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冷链运输监测网络组成与自组技术的研究
作 者: 韩瑜
导 师: 杜太行
学 校: 河北工业大学
专 业: 控制工程
关键词: 冷链运输 STM32 GPRS 无线自组网 防碰撞算法
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 3次
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内容摘要
根据冷链运输监测集中监管、局域分布、整体流动的特点,要求参与监测的节点功耗低、体积小,系统网络结构稳定性强、抗干扰力强。本文根据实际需求,设计了冷链运输监测系统。系统由数据采集节点、数据汇转节点、和远程服务器三部分组成。首先,本文设计了无线星型二级网络结构。第一级为GPRS网络,连接服务器与数据汇转节点,达到远程监测目的;第二级为无线传感器网络,连接数据汇转节点与数据采集节点,实现自组网。针对冷链运输的环境特点,定义了适于冷链车辆运输的自主网络协议,功耗低、抗干扰能力强。在传统的二叉树和帧时隙Aloha算法基础上做了融合改进,采用二叉树与帧时隙Aloha融合的防碰撞算法,可有效降低组网过程中信号传输的碰撞率,保证快速有效组网。其次,本文设计并实现了数据汇转节点的软硬件方案。数据汇转节点以STM32微处理器为控制核心,采用GPRS模块上传数据至服务器,采用基于SX1212芯片的无线模块进行无线组网,配合GPS模块采集车辆运行位置,将采集到的数据存入TF卡中备份。用分任务的模式设计软件程序,增加程序的可读性,有助于后期的管理和功能的增加。测试结果表明,本系统运行稳定,安全节能,二级网络稳定可靠,自定组网协议安全节能,适用于冷链物流环境。系统能有效监测温湿度、电池电量、行车路线信息,减少物流损耗,保证冷链运输过程顺利安全进行。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-10 第一章 绪论 10-14 §1-1 课题研究背景 10 §1-2 课题研究意义 10-11 §1-3 课题研究现状 11-12 §1-4 论文结构 12-14 第二章 冷链运输监测系统总体设计 14-19 §2-1 系统总体结构 14-15 2-1-1 系统设计目标 14 2-1-2 系统总体结构 14-15 §2-2 数据采集节点 15-16 §2-3 数据汇转节点 16-18 §2-4 远程服务器 18 §2-5 本章小结 18-19 第三章 冷链运输监测系统网络组成 19-32 §3-1 无线自组网介绍 19-21 3-1-1 无线自组网特点 19-20 3-1-2 无线自组网络协议模型 20-21 §3-2 冷链运输监测系统网络组成与设计 21-31 3-2-1 GPRS 网络 21-26 3-2-2 无线传感器网络 26-31 §3-3 本章小结 31-32 第四章 数据汇转节点硬件设计 32-50 §4-1 电源电路 32-35 4-1-1 电池充放电管理电路 32-34 4-1-2 DC-DC 降压电路 34-35 §4-2 主芯片 35-39 4-2-1 Cortex-M3 内核 35-36 4-2-2 时钟 36-37 4-2-3 实时时钟(RTC) 37 4-2-4 低功耗模式 37-38 4-2-5 主电路 38-39 §4-3 GPRS 功能模块 39-42 4-3-1 主电路 40 4-3-2 指示灯电路 40-41 4-3-3 手动复位电路 41-42 4-3-4 SIM 卡电路 42 §4-4 无线传输模块 42-46 4-4-1 主电路 43-44 4-4-2 工作模式 44-45 4-4-3 场强检测功能 45 4-4-4 天线匹配电路 45-46 §4-5 GPS 模块 46-48 4-5-1 主电路 46 4-5-2 数据格式 46-48 §4-6 TF 卡 48-49 §4-7 本章小结 49-50 第五章 数据汇转节点软件设计 50-59 §5-1 软件整体结构 50-51 §5-2 初始化软件设计 51-55 5-2-1 各功能初始化 51 5-2-2 申请指令 51-54 5-2-3 自动组网 54-55 §5-3 子任务软件设计 55-58 5-3-1 采集温湿度数据 55-56 5-3-2 上报温湿度数据 56 5-3-3 采集电池电量数据 56 5-3-4 上报电池电量数据 56 5-3-5 采集处理 GPS 信息 56-57 5-3-6 处理即时指令 57-58 §5-4 本章小结 58-59 第六章 冷链运输监测网络的测试与实现 59-66 §6-1 采集精准测试 59-61 6-1-1 测试方法 59-60 6-1-2 测试结果与分析 60-61 §6-2 网络通信测试 61-62 6-2-1 GPRS 通信测试 61-62 6-2-2 无线通信测试 62 §6-3 整体行车测试 62-65 6-3-1 测试方法 62-64 6-3-2 测试结果与分析 64-65 §6-4 本章小结 65-66 第七章 总结与展望 66-67 §7-1 工作总结 66 §7-2 研究展望 66-67 参考文献 67-71 致谢 71-72 攻读学位期间所取得的相关科研成果 72
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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