医院环境监测系统及其数据传输可靠性的研究

发布时间：2017-08-22 07:20

  本文关键词：医院环境监测系统及其数据传输可靠性的研究

  更多相关文章： 监测系统 ZigBee技术 数据传输可靠性 DCSPT算法 CC2530

【摘要】：随着科技的不断进步,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)技术正在蓬勃发展。目前,我国不断推进平安城市、智慧城市的建设和发展,医疗卫生领域作为平安城市建设的重要组成部分,同时医院作为城市居民健康的重要载体,医院智能化正在加快发展。传统医院环境监测系统现场布线难、设备移动性差、抗干扰能力差等问题迫切需要解决,因此构建一套基于WSN的医院环境监测系统十分必要。本文基于WSN技术成功设计实现了一套医院环境监测系统,该系统采用TI公司的CC2530为核心芯片,传感节点采集医院环境相关参数,包括温度、湿度、光照参数,节点之间应用ZigBee技术实现自组织网络,通过单跳或多跳的方式向汇聚节点传输数据,最终由汇聚节点将数据上传到监控中心。数据传输可靠性是无线传感器网络设计和实现中的一个关键问题,本文基于度约束最短路径树(Degree Constrained Shortest Path Tree,DCSPT)算法设计了网络拓扑和路径选择,该算法对每个节点的子节点数量进行约束,可以有效减少“热点问题”发生,同时网络提供多路径传输并且使传输路径最短,通过网络的平均跳数、网络健壮性、数据成功传输率等指标对网络拓扑性能进行评估。通过实验测试得出:WSN技术和ZigBee技术为医院环境监测提供了一种新的解决思路,传感节点实时采集环境参数并通过ZigBee技术实现无线自组网进行数据传输,系统性能稳定、可靠性强、易于扩展和维护,满足系统设计要求。
【关键词】：监测系统 ZigBee技术 数据传输可靠性 DCSPT算法 CC2530
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN92;TP274
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-21
• 1.1 研究背景及意义14-16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.2.1 国内外医院环境监测领域研究现状16-17
• 1.2.2 国内外WSN技术研究现状17-18
• 1.3 本课题主要研究内容18-19
• 1.4 论文结构19-21
• 2 相关研究21-27
• 2.1 ZigBee技术21-23
• 2.2 无线传感器网络的可靠性研究23-25
• 2.2.1 无线传感器网络的数据可靠性传输23-24
• 2.2.2 基于重传的策略24
• 2.2.3 多路径策略24-25
• 2.3 WSN中汇聚节点的部署问题25-26
• 2.4 WSN多汇聚节点的路由问题26-27
• 3 医院环境实时监测系统的设计与研究27-41
• 3.1 医院环境实时监测系统的总体方案设计27-28
• 3.2 系统硬件设计28-34
• 3.2.1 无线通信模块设计29-31
• 3.2.2 电源模块设计31-32
• 3.2.3 显示模块设计32-33
• 3.2.4 串口通信模块设计33
• 3.2.5 温湿度及光照传感器模块设计33-34
• 3.3 系统软件设计34-40
• 3.3.1 汇聚节点软件设计35-36
• 3.3.2 传感器节点软件设计36-37
• 3.3.3 上位机软件设计37-40
• 3.4 本章总结40-41
• 4 系统网络拓扑设计41-53
• 4.1 DCSPT算法简介及实现42-45
• 4.2 随机分布的传感网络拓扑45-47
• 4.2.1 双汇聚节点部署问题45-47
• 4.2.2 两种部署方法的比较47
• 4.3 逻辑拓扑的静态分析47-51
• 4.3.1 实验步骤48
• 4.3.2 实验结果48-51
• 4.4 章节总结51-53
• 5 系统拓扑的动态分析53-72
• 5.1 TDMA时序53-61
• 5.1.1 单路由树的冲突图表54-55
• 5.1.2 多树网络冲突图的建立算法55-60
• 5.1.3 比较各种时序策略的实验60-61
• 5.2 路由协议61-64
• 5.3 实验条件及仿真度量64
• 5.4 实验方法64-65
• 5.4.1 假设64-65
• 5.4.2 实验设计65
• 5.5 结果分析65-70
• 5.6 章节总结70-72
• 6 系统测试分析72-82
• 6.1 系统调试72
• 6.2 性能实验与分析72-81
• 6.2.1 节点故障时网络的反应速度74-75
• 6.2.2 节点故障时网络的健壮性75-76
• 6.2.3 网络的抗干扰性能76-77
• 6.2.4 节点模块单跳通信性能测试77-79
• 6.2.5 节点模块多跳通信性能测试79-80
• 6.2.6 传感器性能测试80-81
• 6.3 本章小结81-82
• 7 总结与展望82-84
• 7.1 全文总结82-83
• 7.2 后续展望83-84
• 参考文献84-87
• 作者简介87

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