高校實(shí)驗(yàn)室存放著許多精密的科研儀器和一些易燃、易爆的實(shí)驗(yàn)物品,而且實(shí)驗(yàn)室使用頻繁,容易造成突發(fā)性事故的發(fā)生,在嚴(yán)重威脅到科研人員人身安全的同時(shí),也給學(xué)校帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失。因此,如何保證實(shí)驗(yàn)器材安全可靠,保證危險(xiǎn)物品安全存放,盡可能消除對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)的安全隱患,已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的問題。在此背景下,本文設(shè)計(jì)了智能實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)通過ZigBee無線通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的全覆蓋。通過使用溫濕度傳感器、光照度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅�、氣體傳感器、人體紅外傳感器等多種傳感設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過由ZigBee模塊和WiFi模塊組成的網(wǎng)關(guān)完成終端與上層應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)傳輸,結(jié)合OneNET物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)的數(shù)據(jù)接收與處理能力,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)功能。與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)使用無線通信技術(shù)和各種傳感器,可解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中布線困難、適應(yīng)性不強(qiáng)等問題。通過測(cè)試,在ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的有效覆蓋空間內(nèi),傳感網(wǎng)絡(luò)能夠很快建立起來,并可以實(shí)時(shí)有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。系統(tǒng)安裝維護(hù)簡(jiǎn)單,用戶界面友好,并且具有良好的可擴(kuò)展性,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種安全隱患從而保障實(shí)驗(yàn)室的正常使用,降低管理人員的工作強(qiáng)... 

【文章來源】： 袁蘭停 江西師范大學(xué)

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

?壬璞鋼校?迪指骼嗌璞?之間隨時(shí)隨地的進(jìn)行通信[21-22]。LoRa是由Semtech公司開發(fā)的一種擴(kuò)頻技術(shù)，主要在868MHz、915MHz、433MHz3個(gè)頻段中進(jìn)行工作[23]，具有通信距離長(zhǎng)、功耗低、容量大的優(yōu)點(diǎn)，是一種新的無線通信技術(shù)[24]。LoRa的通信范圍在2km至5km，在沒有遮擋物的情況下通信距離可以達(dá)到15km，其通信范圍主要受所處環(huán)境和天線的影響[25-26]。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗、傳輸速率低、模塊價(jià)格低的無線通信技術(shù)，常被用于各種自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域中[27-28]。常見無線通信協(xié)議在傳輸距離和傳輸速率方面的對(duì)比如圖2-2所示。其中的WirelessUSB和Cellular分別用來傳輸視頻和音頻，這里就不具體介紹。圖2-2常見無線通信協(xié)議對(duì)比智能實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)與傳輸，監(jiān)測(cè)是否有火災(zāi)發(fā)生并發(fā)出警報(bào)，其數(shù)據(jù)傳輸量比較小，ZigBee無線通信技術(shù)主要應(yīng)用在距離短、對(duì)功耗要求低、不需要高速的傳輸速率的各種

9智能實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2-3ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只包含一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和許多終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)中處于中心位置，每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)只能和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。如果兩個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行通信就必須通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，如果有一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題無法進(jìn)行正常工作，不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，這就提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)，下面一層是由終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，中間一層是路由器節(jié)點(diǎn)，上面一層是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器下連接一系列的路由器節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，協(xié)調(diào)器的子節(jié)點(diǎn)路由器也可以連接一系列的路由器節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)，這樣連接方式可以重復(fù)多個(gè)層級(jí)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同樣包含協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備三種設(shè)備類型。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但協(xié)調(diào)器仍然是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，控制著整個(gè)網(wǎng)路。通過網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大傳輸距離，這是因?yàn)槠渚W(wǎng)絡(luò)中的路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行各種自由多變的連接。2.2.3ZigBee協(xié)議規(guī)范簡(jiǎn)介ZigBee規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)定義了在IEEE802.15.4物理層和介質(zhì)訪問層基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在應(yīng)用層內(nèi)又分為應(yīng)用支持子層和ZigBee設(shè)備對(duì)象，應(yīng)用框架中則加入了用戶自定義的應(yīng)用對(duì)象[42]�？傊�，ZigBee協(xié)議可以分為四層：物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)及應(yīng)用層(APL)[43]。如圖2-4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及應(yīng)用前景分析[J]. 于浩淼.  通信電源技術(shù). 2019(11)
[2]《2018-2019中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報(bào)告》發(fā)布[J]. 余偉婷.  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2019(09)
[3]ZigBee應(yīng)用前景淺析[J]. 王琳煜,郭創(chuàng)建.  現(xiàn)代信息科技. 2019(15)
[4]基于LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 劉輝席,楊禎,朱珠,劉守印.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019(07)
[5]基于熱釋電紅外傳感器的車內(nèi)實(shí)時(shí)人流量檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 解晨,劉建科,毛曉姝,高媛.  電子設(shè)計(jì)工程. 2019(07)
[6]基于單片機(jī)的滅火機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 俞仁,趙虹,王政忠,何繼靖,田道德.  輕工科技. 2019(03)
[7]基于CC2530的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J]. 白宏圖.  電子設(shè)計(jì)工程. 2019(05)
[8]化學(xué)氣相沉積技術(shù)在中低溫選擇性還原脫硝催化劑和光電領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 陳琛,董艷蘋.  廣東化工. 2019(02)
[9]基于WiFi與ZigBee的山區(qū)農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 韓團(tuán)軍.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2019(02)
[10]基于ESP8266的信號(hào)采集終端設(shè)計(jì)[J]. 羅章,賈程乾,于津瓔,李佩錦,甘琳巧,劉帥.  電子世界. 2018(23)

博士論文
[1]物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理論分析與對(duì)策研究[D]. 蘇美文.吉林大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D]. 劉君玲.西安電子科技大學(xué) 2019
[2]基于WiFi的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張恒.安徽大學(xué) 2019
[3]物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)與管理技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 劉博偉.南京郵電大學(xué) 2018
[4]基于WiFi的空調(diào)監(jiān)控管理系統(tǒng)研究[D]. 王夢(mèng)宇.天津科技大學(xué) 2018
[5]基于ZigBee技術(shù)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 聶靈風(fēng).陜西科技大學(xué) 2018
[6]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能實(shí)驗(yàn)室氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 陳亞運(yùn).鄭州大學(xué) 2017
[7]基于ZigBee的高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 徐仕寶.西華師范大學(xué) 2017
[8]基于ZigBee技術(shù)的獨(dú)居老人遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 郭青.河北工程大學(xué) 2016
[9]基于ZigBee-WiFi的樓宇火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 齊美妮.大連理工大學(xué) 2016
[10]基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 湯仕暉.寧波大學(xué) 2015



本文編號(hào)：2924032