本文關鍵詞：風驅動自供能無線傳感器節(jié)點及網(wǎng)絡關鍵技術研究

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【摘要】：由于設置靈活,便于大規(guī)模布置的特點,無線傳感器網(wǎng)絡在軍事、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控等領域具有重要應用前景。目前無線傳感器網(wǎng)絡的傳感器節(jié)點大多采用傳統(tǒng)電池供電,由于電池具有工作壽命有限、需要更換或充電、污染大等缺點,其應用受到了一定的限制。采用可以將環(huán)境中的能量轉換為電能的微能源系統(tǒng)為無線傳感器節(jié)點供能是一種理想的方案,開展基于自供能無線傳感器節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡研究具有重要意義。本文針對礦井通風管道、氣象監(jiān)測等應用環(huán)境,在課題組前期研究成果的基礎上,對基于風能采集器的無線溫濕度和風速傳感器節(jié)點,以及由這些傳感器節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡的部分關鍵技術進行了研究。實現(xiàn)了溫濕度、風速的自供能測量,并通過優(yōu)化電路結構低了節(jié)點功耗,完成了無線傳感器網(wǎng)絡的設計,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的基本功能。主要工作包括:(1)調研分析了風能采集器、自供能無線傳感器節(jié)點以及無線傳感器網(wǎng)絡的國內外研究現(xiàn)狀,確定了研究內容;(2)完成了無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計,包括自供能無線傳感器節(jié)點和協(xié)調器節(jié)點。進行了風能采集器的制作和組裝、網(wǎng)絡節(jié)點總體方案設計、器件選型、電路原理圖與PCB的設計、網(wǎng)絡節(jié)點軟件的設計,并針對應用環(huán)境從硬件和軟件兩個方面做了低功耗設計;(3)完成了無線傳感器網(wǎng)絡的設計,確定了網(wǎng)絡的拓撲結構,并基于Z-Stack完成了自供能無線傳感器節(jié)點和協(xié)調器的程序設計;(4)實測結果表明,終端節(jié)點在室內實現(xiàn)了節(jié)點入網(wǎng)和發(fā)送溫濕度和風速數(shù)據(jù)的功能,終端節(jié)點在室外最大穩(wěn)定通信距離為200m,極限通信距離為230m,協(xié)調器節(jié)點可正常實現(xiàn)組網(wǎng)和與PC的數(shù)據(jù)交互功能。網(wǎng)絡在小規(guī)模組網(wǎng)時,內部數(shù)據(jù)可正常發(fā)送,無數(shù)據(jù)沖突,數(shù)據(jù)傳輸具有較好的可靠性。
【關鍵詞】：能量采集器 ZigBee 無線傳感器節(jié)點 自供能 無線傳感器網(wǎng)絡
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-22
• 1.1 研究背景8
• 1.2 微型風能采集器研究現(xiàn)狀8-12
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀12-20
• 1.3.1 自供能無線節(jié)點的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4 研究意義及主要內容20
• 1.4.1 研究意義20
• 1.4.2 研究內容20
• 1.5 本章小結20-22
• 2 自供能無線傳感器節(jié)點及組網(wǎng)方案設計22-36
• 2.1 風能采集器的工作原理及結構設計22-27
• 2.1.1 懸臂梁式壓電振動能采集器工作原理22-26
• 2.1.2 風能采集原理26-27
• 2.2 風速測量模塊設計27
• 2.3 自供能無線傳感器節(jié)點的總體方案27-28
• 2.4 無線組網(wǎng)方案設計28-34
• 2.4.1 ZigBee協(xié)議簡介28-31
• 2.4.2 ZigBee的網(wǎng)絡拓撲結構31-32
• 2.4.3 Z-Stack介紹32-33
• 2.4.4 無線組網(wǎng)方案33-34
• 2.5 本章小結34-36
• 3 自供能無線節(jié)點及無線傳感器網(wǎng)絡的軟硬件設計36-60
• 3.1 自供能無線傳感器節(jié)點設計36-52
• 3.1.1 風能采集器及電源管理電路的設計36-38
• 3.1.2 控制單元及射頻通信單元的設計38-42
• 3.1.3 溫濕度、風速測量單元的設計42-50
• 3.1.4 無線傳感器節(jié)點的PCB設計50-52
• 3.2 協(xié)調器的設計52-53
• 3.2.1 協(xié)調器的原理圖設計52
• 3.2.2 協(xié)調器的PCB設計52-53
• 3.3 基于網(wǎng)絡協(xié)議棧的軟件的設計53-58
• 3.4 本章小結58-60
• 4 自供能無線傳感器節(jié)點及無線網(wǎng)絡的測試60-72
• 4.1 自供能無線節(jié)點及無線網(wǎng)絡的功能測試60-64
• 4.2 自供能無線節(jié)點及無線網(wǎng)絡的性能測試64-70
• 4.2.1 風能采集器輸出性能測試64-66
• 4.2.2 風速測量單元性能測試66-67
• 4.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡的性能測試67-70
• 4.3 本章小結70-72
• 5 總結與展望72-74
• 5.1 總結72
• 5.2 展望72-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-79

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋濤;吳嘉澍;李壘營;;基于AMN11111的無線安防節(jié)點設計[J];激光與紅外;2008年10期

2 趙哲;馬曉s，

本文編號：661521