面向大坝安全监测的无线传感器网络设计

摘要

大坝安全监测具有重要的意义，目前采用的大坝自动化监测系统主要是有线监测方式，这种方式存在一些不可避免的缺陷，如：网络搭建工作量大、投资大、调整、维护不方便等。近年来，随着无线传感技术的日益成熟和在基础设施监测、军事领域、紧急服务、环境科学和医疗健康等方面的应用，使无线传感器网络应用于大坝安全监测系统成为可能，并得到一定程度的发展。ZigBee是近年来发展起来的一种短距离无线通信技术，与其它短距离无线技术相比ZigBee具有低功耗、低数据速率、低成本等特点，这些特点恰好可以满足大坝安全监测对无线传感器网络的要求。所以，将ZigBee技术应用与大坝安全监测是一种不错的解决方案。
　　 本文从工程实际角度出发，设计了大坝安全监测系统，主要包括以下几个方面：
　　 第一，根据大坝安全监测的基本功能要求，设计了大坝安全监测系统结构。该系统主要由大坝传感器、ZigBee节点、供电系统、无线传输系统和管理中心等部分组成。
　　 第二，在CC2430无线模块的基础上设计了协调者节点、路由器节点和终端节点的硬件电路。其中，协调者节点硬件设计包括基于串口通信的接口电路、LCD接口电路、按键电路、电源电路等。路由器和终端节点电路设计包括传感器信号调理电路、传感器接口电路、电源电路等。
　　 第三，进行了无线传感器网络的软件设计，包括数据无线发送、无线接收、传感器信号采集、协调者节点和PC机的串口通信等。
　　 第四，设计了数据管理软件，来完成数据的处理、存储、查询、曲线绘制和无线网络拓扑结构的绘制等功能。
　　 最后，将硬件和软件结合对各个系统模块进行实验调试。试验证明无线网络工作可靠、节点采集数据准确，能满足课题进一步研究的需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 选题依据

1.1.1 课题背景

1.1.2 课题来源

1.2 国内外研究现状

1.2.1 大坝安全监测的发展现状

1.2.2 ZigBee的发展现状

1.3 本文研究内容

2 系统结构设计以及节点硬件、软件设计

2.1 大坝无线安全监测系统结构设计

2.1.1 大坝无线安全监测系统的基本功能要求

2.1.2 大坝无线安全监测系统结构

2.2 Coord的硬件设计

2.2.1 CC2430模块

2.2.2 串口通信模块

2.2.3 LCD显示模块

2.2.4 电源模块

2.2.5 按键模块

2.3 路由器节点和终端节点硬件设计

2.3.1 传感器采集模块

2.3.2 电源模块

2.4 无线传感器网络的软件设计

2.4.1 开发语言的选择

2.4.2 开发环境的选择

2.4.3 软件设计

3 大坝安全监测系统数据管理软件设计

3.1 Visual Basic 6.0简介

3.2 大坝安全监测系统数据管理软件的体系结构

3.3 串口通信模块

3.3.1 MSComm的主要属性

3.3.2 控件初始化

3.3.3 数据发送

3.3.4 数据接收

3.3.5 参数界面设计

3.4 数据处理模块

3.4.1 将数据保存到文本文件中

3.4.2 将数据保存到数据库

3.5 数据库中数据曲线显示

3.6 网络拓扑结构图

3.6.1 节点信息数据库

3.6.2 网络拓扑结构生成

4 系统测试

4.1 测试方案

4.2 测试结果

工作总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢