【摘要】：氣象監(jiān)測(cè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)發(fā)展、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、軍事行動(dòng)、航空航天等諸多方面有著舉足輕重的地位,并且與人們的日常生活密切相關(guān)。而氣象采集地點(diǎn)常在野外,并且分布地點(diǎn)較多,人工到達(dá)檢測(cè)地點(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。利用無線傳感網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)使分布在各地的氣象傳感器通過無線方式自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)的功能,以達(dá)到省時(shí)省力地進(jìn)行氣象信息采集及管理的目的。除此之外,隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,人們?cè)絹碓揭蕾囉诶弥悄芤苿?dòng)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程信息交換。因此,將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與氣象傳感網(wǎng)相結(jié)合,形成基于移動(dòng)平臺(tái)的無線氣象傳感網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)將是氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前,國內(nèi)已經(jīng)有了一些關(guān)于利用智能移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)氣象測(cè)控的研究,但在該方向上的研究數(shù)量還較少,仍需要進(jìn)一步的研究。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于移動(dòng)終端的無線氣象傳感網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)。移動(dòng)終端可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接到基于ZigBee通信的氣象傳感器網(wǎng)絡(luò),也可以通過藍(lán)牙直接連接到氣象傳感器節(jié)點(diǎn)。該系統(tǒng)的功能包括:各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求與顯示、歷史數(shù)據(jù)的請(qǐng)求與歷史數(shù)據(jù)的圖表顯示、節(jié)點(diǎn)電量查詢、節(jié)點(diǎn)時(shí)間查詢與校準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)采集間隔的查詢與修改、節(jié)點(diǎn)低功耗模式的開啟。本文完成的工作主要包括:通過調(diào)研設(shè)計(jì)了該測(cè)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及軟硬件架構(gòu);通過對(duì)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)間網(wǎng)關(guān)模塊的設(shè)計(jì)以及對(duì)移動(dòng)測(cè)控終端的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了測(cè)控系統(tǒng)的通信功能;設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)測(cè)控終端的各項(xiàng)具體功能;對(duì)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行了功能及性能的測(cè)試、分析與優(yōu)化,最終得到滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的實(shí)物模型。其中,智能移動(dòng)終端使用Android手機(jī),利用Eclipse進(jìn)行軟件設(shè)計(jì);網(wǎng)關(guān)模塊的軟件部分使用Keil設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),硬件電路及版圖使用Altium Designer設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本文所設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)經(jīng)多次測(cè)試與優(yōu)化后,已達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的各項(xiàng)功能,且在所實(shí)現(xiàn)的兩種通信方式中通信丟包率均小于10%。測(cè)控系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)間通信、兼容節(jié)點(diǎn)定時(shí)休眠的通信、兼容TCP/IP與藍(lán)牙連接、移動(dòng)終端對(duì)氣象數(shù)據(jù)的處理與顯示等功能的設(shè)計(jì)思路對(duì)于以后關(guān)于利用移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)氣象傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)測(cè)控的設(shè)計(jì)與研究也具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5;P415
【圖文】：

絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的網(wǎng)格劃分而達(dá)到減少傳感網(wǎng)功耗的思路[10]，如圖1-1 所示。圖1-1 對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步網(wǎng)格劃分示意圖[10]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域、建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域、醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域、智能交通領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、智慧家庭領(lǐng)域等多種領(lǐng)域都有應(yīng)用以及廣闊的發(fā)展空間，氣象監(jiān)測(cè)就屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)重要方面。氣象傳感網(wǎng)技術(shù)的研究在氣象領(lǐng)域發(fā)展繼承于智能氣象站。國外很多國家從20世紀(jì)40 年代就開始了對(duì)智能氣象站的研究。到90 年代后，很多國家逐步建立起完整的自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)，將自動(dòng)氣象站投入業(yè)務(wù)使用。我國的智能氣象站研究開始于20 世紀(jì)50 年代，起步相較于國外較晚。到2005 年，全國很多地區(qū)將自動(dòng)氣象站投入使用，并實(shí)現(xiàn)了組網(wǎng)。目前國內(nèi)的系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，但相比起國外仍有差距，主要體現(xiàn)在：氣象要素有限、傳感器使用的傳感技術(shù)較為落后、系統(tǒng)為封閉系統(tǒng)。目前對(duì)于氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)主要在于氣象傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)、管理平臺(tái)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、傳輸協(xié)議及多協(xié)議網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)這幾個(gè)方面[11-18]。2014 年，南京信息工程大學(xué)的楊亦洲等人設(shè)計(jì)了基于ModBus 協(xié)議和ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的無線氣象傳感器并實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信

第一章 緒論3圖1-2 氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)[17]目前也有一些關(guān)于利用移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)測(cè)控的研究。2014 年，南京信息工程大學(xué)的韓吉等人設(shè)計(jì)了一種基于Android 的氣象無線傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，Android 客戶端通過WebSocket 與氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)器相連進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象傳感網(wǎng)的信息監(jiān)測(cè)[12]。調(diào)研發(fā)現(xiàn)在利用移動(dòng)終端進(jìn)行氣象傳感網(wǎng)信息測(cè)控這一方面的研究數(shù)量還較少，考慮到移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用的潮流，對(duì)利用移動(dòng)終端進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)測(cè)控的研究還是很有必要的。未來對(duì)無線氣象傳感網(wǎng)研究的挑戰(zhàn)主要存在以下三個(gè)方面：第一，由于節(jié)點(diǎn)多用干電池供電，節(jié)點(diǎn)功耗將依然成為一個(gè)挑戰(zhàn)。第二，由于無線氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，故降低每個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本也是一大挑戰(zhàn)。第三，由于氣象傳感器節(jié)點(diǎn)部署常在野外，故節(jié)點(diǎn)的安全性及抗干擾性也是十分重要的。1.3 研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)指標(biāo)1.3.1 研究內(nèi)容本課題的研究內(nèi)容是希望利用 ZigBee、通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General Packet RadioService, GPRS)、Android、藍(lán)牙等技術(shù)搭建一個(gè)由移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制的無線氣象傳感網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)測(cè)控終端通過直接或間接的方式實(shí)現(xiàn)與氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)的連接及通信，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)測(cè)控終端對(duì)無線氣象傳感網(wǎng)系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)查詢功能。課題的主要研究內(nèi)容包括：（1）移動(dòng)終端客戶端的編程

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 甘志強(qiáng);王科;楊志勇;魏春秀;匡昌武;;基于ZigBee技術(shù)的低功耗智能氣象傳感器設(shè)計(jì)[J];電子測(cè)量技術(shù);2015年02期

2 楊亦洲;周杰;杜景林;;基于ModBus協(xié)議和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的氣象無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2014年10期

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本文編號(hào)：2720669