本文關(guān)鍵詞：基于WSN的城市暴雨積澇水位監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)

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【摘要】：本課題旨在將新興的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)融入傳統(tǒng)的基于GIS的城市暴雨積澇預(yù)警系統(tǒng)中,使得系統(tǒng)能夠快速獲取準(zhǔn)確的水位信息并根據(jù)水位信息進(jìn)行預(yù)警,從而能夠更大程度地保障暴雨等極端天氣下人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文所研究的內(nèi)容為基于WSN的城市暴雨積澇水位監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù),針對城市暴雨積澇預(yù)警系統(tǒng)中水位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取提出了一套完整的方案,為水位數(shù)據(jù)的采集、自組織網(wǎng)絡(luò)的建立和數(shù)據(jù)的處理提供了有效的實(shí)現(xiàn)方法,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)基地對整個(gè)水位監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了全面有效的測試,驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效性和可靠性。本課題的工作內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：在對城市暴雨積澇水位監(jiān)測系統(tǒng)的需求做了相關(guān)分析后,以WSN技術(shù)為技術(shù)背景設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于水位監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)方案；完成各個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的硬件設(shè)計(jì),包括水位采集節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、中繼節(jié)點(diǎn)和基站,給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案并對各個(gè)設(shè)備進(jìn)行了測試;基于應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的嵌入式操作系統(tǒng)TinyOS開發(fā)了水位監(jiān)測系統(tǒng)中各個(gè)硬件設(shè)備的程序,包括水位傳感器的驅(qū)動以及水位數(shù)據(jù)的處理和傳輸,網(wǎng)關(guān)和中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸,基站對數(shù)據(jù)的處理以及監(jiān)控終端對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的水位采集節(jié)點(diǎn)采樣頻率的控制,并對各個(gè)設(shè)備進(jìn)行測試；根據(jù)水位監(jiān)測系統(tǒng)的事件驅(qū)動型應(yīng)用特點(diǎn)和需求,提出了適用于水位監(jiān)測系統(tǒng)的自組織路由算法,并基于TinyOS的組件模型實(shí)現(xiàn)了該算法,最后利用若干節(jié)點(diǎn)對此算法進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明,此自組網(wǎng)算法是可行的；完成了水位監(jiān)測系統(tǒng)在江蘇省金壇市綜合實(shí)驗(yàn)基地的安裝和測試,總體測試結(jié)果證明了系統(tǒng)可以對水位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：WSN 水位監(jiān)測 TinyOS 自組織 路由算法
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題的研究背景和意義12
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的研究內(nèi)容13-14
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第二章 總體方案及WSN關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)16-24
• 2.1 需求分析16
• 2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)16-17
• 2.3 關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)方案及性能指標(biāo)17-18
• 2.4 水位監(jiān)測系統(tǒng)WSN關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)18-23
• 2.4.1 水位采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)18-21
• 2.4.2 網(wǎng)關(guān)和中繼節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)21-22
• 2.4.3 基站硬件設(shè)計(jì)22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 TinyOS操作系統(tǒng)與nesC語言24-31
• 3.1 TinyOS操作系統(tǒng)24-27
• 3.1.1 TinyOS的組件模型24
• 3.1.2 TinyOS的兩級調(diào)度模式24-26
• 3.1.3 TinyOS的主動消息通信模型26-27
• 3.2 nesC語言27-29
• 3.3 nesC語言組件編譯29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 水位監(jiān)測系統(tǒng)WSN軟件設(shè)計(jì)31-50
• 4.1 水位采集節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)31-41
• 4.1.1 水位傳感器的通信協(xié)議和命令31-32
• 4.1.2 基于TinyOS的水位傳感器驅(qū)動設(shè)計(jì)32-34
• 4.1.3 水位采集節(jié)點(diǎn)的濾波軟件設(shè)計(jì)34-36
• 4.1.4 水位采集節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行過程36-37
• 4.1.5 基于TinyOS的水位采集節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)37-41
• 4.2 網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.1 網(wǎng)關(guān)的運(yùn)行過程41-42
• 4.2.2 基于TinyOS的網(wǎng)關(guān)的程序設(shè)計(jì)42-43
• 4.3 中繼節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.1 中繼節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行過程43-44
• 4.3.2 基于TinyOS的中繼節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)44
• 4.4 基站軟件設(shè)計(jì)44-49
• 4.4.1 基站與PC的通信設(shè)計(jì)44-47
• 4.4.2 基站的運(yùn)行過程47
• 4.4.3 基于TinyOS的基站程序設(shè)計(jì)47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 水位監(jiān)測系統(tǒng)WSN自組網(wǎng)設(shè)計(jì)50-62
• 5.1 水位監(jiān)測系統(tǒng)自組網(wǎng)總體方案50
• 5.2 可靠路由協(xié)議50-52
• 5.3 水位監(jiān)測系統(tǒng)自組網(wǎng)路由算法設(shè)計(jì)52-57
• 5.3.1 路由表的建立53-54
• 5.3.2 路由選擇54-55
• 5.3.3 路由表的更新55-57
• 5.3.4 數(shù)據(jù)傳輸57
• 5.4 基于TinyOS水位監(jiān)測系統(tǒng)路由算法的實(shí)現(xiàn)57-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 系統(tǒng)測試與分析62-74
• 6.1 水位采集節(jié)點(diǎn)的性能測試62-63
• 6.1.1 RS485串口測試62
• 6.1.2 無線通信距離測試62-63
• 6.1.3 水位采集節(jié)點(diǎn)總體測試63
• 6.2 網(wǎng)關(guān)和中繼節(jié)點(diǎn)測試63
• 6.3 基站測試63-65
• 6.4 頻率可調(diào)測試65-67
• 6.5 路由算法測試67-69
• 6.6 系統(tǒng)總體測試69-73
• 6.7 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論與展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要科研成果79

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本文編號：528330