学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于无线传感器网络的数字校园应用研究

作　者: 李忠成
导　师: 古辉；李超
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机技术
关键词: 无线传感器网络数字校园系统 ZigBee 网络地址再利用机制路由协议
分类号: TP393.18
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 292次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

数字校园是信息时代大学智能化发展的重要标志。本文结合国内外已有“数字校园”的研究现状和技术基础,通过对无线传感器网络的研究,提出“基于无线传感器网络的数字校园系统”研究方案,并对方案中涉及到的系统功能架构、各子系统的设计方案、软硬件设计、系统组网与路由设计等进行深入研究。该方案能够切实地实现楼宇、资产、消防、安防等的智能化,提高学校教学科研生活服务的安全性、舒适性和快捷性。本文首先分析了选题的背景意义、国内外发展现况,并详细阐述了无线传感器网络技术。然后提出了基于无线传感器网络的数字校园系统。分析了数字校园系统的基本功能、设计目标和楼宇智能化子系统、资产智能化子系统、安防智能化子系统的系统架构。之后根据数字校园系统的具体应用需要,设计了与数字校园应用相匹配的硬件结构和软件系统。硬件方面对微处理器、无线收发芯片、各种传感器等模块的选取时考虑了低功耗的要求,网络的软件平台基于Microchip ZigBee Stack V1.0-3.6,并在此协议栈基础上作了改进。最后论文根据数字校园系统多参数监控环境的特点,在系统无线传感器网络的建立过程中,设计了超时机制,提出了网络地址再利用策略,实验表明这两种策略有效地回收了网络地址,可以提高路由器节点可分配给端设备的网络地址利用率。由于数字校园系统对网络的稳定性要求较高,而且网络中需要传输的参数较多,因此对于网络的路由协议,本文在最小跳数路由协议的基础上提出了改进,将节点剩余电池能量考虑其中,且以限制型广播方式广播路由信息。实验表明该路由方式可以提高路由的有效性,大大降低数据传输的丢包率。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-20
  1.1 研究背景和意义  11-12
    1.1.1 数字校园的诞生与发展  11
    1.1.2 数字校园的提出及意义  11-12
  1.2 国内外“数字校园”的研究现状及发展趋势  12-18
    1.2.1 国外高校教育信息化建设的发展现状及趋势  12-16
      1.2.1.1 美国高校教育信息化的基础建设概况及趋势  12-14
      1.2.1.2 欧洲的教育信息化之进展  14-15
      1.2.1.3 发达国家开展信息化建设的启示  15-16
    1.2.2 国内数字化校园发展概况  16-18
  1.3 论文的主要工作  18-20
第二章无线传感器网络简介  20-34
  2.1 无线传感器网络的概念  20-23
    2.1.1 无线传感器网络结构  21-22
    2.1.2 传感器节点结构  22-23
  2.2 无线传感器网络的发展历史  23-24
  2.3 无线传感器网络的应用领域  24-27
  2.4 无线传感器网络的研究内容与研究现状  27-30
    2.4.1 研究内容  27-29
    2.4.2 研究现状  29-30
  2.5 无线传感器网络的特点与研究挑战  30-33
    2.5.1 传感器网络的特点  30-32
    2.5.2 传感器网络的研究挑战  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章基于无线传感器网络的数字校园系统架构  34-60
  3.1 数字校园系统的研究意义、功能及目标  34-36
    3.1.1 基本功能  34-36
    3.1.2 设计目标  36
  3.2 楼宇智能化子系统  36-43
    3.2.1 楼宇智能化系统的组成及功能  36-37
    3.2.2 楼宇智能化系统的设计原则及步骤  37-38
    3.2.3 楼宇智能化系统的网络架构及设计方案  38-43
      3.2.3.1 楼宇智能化系统无线传感器网络结构  38-39
      3.2.3.2 监控总表的编制  39-40
      3.2.3.3 系统结构  40-43
  3.3 资产智能化子系统  43-47
    3.3.1 资产智能化系统体系结构  43-44
    3.3.2 资产智能化系统硬件分析  44-46
      3.3.2.1 资产设备移动节点和资产设施固定节点  44-45
      3.3.2.2 资产电子报牌固定显示节点  45
      3.3.2.3 资产调度和监控系统  45-46
    3.3.3 资产智能化系统软件分析  46-47
  3.4 安防智能化子系统  47-59
    3.4.1 安防智能化系统的基本特征  48-49
    3.4.2 安防智能化系统的设计思路  49-50
    3.4.3 安防智能化系统的总体架构  50-59
      3.4.3.1 防盗报警  50-54
      3.4.3.2 防火报警  54-59
  3.5 本章小结  59-60
第四章数字校园系统硬件及软件设计  60-80
  4.1 概述  60
  4.2 硬件平台  60-73
    4.2.1 微处理器PIC18F4620  62-63
    4.2.2 无线收发芯片CC2420  63-65
    4.2.3 传感器选型  65-71
      4.2.3.1 温度传感器DS18B20  65-67
      4.2.3.2 湿度传感器HM1  67
      4.2.3.3 热释电红外传感器RE200B  67-69
      4.2.3.4 微波传感器  69
      4.2.3.5 光电感烟传感器  69-70
      4.2.3.6 CO气体传感器MGS1100  70-71
    4.2.4 能量供应模块  71
    4.2.5 节点开发板  71-73
  4.3 软件平台  73-79
    4.3.1 ZigBee协议介绍  73-76
    4.3.2 ZigBee协议栈介绍  76-77
    4.3.3 系统的开发环境与开发工具  77-79
  4.4 本章小结  79-80
第五章数字校园系统的组网与路由  80-94
  5.1 数字校园系统多参数无线传感器网络的建立  80-87
    5.1.1 通信原语  81-82
    5.1.2 协调器建立新网络  82-83
    5.1.3 节点入网  83-84
    5.1.4 地址分配与地址再利用  84-87
  5.2 监测参数的发布  87-88
  5.3 路由的建立  88-92
    5.3.1 基于最小跳数的路由协议及其改进  89-91
    5.3.2 最小跳数的广播  91-92
  5.4 本章小结  92-94
第六章结束语  94-96
  6.1 工作总结  94
  6.2 不足与展望  94-96
参考文献  96-99
致谢  99-100
攻读学位期间参加的科研项目和成果  100

相似论文

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 局域网（LAN）、城域网（MAN） > 校园网、企业网（Intranet）
© 2012 www.xueweilunwen.com