ZigBee无线传感网络及其在重大危险源监控系统中的应用研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nihao99520
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无线传感器网络系统综合了传感器技术,嵌入式技术,计算机技术,分布式信息处理技术和通信技术,能够协作的实时地监测,感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽准确的信息,传送到需要这些信息的用户,是当今前沿性的热点研究方向之一。IEEE802.15.4/ZigBee协议是由IEEE802.15.4标准的PHY和MAC层再加上ZigBee联盟开发的网络和应用支持层所组成的,其特点是稳定并能自我修复、支援大量网络节点、传输可靠、超长电池寿命、安全、便宜、全球通用等。近几年来,在石化和煤炭行业频繁发生爆炸和火灾事故,给人们带来了众多悲恸和遗憾。由事故数据分析得到易燃易爆,有毒有害气体导致事故率颇高,需要对这些气体和危险源加强监控。目前,大部分煤炭或化工行业对危险源的监控采用有线系统,维护困难,布线不便,二次开发成本高。针对重大危险源监控的这种现状,分析了危险源监控系统需求,提出了一种提出了一种基于ZigBee技术的危险源监控系统方案。以无线数据采集和传输代替传统有线数据采集和传输,改善并提高传统有线监控的局限性,为后续子系统提供方便可靠的数据传输链路。讨论并给出了适合无线监控系统的拓扑结构,采集网络,传感器选择及上位机需求。   本文全面深入地对ZigBee协议做了研究分析,包括协议栈框架结构,协议栈网络结构,协议栈API函数等。重点对ZigBee网络的组网过程和路由做了深入研究,并总结使用协议栈的方法。对危险源监控系统,给出了该系统的软硬件构成及详细电路,包括网关,路由及终端。讨论了网络的建立与保持、设备入网,以及ZigBee路由,功耗等。开发了上位机的管理系统,完成了数据采集与整合处理,实时数据波形显示,采集网络拓扑查询,火灾识别等功能。文章最后,测试了节点通信,演示了组网过程,验证了路由及地址分配机制。结合上位机运行,实现远程监控和数据采集及处理。
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