本文關(guān)鍵詞：野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)能量及狀態(tài)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee CC2530 能量管理 狀態(tài)管理

【摘要】：為了對(duì)凍土區(qū)進(jìn)行土質(zhì)等研究,一個(gè)重要的條件就是需要獲取該區(qū)域的環(huán)境參量數(shù)據(jù)信息,以前所用的方式大都是由人親自去現(xiàn)場測量。凍土的土壤特性和土質(zhì)、土壤的冰量土壤溫度等一系列因素有關(guān),是一種對(duì)溫度非常敏感并且性質(zhì)極易變化的土體。凍土特性的變化不僅在一定程度上能夠反應(yīng)出氣候的變化,而且其對(duì)凍土區(qū)的鐵路、公路有相當(dāng)嚴(yán)重的損害。為了獲取凍土相關(guān)特性的信息,都需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測監(jiān)控。有效監(jiān)測凍土能夠?yàn)檠芯績鐾恋耐临|(zhì)特性提供基礎(chǔ)信息,對(duì)于減少因?yàn)閮鐾镣临|(zhì)變化造成的地質(zhì)災(zāi)害有一定的實(shí)用價(jià)值。本論文從青藏鐵路監(jiān)測項(xiàng)目的實(shí)際需求出發(fā),以星云測控系統(tǒng)為工程背景,工程實(shí)現(xiàn)采用的是基于ZigBee技術(shù)的WSN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)包含三種設(shè)備類型,分別是協(xié)調(diào)器設(shè)備、路由設(shè)備、終端設(shè)備,可以滿足野外環(huán)境的長期監(jiān)測需求。WSN節(jié)點(diǎn)以TI公司的CC2530為核心,該主控芯片是一款非常適用于野外長期監(jiān)測的低功耗ZigBee模塊。各設(shè)備間是通過IEEE802.15.4協(xié)議進(jìn)行自組網(wǎng)進(jìn)行無線通信。野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)中的能量管理和狀態(tài)管理是本文的研究重點(diǎn)。能量管理主要是研究供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)低功耗設(shè)計(jì)、電源精細(xì)管理、電池充電管理、對(duì)Android網(wǎng)關(guān)、藍(lán)牙模塊、模擬開關(guān)、有源晶振、AD單元的供電控制。狀態(tài)管理包括設(shè)備狀態(tài)管理和環(huán)境狀態(tài)管理,設(shè)備狀態(tài)管理是為獲取節(jié)點(diǎn)設(shè)備能夠正常工作所需要的信息,包括節(jié)點(diǎn)設(shè)備的電源電壓、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、通信信�?hào)狀態(tài)、內(nèi)部溫濕度、外觸發(fā)等；環(huán)境狀態(tài)管理是為了獲取監(jiān)測區(qū)內(nèi)的環(huán)境參量信息,目前主要是監(jiān)測地溫,可衍生其他監(jiān)測功能如監(jiān)測水分、氣壓、降雨、風(fēng)等。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee CC2530 能量管理 狀態(tài)管理
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9;TP274
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 項(xiàng)目背景8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 國外研究綜述8-9
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況9
• 1.2.3 國內(nèi)外研究總結(jié)9-10
• 1.3 主要研究內(nèi)容和本文結(jié)構(gòu)安排10-11
• 1.3.1 本文主要研究內(nèi)容10
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 2 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)12-20
• 2.1 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12-14
• 2.1.1 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)12-13
• 2.1.2 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)的方案13-14
• 2.1.3 系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的主要指標(biāo)14
• 2.2 ZigBee設(shè)備方案選型14-16
• 2.2.1 芯片方案選型14-15
• 2.2.2 CC2530介紹15-16
• 2.3 ZigBee協(xié)議介紹16-19
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議體系結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3.2 ZigBee技術(shù)特點(diǎn)17-18
• 2.3.3 Z-Stack協(xié)議棧概述18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 3 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)能量管理的實(shí)現(xiàn)20-29
• 3.1 能量管理結(jié)構(gòu)框圖20
• 3.2 電池充電管理設(shè)計(jì)20-22
• 3.2 節(jié)點(diǎn)的電源電路設(shè)計(jì)22
• 3.3 節(jié)點(diǎn)的低功耗設(shè)計(jì)22-25
• 3.3.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)低功耗22-23
• 3.3.2 路由節(jié)點(diǎn)低功耗23-24
• 3.3.3 終端節(jié)點(diǎn)低功耗24-25
• 3.4 Android網(wǎng)關(guān)及藍(lán)牙的供電控制25-27
• 3.4.1 Android網(wǎng)關(guān)供電控制25-26
• 3.4.2 藍(lán)牙模塊供電控制26
• 3.4.3 Android及藍(lán)牙供電軟件流程26-27
• 3.5 模擬開關(guān)、有源晶振、AD單元的供電控制27-28
• 3.6 本章小結(jié)28-29
• 4 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)管理的實(shí)現(xiàn)29-37
• 4.1 狀態(tài)管理結(jié)構(gòu)框圖29
• 4.2 地溫?cái)?shù)據(jù)的采集29-33
• 4.2.1 地溫采集硬件框圖29-30
• 4.2.2 溫度傳感器選型30
• 4.2.3 通道切換方案30-32
• 4.2.4 AD轉(zhuǎn)換單元32-33
• 4.3 設(shè)備電源電壓的測量33-34
• 4.4 設(shè)備內(nèi)部溫濕度的測量34
• 4.5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼巴ㄐ判盘?hào)強(qiáng)度的獲取34-35
• 4.6 任務(wù)時(shí)間及外觸發(fā)類型的獲取35-36
• 4.7 本章小結(jié)36-37
• 5 野外WSN監(jiān)測系統(tǒng)驗(yàn)證37-45
• 5.1 安裝現(xiàn)場簡略37-39
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼靶盘?hào)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)39-40
• 5.3 電壓及溫濕度測量實(shí)驗(yàn)40-41
• 5.4 地溫?cái)?shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)41-42
• 5.5 任務(wù)時(shí)間實(shí)驗(yàn)42-43
• 5.6 低功耗實(shí)驗(yàn)43-45
• 6 總結(jié)與展望45-47
• 6.1 本文總結(jié)45
• 6.2 展望45-47
• 附錄一 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)原理及PCB圖47-49
• 附錄二 路由及終端節(jié)點(diǎn)原理及PCB圖49-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55-57

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：803481