冷链运输监控系统中温湿度检测与无线传输技术

摘要

冷链运输远程监控系统是在物联网技术和现代物流的蓬勃发展下孕育而生的,相比传统的物流监控手段而言具有检测数据及时、准确,用户可以实时了解运输过程中物品的质量,对事故分析和安全溯源提供良好的保障。冷链物流的运输牵涉到几百种产品,不同的产品对温度和车辆配置要求不尽相同,而冷链在控制温度敏感产品,保证食品、药品、疫苗等物品质量和减少物流损耗方面有重要的作用。温湿度采集模块作为冷链运输监控系统中重要的组成部分,肩负着数据采集处理和信息传输的责任,无线传输技术的引入为采集模块进行数据传输时提供了相对于有线传输更加灵活、多变的机制。
　　本文在分析冷链运输及无线传感器网络的发展现状与发展趋势的基础上,针对当前冷链运输监控系统中存在无线传感器节点功耗大、使用时信道易冲突且协议复杂的问题,设计了一种基于无线传感器网络的冷链运输远程监控系统中的无线温湿度采集节点。选择以MSP430F149为核心的处理器,采用SHT11与PT1000双传感器测量温湿度,完成对不同精度温区的温湿度数据采集;采用SX1212无线芯片实现无线传输。另外,自主设计了星型自组无线传感器网络协议,针对冷链运输特点设计了物理层,并采用二叉树与动态帧时隙ALOHA的融合算法以避免碰撞。通过电源管理和软件设计,进一步降低了节点功耗。系统使用C语言在IARSystem环境下进行编程,通过JTAG调试接口进行在线调试,通过串口调试助手和网络调试助手观察和分析通信数据。对组网性能、组网距离和温湿度精度进行试验,并最终完成了在冷链运输车内的模拟测试,测试结果表明通过硬件设计及使用自主协议,系统具有功耗低、组网迅速等优点。能较好的满足无线传感器节点在冷链运输环境中的应用。

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第一章 绪论

§1-1 课题研究背景及意义

§1-2 冷链运输监控中的无线温湿度检测目的

§1-3 冷链运输及无线传感网络的研究现状

§1-4本文研究的主要内容

§1-5本文的结构安排

§1-6本章小结

第二章 无线传感器节点设计方案

§2-1 系统需求分析与主控制器选型

§2-2几种短距离无线传输协议

§2-3 本章小结

第三章 系统硬件整体结构

§3-1 处理器单元低功耗设计

§3-2 无线传输单元设计

§3-3 温湿度传感器单元设计

§3-4 电源管理单元设计

§3-5电路低功耗与抗干扰设计设计

§3-6 本章小结

第四章 自组网络协议的实现

§4-1物理层

§4-2数据链路层

§4-3自组网低功耗设计

§4-4 防碰撞管理办法

§4-5 本章小结

第五章 无线传感器节点系统程序设计

§5-1系统的软件总流程

§5-2温湿度采集程序设计

§5-3无线通信程序设计

§5-4本章小结

第六章 实验结果及结论

§6-1 试验系统组成

§6-2 试验数据分析

§6-3 本章小结

第七章 总结与展望

§7-1 总结

§7-2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所获得的相关科研成果