基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境监控系统研究

摘要

仓储作为现代物流和供应链系统的重要节点,已成为物流管理的核心部分和关键环节.随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,人们对物品的数量和种类的需求都在不断增加,这样对仓储系统的要求也日益提高.特别是,仓储内温度、湿度等环境参数对存储物品的质量和寿命有着重要的影响,对仓储环境参数进行实时监控不仅可以保证存储物品的质量,延长产品的存储寿命,还能够增强仓储系统的安全系数,当出现安全隐患的时候能够及时报警.
　　然而传统的仓储环境监测系统存在布线复杂,可靠性低,管理维护成本低等问题,因而将新的科学技术引入仓储系统中构建信息化、网络化、智能化的仓储环境监控系统具有重要意义.
　　ZigBee网络作为无线传感器网络的典型代表,具有低能耗、低成本、低速率等特点,它融合了无线通信技术、传感器技术以及嵌入式计算机技术等多学科知识的前沿热点研究领域,能够通过各种微型传感器协同完成对各种环境或检测对象的信息实时监测、感知和采集,并将这些信息传送给用户.ZigBee无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一.
　　本文以ZigBee无线传感器网络技术在仓储环境监控系统中的应用为主线,主要完成以下几个方面的工作:
　　(1)首先概述了无线传感器网络及ZigBee技术的基础知识,然后从ZigBee协议架构入手,对物理层、媒介接入控制层、网络层及应用层的规范展开了研究,深入了解ZigBee技术的特性和通信原理.
　　(2)接着对基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境系统中几项关键技术的研究现状进行了分析,主要包括:MAC协议和路由协议,并对其在仓储环境监控这一应用背景下进行了探讨.
　　(3)然后根据仓储监控系统的实际需要,设计了无线传感器设备的硬件系统.节点采用增强型的8051单片机作为主控制器,CC2530射频芯片作为无线数据收发器,SHT11温湿度传感器来实现对环境参数的采集.
　　(4)通信系统基于ZigBee协议栈Z-Stack开发,使用IAR EW8051集成开发环境对Z-Stack进行代码编程,为不同角色的节点编写相应的代码,其中包括ZigBee协调器建立网络及运行程序,ZigBee路由器加入网络及运行程序,ZigBee终端设备加入网络及数据采集、收发等,然后借助下载工具SmartRF Flash Programmer将代码下载到ZigBee设备中进行调试,在簇树型网络拓扑结构的基础上实现无线传输数据,并运用在仓储系统中,构成了基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境监控系统.
　　基于ZigBee无线传感器网络的仓储监控系统充分利用了ZigBee节点能耗小、成本低、安装维护简单等特点,能够实时地对仓储区域内温度、湿度等环境参数进行无线远程采集与管理,同时可有效消除安全隐患,具备了传统仓储管理无法比拟的优势,很好地解决了传统仓储管理中布线复杂、效率低下等问题.

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第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3论文的主要内容及章节安排

第二章 ZigBee技术概述

2.1 无线传感器网络概述

2.2 ZigBee与无线通信

2.3 ZigBee网络拓扑结构

2.4 ZigBee协议架构

2.5 本章小结

第三章 基于无线传感器网络的仓储环境监控系统关键技术

3.1 MAC协议

3.2 路由协议

3.3本章小结

第四章 仓储环境监控系统的硬件设计

4.1系统的总体设计

4.2 无线传感器节点设计

4.3本章小结

第五章 仓储环境监控系统的网络通信软件设计

5.1网络软件设计整体流程及开发环境

5.2 ZigBee设备建立通信网络的流程

5.3地址分配方案

5.4数据传送

5.5休眠与唤醒发送机制

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研工作

致谢