基于无线传感网的电能表温升自动检测系统及装置

摘要

低速率无线个域网（LR-WPANs）作为无线传感网络（WSNs）的一个重要分支，在工业、智能家居、农业、军事、医疗等诸多领域扮演着不可或缺的角色。本课题设计的电能表温升自动检测系统即是LR-WPANs在工业领域的应用，该系统通过无线传感节点和监测软件，实现电能表温度的采集、传输、监测、报警、保存、打印等功能。
　　首先，设计了一套针对电能表温升自动检测系统的无线通讯协议，定义了无线传感节点的拓扑结构、数据传输模型、信道接入方式、以及通讯帧结构。在信道接入方式中，考虑终端节点能量效率问题，研究了时分多路访问TDMA的信道接入方式和时间同步方法，该方法通过划分数据传输时间槽的方式，降低终端节点的功耗。
　　然后，设计并实现了无线传感网络节点的硬件和软件。在硬件设计方面，采用片上系统CC2531F256作为节点的核心，使用DS18B20采集电能表温度，通过电池管理芯片DS2764采集节点的电池电量；在软件设计方面，实现了节点的时间管理、内存管理、温度采集、电池电量采集、USB通讯、Flash存储、LCD显示、射频传输等功能。
　　最后，设计并实现了一套实用的、可对检测过程进行管理的监控软件，采用LabVIEW和MySQL作为软件开发平台，主要实现网络的管理、终端节点故障的监控、采集数据的处理、报警的管理、报表的生成等功能。为了保证系统稳定运行，设计了相应的测试方案，经过测试，设计的电能表温升自动检测系统符合设计要求。

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缩 略 词

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 WSNs的研究现状

1.3 WSNS关键技术

1.4 课题总体结构设计

1.5课题创新之处

1.6 章节安排

第二章 无线网络通讯协议设计

2.1 网络拓扑结构

2.2 数据传输模型

2.3信道接入方式

2.4时间同步方法

2.5 帧结构

2.6 本章小结

第三章 系统传感节点设计

3.1 节点总体设计

3.2 节点硬件设计

3.3 节点软件设计

3.4 本章小结

第四章 系统监测软件设计

4.1 监测软件的总体设计

4.2 监测软件功能实现

4.3 本章小结

第五章 系统测试

5.1 系统测试内容

5.2 系统测试

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 不足和展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附 录 1

附 录 2