基于433MHz无线自组传感器网络系统的研究与设计

摘要

数据的采集和传输在生活和工业中都占有极其重要的地位，然而传统上的有线数据传输远远不能满足要求，安装布线困难，同时还需要耗费大量人力物力进行管理，存在线路老化等一系列问题，因此通过无线方式进行数据采集传输便成为一种合理的替代方式。但是目前的无线采集方式对于大范围的复杂遮挡环境存在一些不足，所以本课题研究提出了一种新的大范围数据采集传输方案，基于433MHz的无线自组传感器网络数据采集系统，既解决了传统上有线数据采集传输的不足，又弥补了目前无线数据传输距离过短和穿透性不强的缺点，同时还结合互联网实现了数据的存储和监测。 本文的研究工作主要有以下四部分内容，分别是433MHz无线自组网数据采集部分，上位机网关部分，云服务器部分和前端数据可视化部分。本文整体侧重于433MHz无线自组网数据采集部分，首先，论文对目前已有的各种无线技术进行对比介绍，总结了其各自的特点和适用领域，并分析了本次所采用的无线技术的优势所在；随后，对系统进行了整体结构设计，在此基础上介绍和选择了本系统的无线组网方案，并且划分了各功能模块；第三，将无线自组网系统结合游戏引擎进行了仿真，验证了设计方案的可行性，同时也通过仿真广播算法来对比论证本次设计的仿真器的可靠性；第四，就本次研究所使用的微处理器和433MHz无线模块等进行对比选型，并对无线自组传感器网络的采集节点硬件电路进行了详细设计，完成了各功能模块的电路设计；第五，对系统软件进行编程实现，包括无线自组网节点软件，实现节点之间的无线组网和数据采集发送，上位机网关软件，实现采集数据的联网发送，服务器软件，存储数据至数据库，并为前端提供提供数据请求服务，前端数据可视化，为用户实现数据的动态展示和监测；最后，对系统进行了各部分和整体的功能测试实验，并且实现了系统的基本要求。 实验结果表明，本次研究的基于433MHz无线自组传感器网络系统能够有效可靠的完成数据的长距离大范围的采集和传输，尤其是在复杂遮挡环境中有着独特的优势。 目前，该系统已经成功的部署在天津理工大学校内，进行校内各处的温湿度数据的采集。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题设计背景

1.2 课题的意义

1.3 研究现状

1.4 课题研究的主要内容和论文结构

第二章 无线通信技术对比介绍

2.1 几种无线通信技术介绍

2.2 无线技术方案选择

2.3 本章小结

第三章 系统整体方案设计

3.1 系统结构方案设计

3.2 无线组网方案

3.3 系统各部分主要功能分析

3.4 本章小结

第四章 无线自组网系统仿真

4.1 仿真工具选择

4.2 基于游戏引擎的仿真器开发设计

4.3 仿真器结果展示

4.4 仿真器可靠性对比论证

4.5 本章小结

第五章 系统硬件设计

5.1 微处理器芯片选型

5.2 433MHz无线模块选型

5.3 温湿度传感器选型

5.4 数据采集节点供电方案

5.5 硬件电路设计

5.6 本章小节

第六章 系统软件设计

6.1 433MHz无线自组网软件设计

6.2 上位机网关软件设计

6.3 服务器设计

6.4 本章小节

第七章 系统调试和展示

7.1 无线自组网部分测试

7.2 上位机网关测试

7.3 服务器部分测试和展示

7.4 本章小节

第八章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢