基于ZigBee无线传感网络的游轮公共环境参数监测系统研究

发布时间：2017-10-09 08:22

  本文关键词：基于ZigBee无线传感网络的游轮公共环境参数监测系统研究

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【摘要】：当今社会,无线传感技术在环境监测,智能家居,智能交通,智慧城市等方面都发挥着极大的作用,但是无线传感技术在游轮上的应用研究还处于初级阶段。因此,将无线传感技术与游轮信息监测相结合对提高游轮自动化程度和管理水平有重要意义。本文选用长江内河航道游轮为母型船舶,运用ZigBee传感技术无线采集游轮公共区域环境信息。通过分析ZigBee各种网络拓扑结构,结合游轮环境特点,提出ZigBee和RS232结合以及ZigBee和WiFi配合的方案,考虑到全无线结构省去了大量繁琐的布线和检修工作,且可以随意更换监测区域,所以整个系统采用ZigBee和WiFi相结合的网络传输方式,在实验室条件下搭建实验台,并通过LabVIEW软件虚拟仿真运行,分析监测整个系统稳定性和准确性。首先,根据游轮航行环境特点,选定可燃气体、人体红外、光强、温度、湿度、粉尘等各种传感器元件,根据各个传感器特点合理设计外围电路,主控芯片CC2530和各种传感器集成为终端采集节点,通过IAR嵌入式软件编写程序实现采集功能。为了提高数据传输准确性,制订了ZigBee协调器数据协议格式,通过四次解析,可以使采集的每一串数据都被及时准确的读取。其次,系统采用HLK-RM04模块实现ZigBee转WiFi功能,通过正确设置网络格式和IP地址,可以实现ZigBee和WiFi的数据互联。ZigBee协调器接收的信息通过该模块中继至船舶无线局域网环境中,通过键入正确的IP地址和端口号即可通过人机交互界面实时查看游轮各监测区域环境信息,若有异常情况发生,系统会发出报警信号以示提醒。最后,在上位机处,利用LabVIEW虚拟仿真软件编写数据存储程序,编写数据读取格式实现数据正确读取,通过链接工具和ACCESS数据库相连,分区域模块化实时存储监测到的游轮公共环境数据,以便于游轮管理检查。最后,通过不断调试运行,实现了信息采集、传输、显示和数据存储的功能。
【关键词】：游轮 无线传感 ZigBee LabVIEW 监测
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;U665.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 无线传感网络技术11-12
• 1.2.1 无线传感器网络研究现状11
• 1.2.2 无线传感网络特点11-12
• 1.3 ZigBee无线传感网络12-14
• 1.3.1 ZigBee无线传感网络研究现状12-13
• 1.3.2 ZigBee无线传感网络特点13-14
• 1.4 游轮发展简介14-15
• 1.5 论文的主要研究内容15-16
• 第2章 游轮公共区域环境监测系统整体结构16-30
• 2.1 ZigBee技术16-23
• 2.1.1 ZigBee协议框架16-18
• 2.1.2 ZigBee网络拓扑结构18-20
• 2.1.3 ZigBee网络原语20-21
• 2.1.4 ZigBee网络帧21-22
• 2.1.5 ZigBee无线传感网络工作模式22-23
• 2.2 系统总体结构23-28
• 2.2.1 下位机监测节点设计25-27
• 2.2.2 数据传输的实现27-28
• 2.2.3 上位机监控中心设计28
• 2.2.4 系统数据库设计28
• 2.3 本章小结28-30
• 第3章 系统硬件设计30-38
• 3.1 总体设计原则30-31
• 3.2 ZigBee通信模块的设计31-32
• 3.2.1 CC2530芯片简介31-32
• 3.2.2 CC2530射频收发模块32
• 3.3 数据采集模块的设计32-34
• 3.3.1 烟雾传感器电路33
• 3.3.2 温湿度传感器电路33-34
• 3.3.3 光敏电阻电路34
• 3.4 其他模块设计34-36
• 3.4.1 电源电路35
• 3.4.2 USB接口转换电路35-36
• 3.4.3 LED指示电路36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 系统软件设计38-54
• 4.1 下位机软件开发环境38-39
• 4.1.1 Z-Stack协议栈39
• 4.2 协调器节点程序设计39-43
• 4.2.1 协调器配置程序39-41
• 4.2.2 协调器数据协议格式41-43
• 4.3 路由器节点软件设计43-49
• 4.3.1 数据采集43-46
• 4.3.2 数据路由46-47
• 4.3.3 程序烧录47-49
• 4.4 ZigBee内网转WiFi无线网络的实现49-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 LabVIEW监测界面及数据库设计54-65
• 5.1 LabVIEW简介54
• 5.2 系统人机交互界面设计54-61
• 5.2.1 LabVIEW新建VI54-56
• 5.2.2 LabVIEW程序前面板设计56-57
• 5.2.3 LabVIEW无线通信57-60
• 5.2.4 LabVIEW程序后面板设计60-61
• 5.3 数据存储的实现61-63
• 5.3.1 链接工具62
• 5.3.2 LabVIEW调用Access数据库62-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 工作展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 在学期间科研成果情况70

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