基于无线传感器网络的自动抄水表系统的研究

摘要

随着我国经济的发展，水表的数量迅速增加，传统的人工抄表方式已经不能满足社会发展的要求。自动抄表系统可以对水表的信息自动采集和处理，对提高企业的经济效益和信息化管理水平具有重要的意义。本文主要对基于无线传感器网络的自动抄水表系统进行了研究，主要研究内容如下：
　　首先，对基于CC2430的抄水表系统无线传感器硬件节点进行了设计，通过对TinyOS操作系统的移植和应用，实现了硬件节点对水表数据的采集和发送。
　　其次，针对适用于小规模网络的平面路由算法中存在的路由性能指标考虑不全面的问题，提出了一种基于遗传算法的多目标路由优化算法。该算法将网络总能量的消耗、能量消耗的均衡性和路径的可扩展性等三个性能指标作为设计目标，利用遗传算法进行路由优化。仿真结果表明，该算法有效地提高了网络总能量的利用率和网络的生存周期。
　　接着，针对大规模网络，通过对典型的层次型路由协议的分析比较，针对LEACH协议中存在的簇首选取不合理和簇的规模不均衡的问题，提出了一种基于节点度数、节点间的相对距离和节点剩余能量的节能分簇路由协议CEACA。仿真结果表明，该协议不仅有效地避免了低能量的节点充当簇首，同时使得簇首分布均匀，均衡了簇的规模，提高了成簇的质量。
　　最后，搭建了基于无线传感器网络的抄水表系统软件平台，分为前置机软件平台和远程抄水表数据管理平台。前置机软件平台实现对水表数据的接收、统计分析、显示查询和上传的功能；远程抄水表数据管理平台实现抄表数据的管理、收费的管理、费用的综合查询等功能，用户可以通过网络登陆平台进行相关操作。通过对软件平台的测试，验证了平台的可靠性。

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注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 自动抄表系统的国内外研究现状

1.3 无线传感器网络的研究现状

1.4 本文的主要工作

第二章 无线自动抄水表系统的总体设计

2.1 无线自动抄水表系统的组成

2.2数据采集模块

2.3小区集中器模块

2.4远程抄水表数据管理平台模块

第三章 抄水表系统的无线传感器节点的设计与实现

3.1 远传水表

3.2 无线传感器

3.3 无线传感器节点的操作系统

3.4 节点应用开发

3.5 本章小结

第四章 基于遗传算法的多目标路由优化算法

4.1 WSN路由协议简介

4.2 典型的平面型路由协议

4.3 基于遗传算法多目标平面路由协议的设计

4.4 算法的仿真及结果分析

4.5本章小结

第五章 具有提高成簇质量的层次型路由协议的设计

5.1 典型的层次型路由协议概述

5.2 具有提高成簇质量的层次型路由协议设计

5.3 本章小结

第六章 抄水表系统软件平台的设计和实现

6.1 前置机软件平台的功能

6.2 数据的接收

6.3 数据的管理

6.4权限的管理

6.5 基于Web的远程抄水表数据管理平台

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文主要工作

7.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文