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《基于某無線傳感器網(wǎng)絡(luò)地遠程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)地設(shè)計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實用文檔基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)1系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)背景近年來，由于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線通信技術(shù)在醫(yī)療、自動化控制、遠程監(jiān)測等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。其中環(huán)境遠程監(jiān)測有其特定的應用背景，一般在比較偏僻、環(huán)境惡劣的無人居住區(qū)域（如沙漠、高山、叢林等危險地區(qū)），這使得很難通過架設(shè)電纜來完成數(shù)據(jù)傳輸，因此使用無線通信是一種很好的選擇。對環(huán)境的監(jiān)測是十分重要且有意義的，獲得生存環(huán)境的實時的數(shù)據(jù)，有助于我們預測環(huán)境變化的趨勢以及更好的掌握自己生活的環(huán)境現(xiàn)狀并加以改善。1.2系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)在實驗環(huán)境中搭建一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，
2、該網(wǎng)絡(luò)由一個中心節(jié)點和多個終端節(jié)點以自組織方式構(gòu)成。終端節(jié)點負責采集環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)信息，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)把采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至中心節(jié)點；與中心節(jié)點相連的控制器（ARM單片機）將數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，再通過socket通信將數(shù)據(jù)傳到遠程主機，并將獲得的信息存入數(shù)據(jù)庫中。設(shè)計一個界面，可通過界面顯示出所需要的信息以及提供相關(guān)查詢服務(wù)。整個系統(tǒng)設(shè)計綜合利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)的低成本、低功耗、自組織、靈活等優(yōu)良特性，提出一個實時、高效的遠程環(huán)境監(jiān)測解決方案。1.3關(guān)鍵詞解釋1.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork,WSN），就是由部署在
3、監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者[2]。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。標準文案實用文檔無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領(lǐng)域可以歸納為:軍事、航空、反恐、防爆、救災、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等
4、領(lǐng)域[3][4]。其主要特點有：1)低速率傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通常只需定期傳輸溫度、濕度、壓力、流量、電量等被測參數(shù)，相對而言，被測參數(shù)的數(shù)據(jù)量小，采集數(shù)據(jù)頻率較低。2)低功耗通常，傳感器節(jié)點利用電池供電，且分布區(qū)域復雜、廣闊，很難通過更換電池方式來補充能量，因此，要求傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功耗要低，傳感器的體積要小。3)低成本應用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測區(qū)域廣、傳感器的節(jié)點多，且有些區(qū)域環(huán)境的地形復雜，甚至連工作人員都無法進入，一旦安裝傳感器器則很難更換，因而要求傳感器的成本低廉。4)短距離為了方便組網(wǎng)和傳遞數(shù)據(jù)，兩個傳感器節(jié)點之間的距離通常要求在幾十米到幾百米之間。5)高可靠性無線
5、傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息獲取是靠分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的各個傳感器檢測到的，如傳感器本身不可靠，則其信息的傳輸和處理是沒有任何意義的。6)大容量要求網(wǎng)絡(luò)能容納上千、上萬個節(jié)點。7)動態(tài)性對于復雜環(huán)境的組網(wǎng)，其覆蓋區(qū)域往往會遇到各種電、磁環(huán)境的干擾，加之供電能量的不斷損耗，易引起傳感器節(jié)點故障，因此要求傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組網(wǎng)、智能化和協(xié)同感知等功能。1.3.2ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本和高可靠性的雙向微功率網(wǎng)格式無線接入技術(shù)，介于RFID和藍牙之間的技術(shù)提案，此前被稱作“Hom2eRFLite”或“FireFly”無線技術(shù)，主要用于近距離無線
6、連接[5]。最重要的是ZigBee標準文案實用文檔技術(shù)支持地理定位功能，它工作于無需注冊的2.4GHzISM頻段，傳輸速率為250kb/s，傳輸距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾千米，利用ZigBee技術(shù)可由多到65535個無線微功率收發(fā)機組成一個龐大而有效的無線網(wǎng)絡(luò)平臺[6]。其主要特點有：1)低功耗由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，這是其它無線設(shè)備望塵莫及的。2)成本低ZigBee模塊的初始成本在6
7、美元左右，估計很快就能降到1.5-2.5美元，并且ZigBee協(xié)議是免專利費的。低成本對于ZigBee也是一個關(guān)鍵的因素。3)時延短通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設(shè)備時延30ms，休眠激活的時延是15ms，活動設(shè)備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術(shù)適用于對時延要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應用。4)網(wǎng)絡(luò)容量大一個星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和一個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。5)可靠采取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)
