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基于WSN的抄表系统的设计与实现

作　者: 顾海
导　师: 贺知明；钟宜兴
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 智能抄表系统 无线传感器网络(WSN) 嵌入式操作系统 能量跳数路由方法
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 25次
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内容摘要


无线传感器网络技术是当前国际上备受关注的研究热点,在许多领域都具有巨大的学术价值和实践价值。本文研究并设计了基于无线传感器网络的智能抄表系统,目的是为了适应未来小区对无线智能抄表系统的应用需求,实现对各种计量仪表的远程自动管理和数据采集。本文介绍了无线传感器网络的基本知识,设计了无线传感器网络节点硬件平台,并对采用的功能芯片及其连接方式进行了说明。同时,设计了一种模块化的嵌入式操作系统,解决了空间信道冲突、能量控制、数据管理等关键问题。本文分析了几种典型的路由方法,给出了主要的评价指标。在定向扩散路由方法的基础上,基于实际需求,提出了一种改进的能量跳数路由方法,给出了数学模型,并通过实验验证了该路由方法的有效性。最后,通过编制嵌入式节点操作系统和用户管理平台程序实现了文中提出的基于WSN的智能抄表系统,并通过大量的现场实验,验证了系统的可靠性和实用性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 引言  9-14
  1.1 课题的来源及依据  9-10
  1.2 研究的目的及意义  10
    1.2.1 研究目的  10
    1.2.2 研究意义  10
  1.3 国内外的研究现状  10-12
  1.4 文章的结构及重点  12-14
第二章 基于WSN 的抄表系统总体设计  14-27
  2.1 无线传感器网络（WSN）概述  14-20
    2.1.1 无线传感器网络的组成  14-16
    2.1.2 无线传感器网络的特点  16-18
    2.1.3 无线传感器网络的关键技术  18-19
    2.1.4 无线传感器网络的应用  19-20
  2.2 系统设计目标  20
  2.3 设计重点和关键技术  20-24
    2.3.1 系统可靠性  21-22
    2.3.2 系统实用性  22-23
    2.3.3 成本控制  23-24
  2.4 系统总体设计方案  24-27
    2.4.1 系统体系结构  24-25
    2.4.2 系统组成  25
    2.4.3 系统的主要特性  25-27
第三章 基于WSN 的抄表系统硬件设计  27-41
  3.1 系统硬件设计需求分析  27-29
  3.2 数据采集节点硬件设计  29-39
    3.2.1 处理控制模块  29-32
    3.2.2 无线通信模块  32-34
    3.2.3 数据采集模块  34-38
    3.2.4 扩展存储模块  38-39
  3.3 移动式收集器硬件设计  39-40
  3.4 系统工作参数  40-41
第四章 基于WSN 的抄表系统软件设计  41-74
  4.1 系统软件设计需求分析  41-44
  4.2 核心控制模块设计  44-51
    4.2.1 核心控制程序  44-45
    4.2.2 任务管理程序  45-48
    4.2.3 引脚定义和接口控制  48-51
  4.3 数据采集模块设计  51-52
  4.4 无线通信模块设计  52-54
  4.5 网络协议模块设计  54-69
    4.5.1 无线传感器网络路由方法  54-56
    4.5.2 无线路由评价指标  56-59
    4.5.3 动态定向扩散路由方法  59-64
    4.5.4 基于能量跳数（Jumped Node Power）的路由改进方法  64-69
  4.6 能量控制模块设计  69-74
    4.6.1 ATmega128 的休眠方式  70-72
    4.6.2 最小化功耗  72-74
第五章 系统实验结果及分析  74-83
  5.1 实验系统原理介绍  74-76
    5.1.1 用户管理平台软件体系结构  74-75
    5.1.2 实验系统的组成  75-76
    5.1.3 实验系统的功能  76
  5.2 实验系统的使用界面介绍  76-79
    5.2.1 路由分析界面  77-78
    5.2.2 用户数据显示界面  78
    5.2.3 套户管理界面  78-79
  5.3 系统实验结果及分析  79-83
    5.3.1 实验环境和内容  79-80
    5.3.2 数据传输与能量跳数的路由测试实验  80-81
    5.3.3 能量均衡实验结果  81-83
第六章 总结与展望  83-85
  6.1 本文研究工作总结  83-84
  6.2 有待进一步完善的工作  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-89

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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 > 数据收集和处理系统
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