基于ZigBee的地震台站安防监控系统设计与实现
发布时间：2022-09-29 17:34
近年来，随着地震台站的增多和工作人员的相对减少，台站被恶意破坏、盗窃事件呈上升趋势，同时由于环境的影响和测震的需求，某些地震台设施在无人监管或不适合长期居住的区域，这就需要对地震台站的设备工作状态信息进行远程安防监控。 本文分析了台站设计安防监控系统的问题，在对比了现有数据采集解决方案后，采用ZigBee无线传感网络的形式，对台站安防监控信息进行采集和远程传输。以ZigBee为技术主线，STM32W108作为无线传感网络的处理器模块和射频收发模块，从安防检测，环境检测和设备监控三方面组建了整个监控系统，完成了各相关模块硬件电路设计和接口设计。在硬件结构基础上，以ZigBee协调器为核心，传感器节点为终端采集设备，组建了星形无线传感采集网络，并从ZigBee协调器节点和传感器节点两方面详细阐述了ZigBee组网流程，完成了相互之间的软件通信实现。通过采用FIFO缓存存储的方法，提高了ZigBee协调器数据传输的效率。分别通过单点数据传输和星形网络数据传输实验对ZigBee技术数据传输的准确性进行了验证。最后，通过上位机、系统硬件和软件的联调，证明系统运行稳定，具有很好的应用价值。 ...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 WSN 在安防行业的国外发展现状
1.2.2 WSN 在安防行业的国内发展现状
1.3 课题的研究内容
1.4 论文的结构安排
第2章 ZigBee 无线传感网技术
2.1 短距离无线数据传输技术比较
2.2 ZigBee 技术概述
2.2.1 ZigBee 设备类型和网络节点类型
2.2.2 ZigBee 网络拓扑
2.2.3 ZigBee 协议架构
2.2.4 ZigBee 技术特点
2.2.5 ZigBee 无线传感网络的体系结构
2.3 ZigBee 无线传感网络方案及比较分析
2.3.1 ZigBee 无线传感网络方案
2.3.2 方案比较分析
2.4 系统整体设计
2.4.1 系统设计需求
2.4.2 系统设计分析
2.5 本章小结
第3章 监控系统硬件设计
3.1 台站无线传感网络总体硬件方案设计
3.1.1 台站无线传感网络硬件模块组成
3.1.2 台站无线传感网络总体硬件方案
3.2 各模块选型与设计
3.2.1 ZigBee 无线射频模块选型
3.2.2 安防传感模块选型
3.2.3 GSM 短信模块选型
3.2.4 摄像头捕捉模块选型
3.2.5 温湿度采集模块设计
3.2.6 交直流电压采集模块设计
3.2.7 无线遥控发射接收模块设计
3.3 传感器节点硬件设计
3.3.1 传感器节点电路设计
3.3.2 传感器电源管理电路设计
3.4 协调器节点硬件设计
3.5 本章小结
第4章 监控系统软件设计
4.1 ZigBee 无线传感网络数据传输结构
4.2 STM32W108 ZigBee 协议栈
4.2.1 ZigBee 协议栈分析
4.2.2 ZigBee 无线传感器网络的协议栈选择
4.3 ZigBee 无线传感网络的组建
4.3.1 ZigBee 无线传感器网络的节点类型
4.3.2 ZigBee 无线传感器网络的组网方式选择
4.3.3 ZigBee 网络层通信实现
4.3.4 ZigBee 应用层通信实现
4.4 ZigBee 协调器节点模块软件设计
4.4.1 协调器节点形成网络
4.4.2 协调器节点模块功能实现
4.4.3 协调器数据发送接收设计
4.5 ZigBee 传感器节点模块软件设计
4.5.1 传感器节点加入网络
4.5.2 传感器节点模块功能实现
4.6 GSM 短信和摄像头图像捕捉模块软件设计
4.6.1 GSM 短信模块软件设计
4.6.2 摄像头图像捕捉软件设计
4.7 本章小结
第5章 系统性能测试
5.1 上位机编写与测试
5.2 通信模块的准确性测试
5.2.1 单点数据通信测试
5.2.2 星形网络数据通信测试
5.3 系统优势
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的家庭安全监控系统研究[J]. 王步洲,陈宁坡,李妍,李朝阳,蔡凌云. 河北工业科技. 2013(04)
[2]基于OV7670的图像采集与显示设计[J]. 王晗,李翔,李忠敏,谢洋,韩国梁. 中国科技信息. 2013(11)
[3]基于GSM短消息的家庭防盗报警系统设计[J]. 陈宁坡,冯彩虹,蔡凌云,王震洲,刘婷. 河北工业科技. 2013(02)
[4]基于分簇机制的ZigBee混合路由能量优化算法[J]. 钱志鸿,朱爽,王雪. 计算机学报. 2013(03)
[5]基于ZigBee技术的短距离无线数据传输系统[J]. 夏伯锴,杨晓红. 硅谷. 2013(01)
[6]基于无线传感器网络的鄱阳湖水质在线监测[J]. 梁礼明,梁毓明. 节水灌溉. 2012(11)
[7]基于ZigBee的太阳能集热器无线跟踪系统[J]. 沈卓民,姜周曙,黄国辉. 机电工程. 2012(10)
[8]嵌入式网关在远程视频监控中的应用研究[J]. 孟军英,吴爱燕,林立忠. 河北科技大学学报. 2011(05)
[9]一种基于Zigbee的无线传感器网络数据采集系统[J]. 刘娜,马礼. 电脑开发与应用. 2010(06)
[10]基于ARM的无线传感器网络网关设计[J]. 张单群,李斌. 国外电子测量技术. 2010(05)
博士论文
[1]区域性场地地震动放大研究及应用[D]. 史大成.中国地震局工程力学研究所 2013
[2]无线传感器网络中安全保障模型和方法的研究[D]. 李国瑞.北京工业大学 2009
硕士论文
[1]基于短信和语音识别的智能家居控制无线网络设计[D]. 张松.齐齐哈尔大学 2013
[2]基于无线传感器网络的家居安防系统研究[D]. 王洪亮.河北科技大学 2012
[3]基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境监控系统研究[D]. 战美玲.山东师范大学 2012
[4]基于ZigBee无线传感器网络的监控系统的设计与实现[D]. 王振玲.河南师范大学 2012
[5]基于路灯链状Mesh网络的无线组网研究和实现[D]. 郭太磊.杭州电子科技大学 2012
[6]基于STM32W108的油田无线传感器节点设计[D]. 王廷.燕山大学 2011
[7]基于GSM的加油监控管理系统设计与实现[D]. 陈少勇.哈尔滨工程大学 2010
[8]基于ATmega128的无线传感器网络节点的研究[D]. 华蕊.沈阳理工大学 2010
[9]基于ZigBee2006的无线传感器网络设计与实现[D]. 黄建华.西安电子科技大学 2009
[10]ZigBee技术在高速公路雾天通行保障系统中的应用研究[D]. 郜辉.重庆大学 2008
本文编号：3683016
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 WSN 在安防行业的国外发展现状
1.2.2 WSN 在安防行业的国内发展现状
1.3 课题的研究内容
1.4 论文的结构安排
第2章 ZigBee 无线传感网技术
2.1 短距离无线数据传输技术比较
2.2 ZigBee 技术概述
2.2.1 ZigBee 设备类型和网络节点类型
2.2.2 ZigBee 网络拓扑
2.2.3 ZigBee 协议架构
2.2.4 ZigBee 技术特点
2.2.5 ZigBee 无线传感网络的体系结构
2.3 ZigBee 无线传感网络方案及比较分析
2.3.1 ZigBee 无线传感网络方案
2.3.2 方案比较分析
2.4 系统整体设计
2.4.1 系统设计需求
2.4.2 系统设计分析
2.5 本章小结
第3章 监控系统硬件设计
3.1 台站无线传感网络总体硬件方案设计
3.1.1 台站无线传感网络硬件模块组成
3.1.2 台站无线传感网络总体硬件方案
3.2 各模块选型与设计
3.2.1 ZigBee 无线射频模块选型
3.2.2 安防传感模块选型
3.2.3 GSM 短信模块选型
3.2.4 摄像头捕捉模块选型
3.2.5 温湿度采集模块设计
3.2.6 交直流电压采集模块设计
3.2.7 无线遥控发射接收模块设计
3.3 传感器节点硬件设计
3.3.1 传感器节点电路设计
3.3.2 传感器电源管理电路设计
3.4 协调器节点硬件设计
3.5 本章小结
第4章 监控系统软件设计
4.1 ZigBee 无线传感网络数据传输结构
4.2 STM32W108 ZigBee 协议栈
4.2.1 ZigBee 协议栈分析
4.2.2 ZigBee 无线传感器网络的协议栈选择
4.3 ZigBee 无线传感网络的组建
4.3.1 ZigBee 无线传感器网络的节点类型
4.3.2 ZigBee 无线传感器网络的组网方式选择
4.3.3 ZigBee 网络层通信实现
4.3.4 ZigBee 应用层通信实现
4.4 ZigBee 协调器节点模块软件设计
4.4.1 协调器节点形成网络
4.4.2 协调器节点模块功能实现
4.4.3 协调器数据发送接收设计
4.5 ZigBee 传感器节点模块软件设计
4.5.1 传感器节点加入网络
4.5.2 传感器节点模块功能实现
4.6 GSM 短信和摄像头图像捕捉模块软件设计
4.6.1 GSM 短信模块软件设计
4.6.2 摄像头图像捕捉软件设计
4.7 本章小结
第5章 系统性能测试
5.1 上位机编写与测试
5.2 通信模块的准确性测试
5.2.1 单点数据通信测试
5.2.2 星形网络数据通信测试
5.3 系统优势
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的家庭安全监控系统研究[J]. 王步洲,陈宁坡,李妍,李朝阳,蔡凌云. 河北工业科技. 2013(04)
[2]基于OV7670的图像采集与显示设计[J]. 王晗,李翔,李忠敏,谢洋,韩国梁. 中国科技信息. 2013(11)
[3]基于GSM短消息的家庭防盗报警系统设计[J]. 陈宁坡,冯彩虹,蔡凌云,王震洲,刘婷. 河北工业科技. 2013(02)
[4]基于分簇机制的ZigBee混合路由能量优化算法[J]. 钱志鸿,朱爽,王雪. 计算机学报. 2013(03)
[5]基于ZigBee技术的短距离无线数据传输系统[J]. 夏伯锴,杨晓红. 硅谷. 2013(01)
[6]基于无线传感器网络的鄱阳湖水质在线监测[J]. 梁礼明,梁毓明. 节水灌溉. 2012(11)
[7]基于ZigBee的太阳能集热器无线跟踪系统[J]. 沈卓民,姜周曙,黄国辉. 机电工程. 2012(10)
[8]嵌入式网关在远程视频监控中的应用研究[J]. 孟军英,吴爱燕,林立忠. 河北科技大学学报. 2011(05)
[9]一种基于Zigbee的无线传感器网络数据采集系统[J]. 刘娜,马礼. 电脑开发与应用. 2010(06)
[10]基于ARM的无线传感器网络网关设计[J]. 张单群,李斌. 国外电子测量技术. 2010(05)
博士论文
[1]区域性场地地震动放大研究及应用[D]. 史大成.中国地震局工程力学研究所 2013
[2]无线传感器网络中安全保障模型和方法的研究[D]. 李国瑞.北京工业大学 2009
硕士论文
[1]基于短信和语音识别的智能家居控制无线网络设计[D]. 张松.齐齐哈尔大学 2013
[2]基于无线传感器网络的家居安防系统研究[D]. 王洪亮.河北科技大学 2012
[3]基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境监控系统研究[D]. 战美玲.山东师范大学 2012
[4]基于ZigBee无线传感器网络的监控系统的设计与实现[D]. 王振玲.河南师范大学 2012
[5]基于路灯链状Mesh网络的无线组网研究和实现[D]. 郭太磊.杭州电子科技大学 2012
[6]基于STM32W108的油田无线传感器节点设计[D]. 王廷.燕山大学 2011
[7]基于GSM的加油监控管理系统设计与实现[D]. 陈少勇.哈尔滨工程大学 2010
[8]基于ATmega128的无线传感器网络节点的研究[D]. 华蕊.沈阳理工大学 2010
[9]基于ZigBee2006的无线传感器网络设计与实现[D]. 黄建华.西安电子科技大学 2009
[10]ZigBee技术在高速公路雾天通行保障系统中的应用研究[D]. 郜辉.重庆大学 2008
本文编号：3683016
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