基于IoT-WSN的陶瓷生产车间环境监测系统设计与实现
发布时间：2021-07-24 14:17
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）是物联网（Internet of Things,Io T）关键技术之一,被广泛应用在环境监测领域。针对目前陶瓷生产车间环境监测系统存在的问题,本文提出了基于Io T-WSN的陶瓷生产车间环境监测系统,构建了感知层、传输层和应用层,WSN采集的车间现场数据经处理后汇聚到网关节点,通过ESP8266 Wi-Fi模块上传到One NET云平台,用户可在Web端实时查看车间环境信息。为实现以上功能,本文主要开展了以下工作:（1）研究了WSN组网技术和通信协议,设计了树型网络拓扑结构和API数据帧结构,结合开源硬件平台Arduino和多类型传感器,实现了陶瓷生产车间多源环境信息感知。（2）基于EDP协议（Enhanced Device Protocol,增强设备协议）,建立了WSN现场网关与One NET云平台的接入关系,实现了远程实时数据交互功能。应用RESTful Web开发架构,开发了基于云平台的上位机应用软件,自定义了UI界面,提高了数据可视化程度。（3）研究了WSN数据融合技术,提出了两级数据融合机制:在终端节点...
【文章来源】：景德镇陶瓷大学江西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红叶陶瓷生产车间
3.3.1 XBee 硬件模块 基于 ZigBee 协议的通信芯片有很多种，典型代表产品有 TI 公司的 CC2530 系列和 Digi 公司的 XBee 系列［32］。XBee 系列通信频段包含 2.4G、900M、868M 三种，同时能兼容 IEEE802.15.4 ZigBee 协议，而 CC2530 只支持 IEEE802.15.4；XBee没有主从设备之分，任意一个模块都可充当终端节点、路由和协调器，其他类型产品很难做到这点；XBee 内嵌协议栈软件和硬件驱动固件，可通过 X-CTU［33］软件进行调试，极大简化了组网过程。所以本研究使用 XBee S2C 模块组建无线传感器网络，实物图和电路图如图 3.3 所示。由于电子工程业界习惯将 XBee 称之为 ZigBee，本文也不再区分 ZigBee 和 XBee，认为两者等效。
景德镇陶瓷大学硕士学位论文第3章系统硬件设计22表3.3XBee节点配置参数参数配置参数信息ID0x0~0xFFFFFFFFFFFFFFFFPANIDCEDisabled[0]/Enabled[1]CoordinatorEnableSM[0]、[1]、[2]、[3]、[4]、[5]SleepModeSHDefaultSerialNumberHighSLDefaultSerialNumberLowDH0x0~0xFFFFFFFFDestinationAddressHighDL0x0~0xFFFFFFFFDestinationAddressLowAP[0]、[1]APIEnableSH/SL：XBee模块的SH值代表ZigBeeMAC值的高位，默认值为13A200，SL为ZigBeeMAC值的低位。SH/SL值相当于XBee的身份证，独一无二。DH/DL：代表目标模块的MAC值。若本模块是协调器且DL为0xFFFF，此时处于广播模式；若本模块是路由器且DL/DH都为0x0，此时路由器会自动组网，并将目标地址设为协调器。AP：工作模式设置参数，0代表透传（Transparent）模式，1代表API（ApplicationProgrammingInterface）模式。本系统组建的树型拓扑网络结构最底层是终端节点，中间层是路由器，最上层是协调器。X-CTU配置网络界面如图3.5所示，使用XBeeadapter将XBee模块接入PC端，并安装相应的串口驱动程序；打开X-CTU软件，搜索添加XBee设备，按照上述参数配置方法分别设置协调器、路由器和终端节点。图3.5X-CTU配网界面
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷废料的产生和资源化利用现状[J]. 王少华,汪超,汪永清,张小珍,陈云嫩. 陶瓷学报. 2019(06)
[2]广东建筑陶瓷行业颗粒物产排影响因子分析[J]. 王静,张栖. 中国陶瓷工业. 2018(06)
[3]基于OneNET平台的环境监测系统设计与实现[J]. 丁飞,吴飞,艾成万,张登银,童恩,张庆. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]Multi-objective energy management system for DC microgrids based on maximum membership degree principle[J]. Panbao WANG,Wei WANG,Nina MENG,Dianguo XU. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(04)
[5]物联网无线接入技术研究[J]. 朱剑驰,杨蓓,陈鹏,佘小明,毕奇. 物联网学报. 2018(02)
[6]基于卡尔曼滤波算法的农业大棚数据融合处理技术研究[J]. 段杰,姜岩,唐勇伟,王茂励,赵景波. 中国农机化学报. 2018(05)
[7]基于嵌入式的厂区环境在线监测系统的设计[J]. 曾敏,魏识广,李林. 电子器件. 2018(01)
[8]基于微信平台的温室环境监测与温度预测系统[J]. 任延昭,陈雪瑞,贾敬敦,高万林,朱佳佳. 农业机械学报. 2017(S1)
[9]基于ZigBee技术的数字化车间环境监测无线控制终端系统的设计[J]. 童世华. 机床与液压. 2017(22)
[10]基于3G网络的分布式粉尘监测系统[J]. 施华君,刘玉麟,秦宁,蒋涛. 计算机工程. 2017(10)
硕士论文
[1]大气环境质量评价及污染特征研究[D]. 范秋香.青岛理工大学 2019
[2]基于无线网络传感器和建筑信息模型的养老机构热舒适度研究[D]. 柏勇珍.合肥工业大学 2019
[3]基于OneNET的物联网设备管理系统设计与实现[D]. 张睿翔.重庆邮电大学 2018
[4]陶瓷生产典型企业粉尘职业危害现状调查及控制对策研究[D]. 邓雅秋.首都经济贸易大学 2017
[5]南京经济技术开发区规划大气环境影响的分析评价及对策措施[D]. 袁振宇.南京农业大学 2017
[6]基于Arduino的物联网数据采集器设计与实现[D]. 孟萌.北京工业大学 2016
[7]基于AHP-熵权法和模糊数学的城市生态系统健康评价研究[D]. 王雪.华东师范大学 2016
[8]基于Arduino与LabVIEW的智能厂房环境监控系统[D]. 汪新舜.大连理工大学 2016
[9]数据融合技术在基于物联网的火灾探测系统中的应用研究[D]. 李凤娟.吉林大学 2015
[10]基于Arduino的ZigBee无线传感网络节点设计与实现[D]. 张雁琳.北京工业大学 2015
本文编号：3300815
【文章来源】：景德镇陶瓷大学江西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红叶陶瓷生产车间
3.3.1 XBee 硬件模块 基于 ZigBee 协议的通信芯片有很多种，典型代表产品有 TI 公司的 CC2530 系列和 Digi 公司的 XBee 系列［32］。XBee 系列通信频段包含 2.4G、900M、868M 三种，同时能兼容 IEEE802.15.4 ZigBee 协议，而 CC2530 只支持 IEEE802.15.4；XBee没有主从设备之分，任意一个模块都可充当终端节点、路由和协调器，其他类型产品很难做到这点；XBee 内嵌协议栈软件和硬件驱动固件，可通过 X-CTU［33］软件进行调试，极大简化了组网过程。所以本研究使用 XBee S2C 模块组建无线传感器网络，实物图和电路图如图 3.3 所示。由于电子工程业界习惯将 XBee 称之为 ZigBee，本文也不再区分 ZigBee 和 XBee，认为两者等效。
景德镇陶瓷大学硕士学位论文第3章系统硬件设计22表3.3XBee节点配置参数参数配置参数信息ID0x0~0xFFFFFFFFFFFFFFFFPANIDCEDisabled[0]/Enabled[1]CoordinatorEnableSM[0]、[1]、[2]、[3]、[4]、[5]SleepModeSHDefaultSerialNumberHighSLDefaultSerialNumberLowDH0x0~0xFFFFFFFFDestinationAddressHighDL0x0~0xFFFFFFFFDestinationAddressLowAP[0]、[1]APIEnableSH/SL：XBee模块的SH值代表ZigBeeMAC值的高位，默认值为13A200，SL为ZigBeeMAC值的低位。SH/SL值相当于XBee的身份证，独一无二。DH/DL：代表目标模块的MAC值。若本模块是协调器且DL为0xFFFF，此时处于广播模式；若本模块是路由器且DL/DH都为0x0，此时路由器会自动组网，并将目标地址设为协调器。AP：工作模式设置参数，0代表透传（Transparent）模式，1代表API（ApplicationProgrammingInterface）模式。本系统组建的树型拓扑网络结构最底层是终端节点，中间层是路由器，最上层是协调器。X-CTU配置网络界面如图3.5所示，使用XBeeadapter将XBee模块接入PC端，并安装相应的串口驱动程序；打开X-CTU软件，搜索添加XBee设备，按照上述参数配置方法分别设置协调器、路由器和终端节点。图3.5X-CTU配网界面
【参考文献】：
期刊论文
[1]陶瓷废料的产生和资源化利用现状[J]. 王少华,汪超,汪永清,张小珍,陈云嫩. 陶瓷学报. 2019(06)
[2]广东建筑陶瓷行业颗粒物产排影响因子分析[J]. 王静,张栖. 中国陶瓷工业. 2018(06)
[3]基于OneNET平台的环境监测系统设计与实现[J]. 丁飞,吴飞,艾成万,张登银,童恩,张庆. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]Multi-objective energy management system for DC microgrids based on maximum membership degree principle[J]. Panbao WANG,Wei WANG,Nina MENG,Dianguo XU. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(04)
[5]物联网无线接入技术研究[J]. 朱剑驰,杨蓓,陈鹏,佘小明,毕奇. 物联网学报. 2018(02)
[6]基于卡尔曼滤波算法的农业大棚数据融合处理技术研究[J]. 段杰,姜岩,唐勇伟,王茂励,赵景波. 中国农机化学报. 2018(05)
[7]基于嵌入式的厂区环境在线监测系统的设计[J]. 曾敏,魏识广,李林. 电子器件. 2018(01)
[8]基于微信平台的温室环境监测与温度预测系统[J]. 任延昭,陈雪瑞,贾敬敦,高万林,朱佳佳. 农业机械学报. 2017(S1)
[9]基于ZigBee技术的数字化车间环境监测无线控制终端系统的设计[J]. 童世华. 机床与液压. 2017(22)
[10]基于3G网络的分布式粉尘监测系统[J]. 施华君,刘玉麟,秦宁,蒋涛. 计算机工程. 2017(10)
硕士论文
[1]大气环境质量评价及污染特征研究[D]. 范秋香.青岛理工大学 2019
[2]基于无线网络传感器和建筑信息模型的养老机构热舒适度研究[D]. 柏勇珍.合肥工业大学 2019
[3]基于OneNET的物联网设备管理系统设计与实现[D]. 张睿翔.重庆邮电大学 2018
[4]陶瓷生产典型企业粉尘职业危害现状调查及控制对策研究[D]. 邓雅秋.首都经济贸易大学 2017
[5]南京经济技术开发区规划大气环境影响的分析评价及对策措施[D]. 袁振宇.南京农业大学 2017
[6]基于Arduino的物联网数据采集器设计与实现[D]. 孟萌.北京工业大学 2016
[7]基于AHP-熵权法和模糊数学的城市生态系统健康评价研究[D]. 王雪.华东师范大学 2016
[8]基于Arduino与LabVIEW的智能厂房环境监控系统[D]. 汪新舜.大连理工大学 2016
[9]数据融合技术在基于物联网的火灾探测系统中的应用研究[D]. 李凤娟.吉林大学 2015
[10]基于Arduino的ZigBee无线传感网络节点设计与实现[D]. 张雁琳.北京工业大学 2015
本文编号：3300815
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