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基于ZigBee的山体滑坡预警系统研究与设计

作　者: 王作成
导　师: 摆玉龙
学　校: 西北师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: ZigBee技术山体滑坡无线传感器网络 GPRS网络
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要

在全球气候变化背景下，全球温室化急剧上升，地壳运动加剧，极端天气事件发生的几率进一步增大，山体滑坡成为人类面临的重大自然灾害之一。为了尽可能减少山体滑坡自然灾害对人民的生命、财产安全的威胁，用安全、有效、方便、及时的手段防治地质滑坡灾害是科学研究中的一个重大课题，当前，以ZigBee无线传感器网络组成的监测系统是预防地质灾害及环境监测的热点，因此基于ZigBee山体滑坡预警系统研究与设计具有一定的实际意义。文中首先分析了基于ZigBee的无线传感器网技术的特点、优势，并与其他几种短距离通信方式做了比较，且对ZigBee网络结构和协议栈做了详细研究，从而确定了山体滑坡预警系统中应该选择的网络拓扑结构。进而，对山体滑坡的特性和滑坡产生的整个过程进行研究，并对多种滑坡预测模型进行了分析和比较，从而确定了检测滑坡的重要因素，为传感器的选择和采集数据的类型提供了理论依据。其次，采用Zigbee技术建立山体滑坡监测网络，并能产生预警是本文设计的重点。整个网络主要由三部分构成：ZigBee拓扑网络、GPRS网络以及无线串口数据共享网络。在集成开发环境IAR Embedded Workbench for MCS-51下，采用CC2530核心控制板作为节点的处理器模块对数据进行采集、处理、传输，用SIM300GPRS模块进行远距离数据传输，最后由CC2530核心控制形成的无线串口形成控制中心的数据共享。最后通过串口调试工具对山体滑坡预警系统中的每一部分进行测试，用QT软件形成了上位机显示界面。文中详细给出了基于Zigbee山体滑坡监测预警系统整体示意图，硬件各个模块的组成，以及组网的过程，无线串口软件设计流程图，以及相关寄存器的配置，具有很好的参考价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 山体滑坡预报和 ZigBee 技术的研究现状  11-13
  1.3 本文研究的主要内容及章节安排  13-14
第2章 ZigBee 网络技术  14-22
  2.1 无线传感器网络  14
  2.2 几种常见的无线传感网络技术  14-17
    2.2.1 常用短距离通信方式介绍  15-16
    2.2.2 ZigBee 技术  16-17
    2.2.3 近距离无线通信技术比较  17
  2.3 ZigBee 协议栈及网络结构  17-21
    2.3.1 ZigBee 协议栈  17-19
    2.3.2 ZigBee 网络成员结构  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章山体滑坡机理的介绍及预测模型的建立  22-28
  3.1 山体滑坡机理  23-24
  3.2 滑坡灾害预测预报模型  24-27
  3.3 本章小结  27-28
第4章山体滑坡预警监测系统设计  28-46
  4.1 山体滑坡预警系统硬件设计  29-35
    4.1.1 CC2530 核心处理器模块  29-30
    4.1.2 终端显示模块  30-31
    4.1.3 GPRS 无线通信模块  31-32
    4.1.4 无线串口模块  32
    4.1.5 传感器模块  32-35
    4.1.6 外围电路模块  35
  4.2 山体滑坡监测网络的软件设计  35-45
    4.2.1 ZigBee 传感器节点组网设计  36-43
    4.2.2 GPRS 网络数据传输设计  43
    4.2.3 无线串口的组网设计  43-45
  4.3 本章小结  45-46
第5章实验及测试结果  46-54
  5.1 ZigBee 组网测试及结果  46-47
  5.2 ZigBee 组网信号强度测试及结果  47-49
  5.3 ZigBee 无线串口实验测试及结果  49-50
  5.4 采集温、湿度数据串口显示测试及结果  50-52
  5.5 模拟山体滑坡预警系统测试及结果  52-53
  5.6 本章小结  53-54
第6章总结与展望  54-55
参考文献  55-57
攻读学位期间所发表的论文与主要成果  57-58
致谢  58

基于ZigBee的山体滑坡预警系统研究与设计

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