应用于高压设备测温的无线传感器网络的设计和实现

摘要

随着电力工业的稳定发展，智能电网由概念转向实际应用，而智能变电站是智能电网建设中的重要一环。本文研究的内容是基于无线传感器网络的测温系统设计和实现，主要是为了完成高压设备的非接触式测温，并对目标进行实时监测。
　　本文从项目的需求出发，提出了系统的设计方案。首先，介绍了由本实验室设计的传感器节点和汇聚节点的硬件平台，并着重分析了基于这两个硬件平台的软件设计和实现。传感器节点承担着网络的数据采集任务，本系统通过移植嵌入式操作系统TinyOS构建了传感器节点的软件平台，而汇聚节点则采用非操作系统的软件设计。在传感器节点模块和汇聚节点模块搭建完成的基础上，本文从网络拓扑控制、数据流控制和时间同步方案这三个方面讨论了组网方案的设计和实现。然后，分别从通信控制协议和应用层通信协议的设计和实现过程阐述了本系统的通信流程。网络管理平台是无线传感器网络走向实际应用过程中的一项关键性技术，本文针对所设计的系统实现了基于JAVA的网络管理平台。这个管理平台提供可视化的管理界面，对传感器网络采集的数据进行解析、处理和存储，同时完成了对实时温度的监测、节点查询、网络配置和节点号更换等功能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 无线传感器网络概述

1．1．1 无线传感器网络的特点

1．1．2 WSN的关键技术

1．1．3 WSN的发展现状及趋势

1．2 课题背景介绍

1．3 论文结构及安排

第二章 系统总体设计

2．1 系统可行性分析

2．2 系统需求分析

2．3 方案设计

2．4 模块简介

2．5 本章小结

第三章 传感器节点模块设计和实现

3．1 传感器节点硬件平台

3．1．1 节点体系架构

3．1．2 微控制器MSP430F2618

3．1．3 射频CC2520

3．1．4 传感器TMP006

3．1．5 能量供应模块

3．2 操作系统概述

3．2．1 TinyOS硬件抽象架构

3．2．2 TinyOS内核

3．2．3 TinyOS开发基础

3．3 传感器节点的TinyOS实现

3．3．1 平台文件

3．3．2 MCU组件

3．3．3 CC2520组件

3．3．4 TMP006组件

3．3．5 组件测试

3．4 本章小结

第四章 汇聚节点模块设计和实现

4．1 硬件设计方案

4．1．1 微控制器模块

4．1．2 射频模块

4．1．3 以太网模块

4．2 软件设计方案

4．2．1 STM32F103驱动

4．2．2 CC2520驱动

4．2．3 ENC28J60驱动

4．3 应用程序

4．4 本章小结

第五章 组网方案和通信协议设计

5．1 组网方案设计

5．1．1 网络拓扑控制

5．1．2 数据流控制

5．1．3 时间同步方案

5．2 通信协议

5．2．1 通信控制协议

5．2．2 应用层通信协议

5．3 本章小结

第六章 网络管理平台设计和系统测试

6．1 网络管理平台设计和实现

6．1．1 以太网通信

6．1．2 数据库操作

6．1．3 可视化设计

6．2 系统测试

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 研究工作总结

7．2 未来工作展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间撰写的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢