可燃?xì)庑孤┍O(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文關(guān)鍵詞：可燃?xì)庑孤┍O(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：化學(xué)工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。有毒有害化學(xué)品在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用規(guī)模正在逐步擴(kuò)大。出于對安全生產(chǎn)意識的關(guān)注以及各種信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，針對有毒有害化工原料的監(jiān)測也實(shí)現(xiàn)了信息化和網(wǎng)絡(luò)化�？扇�?xì)夂芏嗑哂斜ㄐ院投拘�，它的泄漏將�?huì)威脅到人身安全，造成重大的財(cái)產(chǎn)損失。本文結(jié)合國家相關(guān)行業(yè)要求及實(shí)際生產(chǎn)需要，在分析了可燃?xì)鈾z測技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了可燃?xì)庑孤┍O(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。 本文以ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò)為無線通信核心架構(gòu)，完成了星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)了簡單實(shí)用的通信協(xié)議，并采用同步休眠機(jī)制對其進(jìn)行優(yōu)化；利用增強(qiáng)型ZigBee模塊設(shè)計(jì)了中心節(jié)點(diǎn)，作為監(jiān)測終端和上位機(jī)界面數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹薪�；在VB6.0平臺下開發(fā)了溝通友好的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、可燃?xì)鉂舛仍骄�報(bào)警、動(dòng)態(tài)曲線繪制、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。 硬件設(shè)計(jì)中，采用MSP430F149單片機(jī)作為核心處理器，設(shè)計(jì)了傳感器監(jiān)測終端和中心節(jié)點(diǎn)。監(jiān)測終端的監(jiān)測探頭采用催化燃燒式可燃?xì)鈧鞲衅�，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的變送電路，終端同時(shí)具有顯示和報(bào)警功能。終端的底層驅(qū)動(dòng)程序在IAR平臺上編寫，嵌入了濃度擬合算法，提高了監(jiān)測終端數(shù)據(jù)監(jiān)測的準(zhǔn)確性。 樣機(jī)設(shè)計(jì)完成后，對其進(jìn)行標(biāo)定測試，，并對零點(diǎn)漂移、系統(tǒng)誤差、響應(yīng)時(shí)間、通信距離、丟包率等參數(shù)指標(biāo)開展環(huán)境試驗(yàn)，最后對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行通信組網(wǎng)功能測試。 經(jīng)實(shí)際測試可知，該系統(tǒng)組網(wǎng)能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能夠滿足可燃?xì)庑孤┍O(jiān)測的國家相關(guān)行業(yè)指標(biāo)。優(yōu)化的通信協(xié)議降低了系統(tǒng)功耗，模塊化的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性與可擴(kuò)展性。本文中搭建的氣體泄露監(jiān)測系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，具有良好的科研價(jià)值及市場應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：可燃?xì)庑孤┍O(jiān)測 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 通信協(xié)議優(yōu)化 星型拓?fù)?/strong>
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：
- 摘要5-6
- Abstract6-11
- 第1章 緒論11-18
- 1.1 課題研究的背景及意義11-13
- 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
- 1.2.1 可燃?xì)獾臋z測技術(shù)13-15
- 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)15-17
- 1.3 課題來源及主要內(nèi)容17-18
- 1.3.1 課題來源17
- 1.3.2 本文研究的主要內(nèi)容17-18
- 第2章 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)18-24
- 2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求18-19
- 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案19-20
- 2.2.1 系統(tǒng)總體布局結(jié)構(gòu)19-20
- 2.2.2 無線通信方案20
- 2.3 系統(tǒng)主要器件選型20-23
- 2.3.1 微處理器選型20-21
- 2.3.2 可燃?xì)鈧鞲衅鬟x型21-22
- 2.3.3 溫濕度傳感器選型22
- 2.3.4 無線通信模塊選型22-23
- 2.4 本章小結(jié)23-24
- 第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)24-35
- 3.1 監(jiān)測終端的硬件設(shè)計(jì)方案24-25
- 3.2 傳感器模塊設(shè)計(jì)25-27
- 3.2.1 催化燃燒式傳感器變送電路的設(shè)計(jì)25-26
- 3.2.2 溫濕度模塊接口電路26-27
- 3.3 顯示報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)27-29
- 3.3.1 液晶顯示接口電路27-28
- 3.3.2 按鍵接口電路及聲光報(bào)警電路28-29
- 3.4 系統(tǒng)電源及無線通信接口設(shè)計(jì)29-32
- 3.4.1 供電電路29-30
- 3.4.2 充電電路30-31
- 3.4.3 電量檢測電路31-32
- 3.4.4 無線通信模塊接口電路32
- 3.5 中心節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)32-34
- 3.5.1 中心節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)方案32-33
- 3.5.2 串行通信接口電路設(shè)計(jì)33-34
- 3.6 本章小結(jié)34-35
- 第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)35-43
- 4.1 系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)概述35
- 4.2 無線通信協(xié)議軟件設(shè)計(jì)35-37
- 4.2.1 數(shù)據(jù)幀格式35-36
- 4.2.2 無線通信協(xié)議的優(yōu)化36-37
- 4.3 監(jiān)測終端軟件設(shè)計(jì)37-40
- 4.3.1 監(jiān)測終端的總體軟件設(shè)計(jì)37-38
- 4.3.2 可燃?xì)鉂舛炔杉映绦蛟O(shè)計(jì)38-39
- 4.3.3 聲光報(bào)警子程序設(shè)計(jì)39
- 4.3.4 USART 通信子程序設(shè)計(jì)39-40
- 4.4 監(jiān)控中心界面設(shè)計(jì)40-42
- 4.5 本章小結(jié)42-43
- 第5章 系統(tǒng)的功能測試與分析43-56
- 5.1 系統(tǒng)測試環(huán)境43-44
- 5.2 系統(tǒng)標(biāo)定44-46
- 5.3 系統(tǒng)性能測試及分析46-49
- 5.3.1 系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移46
- 5.3.2 系統(tǒng)的示值誤差46-48
- 5.3.3 系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間48
- 5.3.4 系統(tǒng)的分辨率48-49
- 5.4 系統(tǒng)功耗分析49-50
- 5.5 系統(tǒng)通信組網(wǎng)測試50-55
- 5.5.1 通信組網(wǎng)功能測試51-54
- 5.5.2 通信距離測試54
- 5.5.3 通信丟包率測試54-55
- 5.6 本章小結(jié)55-56
- 結(jié)論56-57
- 參考文獻(xiàn)57-60
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60-61
- 致謝61
【參考文獻(xiàn)】
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本文關(guān)鍵詞：可燃?xì)庑孤┍O(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號：404679
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