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基于移动通讯网络的无线传输系统在蓝藻监测中的应用研究

作　者: 孙超
导　师: 郎朗
学　校: 安徽工程大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 无线数据传输 GPRS ZigBee S3C2440 网关节点 数据监测
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


进入21世纪后,无线传感和通信技术逐渐趋于成熟,被广泛的应用在各个领域当中。课题中的无线数据传输系统将无线传感和通信技术相结合,应用于蓝藻生长环境的数据监测中。相对于人工现场勘查和有线传输方式进行数据监测,采用传感技术对数据进行采集,并通过无线方式进行数据的传输,提高了系统的效率和应用范围,具有重要的意义。无线监测系统中采用ZigBee无线传感网络中的各节点进行数据信息的采集,信息采集完成后通过ZigBee网络传输到网关节点；网关节点将各节点的数据信息汇总、简单处理后,通过GPRS无线传输模块连接无线网络,将数据信息传输到数据监控中心的数据库存储；用户通过可视化界面访问数据库、查看数据库中的相关数据信息。本文主要研究了课题的部分内容,包括整个监测系统中数据的传输和管理。首先搭建系统中起到数据中转功能的网关节点的硬件平台及操作系统的移植。本文基于S3C2440对网关节点的硬件进行设计,硬件电路主要包含：S3C2440、ZigBee无线传输模块、GPRS无线传输模块、外扩存储器的电路、供电电源模块、复位/时钟电路、JTAG接口电路、RS232串口电路等。搭建完成后在硬件平台上移植嵌入式Linux操作系统,为程序的运行提供可靠地系统平台。其次对比GPRS网络中的无线数据传输方式最终采用GPRS网络和Internet网络相结合的方式进行数据传输,重点分析了GPRS网络中IP、TCP、UDP三种传输协议下的数据传输,在实验室简单环境下完成了GPRS无线数据的传输。最后在Visual Studio2008平台下运用C#语言完成数据监控中心的设计,开发出可视化的数据查询界面与数据库连接,实现对数据库信息的查看与管理。本系统采用无线传感技术和网络实现数据的远距离传输,系统被应用于蓝藻生长环境的数据监测,完全能够满足远距离、信息量大、稳定性高的要求,而且本系统完全可以进行移植适用于其他数据监测系统。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章 绪论  12-16
  1.1 课题背景及研究意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-15
  1.3 课题主要研究内容  15-16
第2章 无线传输系统的总体设计  16-21
  2.1 无线传输方式选择  16-17
    2.1.1 无线传输方式简介  16-17
    2.1.2 系统无线传输方式的选定  17
  2.2 系统总体设计方案  17-19
    2.2.1 ZigBee无线传感网络  17-18
    2.2.2 网关节点  18
    2.2.3 数据监控中心  18-19
    2.2.4 系统总体设计方框图  19
  2.3 系统工作原理  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章 基于ARM9的网关节点设计  21-46
  3.1 网关节点的功能简介  21-22
  3.2 网关节点的硬件原理框架设计  22-24
  3.3 网关节点最小系统电路设计  24-35
    3.3.1 微处理器的选取与介绍  24-27
    3.3.2 电源模块电路设计  27-28
    3.3.3 复位及时钟电路设计  28-29
    3.3.4 存储器扩展电路设计  29-33
    3.3.5 JTAG接口电路单元  33-35
  3.4 网关节点外围接口电路设计  35-40
    3.4.1 GPRS无线传输模块  35-37
    3.4.2 ZigBee无线数据接收模块  37-39
    3.4.3 RS232串口电路单元  39-40
  3.5 微处理器内部的嵌入式LINUX实现  40-45
    3.5.1 LINUX嵌入式系统简介  40-42
    3.5.2 嵌入式系统的软件平台搭建  42-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章 GPRS技术的无线数据传输  46-57
  4.1 GPRS无线传输技术概述  46-48
  4.2 GPRS网络中无线数据传输方式  48-49
  4.3 无线数据传输协议分析  49-53
    4.3.1 IP协议分析  50-51
    4.3.2 TCP协议分析  51-52
    4.3.3 UDP协议分析  52-53
  4.4 数据的无线传输实现  53-56
    4.4.1 数据传输实验方案选择  53-55
    4.4.2 实验过程及分析  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章 数据监控中心的设计  57-63
  5.1 软件开发及运行环境简介  57-58
  5.2 上位机监测界面设计  58-60
    5.2.1 登陆界面的设计  58-59
    5.2.2 查询界面的设计  59-60
  5.3 监测软件功能实现  60-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章 结论与展望  63-65
参考文献  65-68
附录  68-75
  附录A：S3C2440芯片引脚图  68-69
  附录B：GPRS无线通信模块原理图  69-70
  附录C：外扩存储及其他原理图  70-71
  附录D：数据查询界面调试程序  71-75
攻读学位期间发表的学术论文目录  75
攻读学位期间取得的科研成果目录  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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