基于WSN与M2M技术的物联网实验平台的研究与实现

发布时间：2017-05-31 06:08

  本文关键词：基于WSN与M2M技术的物联网实验平台的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,许多高校已建设物联网及相关专业,但实践课程并不完善。他们将无线传感网络(WSN)课程作为物联网专业实践课程建设方案。然而物联网技术除了WSN技术,还包括RFID,互联网,嵌入式系统开发等技术,国内还没有这种综合实验平台。针对国内部分高校物联网专业实验课程现状,本文以无线传感网络技术为基础,实现WSN与GPRS网络协议转换,上传WSN数据至M2M服务平台为目标,研发一个基于WSN与M2M技术的物联网实验平台。论文的主要研究成果有:集Zig Bee与GPRS技术一体化的M2M网关设计。M2M网关以终端传感器为Zig Bee节点采集汇聚WSN数据,利用SIM900A作为GPRS核心模块上传网络数据,同时M2M网关还实现了WMMP协议与远程M2M平台服务端的对接。GPRS与WSN间的网络互联与数据融合。M2M网关分别从应用层、软件层、硬件层实现数据融合。在硬件层,M2M核心处理器S3C2440A与WSN汇聚节点、GPRS模块连接。在系统软件层,M2M网关分别将TCP/IP协议与嵌入式系统进行移植,最后在应用层,通过在M2M网关Linux系统中开发相应应用程序以实现WSN与GPRS两种不同数据转换与融合。上位机嵌入式操作系统移植与搭建。上位机主要实现WSN数据监控,M2M功能启动与端口配置。研发工作包括基于S5PV210处理器与Corter-A8内核的底层硬件环境建立,Linux嵌入式操作系统移植与上位机界面功能开发等。论文对物联网实验平台进行了整体的测试,得到的结果数据表明本实验平台达到了预期目标,验证了本平台的硬件设计与软件开发原理的可行性。最后,通过本实验平台,学生不但可以学习WSN技术,还可开展嵌入式系统开发、M2M应用等技术的学习。本平台实现了对物联网技术从基础学习到综合开发的整体架构应用,既支持单片机开发,也提供丰富接口扩展项目,适用于物联网工程、通信工程、网络工程等相关专业学习对象及技术爱好者的学习与产品开发。
【关键词】：WSN 物联网 数据融合 M2M技术 实验平台
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 物联网实验平台发展现状10-11
• 1.3 论文主要内容与技术路线11-13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 2 实验平台的总体方案及关键技术14-20
• 2.1 实验平台总体框架14-15
• 2.2 WSN无线传感网络技术15-17
• 2.2.1 WSN无线传感技术概述15
• 2.2.2 几种无线通信技术比较15-17
• 2.3 ARM嵌入式系统技术17-18
• 2.3.1 ARM嵌入式技术概述17
• 2.3.2 嵌入式核心处理器17
• 2.3.3 嵌入式操作系统架构17-18
• 2.4 M2M技术18-20
• 3 实验平台的硬件设计与实现20-34
• 3.1 WSN硬件节点方案20-30
• 3.1.1 WSN节点芯片选型原则20-22
• 3.1.2 WSN节点外围电路22-27
• 3.1.3 WSN传感器选型27-30
• 3.2 M2M网关硬件功能实现30-32
• 3.2.1 M2M网关硬件结构30
• 3.2.2 M2M网关功能实现30-32
• 3.3 上位机硬件功能实现32-34
• 4 实验平台的软件设计与实现34-62
• 4.1 Zig Bee协议栈实现34-41
• 4.1.1 Zig Bee协议栈功能框架34
• 4.1.2 Zig Bee协议栈服务层实现流程34-39
• 4.1.3 IAR开发环境下的协议栈39-41
• 4.2 WSN节点软件功能实现41-47
• 4.2.1 WSN节点类型与网络结构41-42
• 4.2.2 WSN协调器软件流程42-44
• 4.2.3 WSN终端节点软件流程44-47
• 4.3 上位机系统移植与交互界面功能实现47-56
• 4.3.1 上位机系统移植47-56
• 4.4 M2M网关软件功能实现56-62
• 4.4.1 WSN汇聚节点工作机制56-57
• 4.4.2 M2M网关系统移植与M2M协议57-58
• 4.4.3 GPRS通信模块实现58-62
• 5 实验平台的功能实现与测试分析62-72
• 5.1 实验平台的功能实现62-63
• 5.1.1 提供丰富的基础实验项目62
• 5.1.2 支持开放的扩展功能62-63
• 5.2 WSN网络系统功能实现与测试63-65
• 5.2.1 建网测试63-64
• 5.2.2 组网测试64-65
• 5.3 WSN数据采集测试与分析65-66
• 5.3.1 丢包率与发射功率测试65-66
• 5.4 ARM8上位机界面功能测试66-70
• 5.4.1 主页面测试66-67
• 5.4.2 实时监控页面测试67-69
• 5.4.3 参数设置页面测试69-70
• 5.5 M2M网关协议转换测试与结果分析70-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 下一步工作73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 高扬;;我国物联网产业发展及应用研究[J];企业导报;2016年01期

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4 胡波;;以风趣幽默开启物联网新时代——评《大话物联网》[J];当代教育科学;2014年19期

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1 张兴伟;基于WSN的温室环境监测系统研究与设计[D];郑州大学;2013年

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本文编号：408787