城市强震观测中低功耗组网技术研究与实现
发布时间：2021-08-15 02:10
近年来,地震灾害频繁发生,对我国的经济造成了极大的损失,对人民的安全也有着极大的危害,1976年的唐山大地震、2008年的汶川大地震和2010年的玉树大地震,至今仍然令人感到畏惧。通过对地震所造成的损失的研究,最终发现大部分的损失来自于基础设施的损坏,因此,需要对这些基础设施进行结构监测,并且在地震时能对建筑的震动信息进行采集与传输。本文采用了Ad Hoc网络来进行数据传输工作,并设计了用于路由建立的AODV路由协议和用于控制信道的MAC协议。AODV协议主要是对路由请求、路由应答、路由错误三种报文的处理流程的设计,并且通过查阅文献了解到发送一个数据包所消耗的能量与发射功率和传输距离成正相关,在本课题中所有节点的发射功率均为30d Bm,因此能量消耗只受传输距离的影响。为了降低能量消耗,需要选取长度最短的路由进行数据传输,故本文中的AODV协议将以最小传输距离取代最小跳数作为路由选取的标准。MAC协议的设计采用了载波侦听机制和二进制退避算法,以达到提高信道资源利用率和降低网络功耗的目的。在数据采集方面,根据传感器的输出信号,本文选取AD4111芯片作为AD转换器,通过对AD4111芯片...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MAC协议工作流程
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-31-第4章地震数据采集与传输系统的实现本章为系统的整体设计和实现，包括数据采集模块、无线通信模块和电池及电源管理模块。数据采集模块负责采集地震数据，由传感器将地震信号转化为电信号，再经AD转换器将模拟信号转换为数字信号，之后送入组网中进行传输。无线通信模块由LORA模块、4G模块和STM32开发板组成，内部协议采用AODV协议和MAC协议，负责对采集到的信号进行传输。电池及电源管理模块用于系统中各个模块的供电。4.1系统整体结构搭建系统主要分为四个模块：数据采集模块、无线通信模块、处理器模块以及电池与电源的管理模块。整体结构如图4-1所示：图4-1系统整体结构图数据采集模块主要由传感器和AD转换器组成，传感器用于将采集到的地震信息转换为电信号，接着由AD转换器将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便接下来在组网内进行传输。其中，AD转换器采用AD4111芯片，信号调理主要是对传感器采集到的信息进行滤波处理，这是因为地震的环境复杂，采集到的信息较为混乱，需要滤除一些无用的信息。无线通信模块由LORA模块和4G模块组成，LORA模块用于组网内部节点间的数据传输，4G模块可将数据发送至云服务器中，以便于任意时刻查看采集到的信息。处理器模块为STM32开发板，主要功能有：配置AD4111芯片、配置LORA模块和4G模块以及AODV协议和MAC协议的程序编写与实现等，是整个系统的核心部分。电池及电源管理模块用于各个模块的供电，并且具有电池和外部电源自动切换的功能，可以达到降低功耗的目的。
AD4111评估板
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅探应急通信保障中无线自组网技术的应用[J]. 乐园. 中国新通信. 2019(04)
[2]应急通信保障中无线自组网技术的应用[J]. 赵淼,郑珊珊. 电子技术与软件工程. 2019(03)
[3]便携式无中心宽带自组网通信系统在地震灾害救援中的应用[J]. 魏之祺. 科技风. 2018(04)
[4]公路桥梁的地震损害及对策[J]. 李小宝. 科技经济市场. 2017(07)
[5]刍议应急通信发展现状和技术手段[J]. 陈冬. 信息通信. 2017(08)
[6]基于大数据技术的地震数据处理新思路[J]. 张翔,王茂发,史鹏飞,周宝峰. 地震地磁观测与研究. 2017(03)
[7]Ad Hoc通信机制分析及其在地震应急通信中的应用[J]. 娄世平,杨玉永,李铂. 信息系统工程. 2017(03)
[8]新兴物联网技术——LoRa[J]. 王阳,温向明,路兆铭,程刚,潘奇. 信息通信技术. 2017(01)
[9]基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J]. 赵太飞,陈伦斌,袁麓,胡小乔. 计算机测量与控制. 2016(09)
[10]能量优化的无线传感器网络节点路由算法研究[J]. 赵金铃,马昕桐. 计算机仿真. 2013(10)
博士论文
[1]分布式地震数据智能感知采集方法研究[D]. 张晓普.吉林大学 2019
[2]基于智能手机的多参数监测技术及地震应急响应研究[D]. 韩瑞聪.大连理工大学 2018
[3]无线传感器网络自适应MAC协议研究[D]. 陈德富.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]地震数据采集模块通用测试系统的研究与设计[D]. 陈腾飞.中国科学技术大学 2019
[2]低功耗广覆盖LoRa系统的研究与应用[D]. 赵文举.北京邮电大学 2019
[3]基于LoRa技术远距离无线通信模块的研究与设计[D]. 程亚军.重庆邮电大学 2018
[4]基于LoRa的无线自组网MAC协议研究[D]. 柳永波.西安电子科技大学 2017
[5]低功耗长距离无线收发模块设计与实现[D]. 彭飞飞.电子科技大学 2016
[6]地震废墟环境下无线信道模型研究[D]. 郇恒.中国石油大学(华东) 2015
[7]基于物联网的无线组网技术研究[D]. 毛启云.电子科技大学 2015
[8]面向地震灾害的无线传感器网络硬件节点研制与应用[D]. 蔡俊钰.南京邮电大学 2015
[9]一种基于相对移动性和链路稳定性的AODV路由算法的研究与仿真[D]. 王帅.东华大学 2015
[10]无线传感器网络物理层和MAC层协议研究[D]. 陈敏.南京邮电大学 2013
本文编号：3343630
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MAC协议工作流程
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-31-第4章地震数据采集与传输系统的实现本章为系统的整体设计和实现，包括数据采集模块、无线通信模块和电池及电源管理模块。数据采集模块负责采集地震数据，由传感器将地震信号转化为电信号，再经AD转换器将模拟信号转换为数字信号，之后送入组网中进行传输。无线通信模块由LORA模块、4G模块和STM32开发板组成，内部协议采用AODV协议和MAC协议，负责对采集到的信号进行传输。电池及电源管理模块用于系统中各个模块的供电。4.1系统整体结构搭建系统主要分为四个模块：数据采集模块、无线通信模块、处理器模块以及电池与电源的管理模块。整体结构如图4-1所示：图4-1系统整体结构图数据采集模块主要由传感器和AD转换器组成，传感器用于将采集到的地震信息转换为电信号，接着由AD转换器将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便接下来在组网内进行传输。其中，AD转换器采用AD4111芯片，信号调理主要是对传感器采集到的信息进行滤波处理，这是因为地震的环境复杂，采集到的信息较为混乱，需要滤除一些无用的信息。无线通信模块由LORA模块和4G模块组成，LORA模块用于组网内部节点间的数据传输，4G模块可将数据发送至云服务器中，以便于任意时刻查看采集到的信息。处理器模块为STM32开发板，主要功能有：配置AD4111芯片、配置LORA模块和4G模块以及AODV协议和MAC协议的程序编写与实现等，是整个系统的核心部分。电池及电源管理模块用于各个模块的供电，并且具有电池和外部电源自动切换的功能，可以达到降低功耗的目的。
AD4111评估板
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅探应急通信保障中无线自组网技术的应用[J]. 乐园. 中国新通信. 2019(04)
[2]应急通信保障中无线自组网技术的应用[J]. 赵淼,郑珊珊. 电子技术与软件工程. 2019(03)
[3]便携式无中心宽带自组网通信系统在地震灾害救援中的应用[J]. 魏之祺. 科技风. 2018(04)
[4]公路桥梁的地震损害及对策[J]. 李小宝. 科技经济市场. 2017(07)
[5]刍议应急通信发展现状和技术手段[J]. 陈冬. 信息通信. 2017(08)
[6]基于大数据技术的地震数据处理新思路[J]. 张翔,王茂发,史鹏飞,周宝峰. 地震地磁观测与研究. 2017(03)
[7]Ad Hoc通信机制分析及其在地震应急通信中的应用[J]. 娄世平,杨玉永,李铂. 信息系统工程. 2017(03)
[8]新兴物联网技术——LoRa[J]. 王阳,温向明,路兆铭,程刚,潘奇. 信息通信技术. 2017(01)
[9]基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J]. 赵太飞,陈伦斌,袁麓,胡小乔. 计算机测量与控制. 2016(09)
[10]能量优化的无线传感器网络节点路由算法研究[J]. 赵金铃,马昕桐. 计算机仿真. 2013(10)
博士论文
[1]分布式地震数据智能感知采集方法研究[D]. 张晓普.吉林大学 2019
[2]基于智能手机的多参数监测技术及地震应急响应研究[D]. 韩瑞聪.大连理工大学 2018
[3]无线传感器网络自适应MAC协议研究[D]. 陈德富.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]地震数据采集模块通用测试系统的研究与设计[D]. 陈腾飞.中国科学技术大学 2019
[2]低功耗广覆盖LoRa系统的研究与应用[D]. 赵文举.北京邮电大学 2019
[3]基于LoRa技术远距离无线通信模块的研究与设计[D]. 程亚军.重庆邮电大学 2018
[4]基于LoRa的无线自组网MAC协议研究[D]. 柳永波.西安电子科技大学 2017
[5]低功耗长距离无线收发模块设计与实现[D]. 彭飞飞.电子科技大学 2016
[6]地震废墟环境下无线信道模型研究[D]. 郇恒.中国石油大学(华东) 2015
[7]基于物联网的无线组网技术研究[D]. 毛启云.电子科技大学 2015
[8]面向地震灾害的无线传感器网络硬件节点研制与应用[D]. 蔡俊钰.南京邮电大学 2015
[9]一种基于相对移动性和链路稳定性的AODV路由算法的研究与仿真[D]. 王帅.东华大学 2015
[10]无线传感器网络物理层和MAC层协议研究[D]. 陈敏.南京邮电大学 2013
本文编号：3343630
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