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基于GPRS技术和无线传感器网络的水厂监控系统

作　者: 陈树树
导　师: 郭荣祥
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: GPRS技术 水厂监控 无线传感器网络 上位机 Internet网络
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 234次
引　用: 2次
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内容摘要


随着计算机技术和通信技术的迅速发展以及Internet的不断扩展,无线技术以其独有的优越性逐渐受到工业控制领域的重视。实时的数据处理、网络互连功能、智能化的软件以及良好的功能扩展能力几乎成了现代实时监控系统的共同需求。本论文基于GPRS技术与无线传感器网络理论基础,以某农村自来水厂供水系统为选题背景设计了控制系统,系统结构分为三个部分:水源地;用户端;监控中心。水源地核心部分包括利用嵌入式控制器ARM-LPC2103控制潜水泵的启停、电量信号的采集以及与GPRS网络的通信。用户端采用GPRS技术与无线传感器网络相结合的方式把局域网数据通过Internet网络接入控制中心上位机。传感器节点处理器选用ATmega128,无线传输模块选用CC1100,作为接入Internet网络的网关设备的汇聚节点采用传感器节点与GPRS模块MC55相结合而成。控制中心上位机把接收到的远程采集量以及蓄水池的本地采集量通过组态画面实现上位机显示,且根据蓄水池的液位情况实现对水源地潜水泵遥控启停。控制中心上位机界面采用组态王软件与VB相结合的方式编写,利用MSComm、Winsock控件实现上位机与RS-232及Internet网络的的连接与通信。通过大量的模拟实验验证,嵌入式处理器对数据的冗余处理可使通讯的实时性、准确率有较大提高,GPRS技术与无线传感器网络相结合的组网方案在工业远程控制具有可行性。这也为先进的控制、通讯方法应用到实际工业过程提供了参考,具有非常重要的实际意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
1 课题研究综述  9-16
  1.1 课题背景  9
  1.2 课题研究的目的和意义  9-10
  1.3 本课题的研究价值  10-11
  1.4 课题方案  11-14
  1.5 本文内容安排  14-16
2 监控系统相关理论技术基础  16-35
  2.1 GPRS 网络通讯介绍  16-21
    2.1.1 GPRS 网络的主要特点  16-18
    2.1.2 GPRS 网络结构  18-20
    2.1.3 GPRS 关键设备介绍  20
    2.1.4 GPRS 接入方式简介  20-21
    2.1.5 GPRS 业务解决方案  21
  2.2 TCP / IP 原理  21-27
    2.2.1 网络模型分层  21-23
    2.2.2 课题相关协议介绍  23-27
  2.3 无线传感器网络介绍  27-34
    2.3.1 无线传感器网络体系结构  27-29
    2.3.2 ZigBee 技术  29-34
  2.4 本章小结  34-35
3 水源处网络系统设计  35-50
  3.1 水源地处理器设计  35-42
    3.1.1 控制器选型  35-37
    3.1.2 开发环境简介  37-38
    3.1.3 处理器LPC2103 开发板设计  38-41
    3.1.4 JTAG 并口连接  41-42
  3.2 GPRS 技术应用  42-49
    3.2.1 GPRS 模块选型  42
    3.2.2 MC55 电路图  42-44
    3.2.3 MC55 工作模式  44-45
    3.2.4 MC55 串行接口  45-46
    3.2.5 AT 指令  46-47
    3.2.6 控制器软件设计  47-49
  3.3 本章小结  49-50
4 用户端网络系统设计  50-58
  4.1 传感器节点设计  50-51
  4.2 汇聚节点设计  51-52
  4.3 处理器设计  52-53
    4.3.1 传感器节点硬件设计  52-53
  4.4 节点无线通讯模块设计  53-54
  4.5 供电电路  54
  4.6 节点软件设计  54-57
    4.6.1 软件开发环境  54
    4.6.2 节点无线发射模块特性  54-57
  4.7 本章小结  57-58
5 监控中心上位机程序的设计  58-66
  5.1 监控程序数据交互的方法  58-60
  5.2 软件工作  60-65
  5.3 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-70
附录A PC 机接入Internet 网络子程序  70-75
附录B 传感器汇聚节点处理程序  75-88
在校研究成果  88-89
致谢  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 > 监视、报警、故障诊断系统
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