本文關(guān)鍵詞：醫(yī)院環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)傳輸可靠性的研究

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【摘要】：隨著科技的不斷進步,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。目前,我國不斷推進平安城市、智慧城市的建設(shè)和發(fā)展,醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域作為平安城市建設(shè)的重要組成部分,同時醫(yī)院作為城市居民健康的重要載體,醫(yī)院智能化正在加快發(fā)展。傳統(tǒng)醫(yī)院環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場布線難、設(shè)備移動性差、抗干擾能力差等問題迫切需要解決,因此構(gòu)建一套基于WSN的醫(yī)院環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)十分必要。本文基于WSN技術(shù)成功設(shè)計實現(xiàn)了一套醫(yī)院環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)采用TI公司的CC2530為核心芯片,傳感節(jié)點采集醫(yī)院環(huán)境相關(guān)參數(shù),包括溫度、濕度、光照參數(shù),節(jié)點之間應(yīng)用ZigBee技術(shù)實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò),通過單跳或多跳的方式向匯聚節(jié)點傳輸數(shù)據(jù),最終由匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。數(shù)據(jù)傳輸可靠性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和實現(xiàn)中的一個關(guān)鍵問題,本文基于度約束最短路徑樹(Degree Constrained Shortest Path Tree,DCSPT)算法設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐窂竭x擇,該算法對每個節(jié)點的子節(jié)點數(shù)量進行約束,可以有效減少“熱點問題”發(fā)生,同時網(wǎng)絡(luò)提供多路徑傳輸并且使傳輸路徑最短,通過網(wǎng)絡(luò)的平均跳數(shù)、網(wǎng)絡(luò)健壯性、數(shù)據(jù)成功傳輸率等指標(biāo)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫阅苓M行評估。通過實驗測試得出:WSN技術(shù)和ZigBee技術(shù)為醫(yī)院環(huán)境監(jiān)測提供了一種新的解決思路,傳感節(jié)點實時采集環(huán)境參數(shù)并通過ZigBee技術(shù)實現(xiàn)無線自組網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸,系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠性強、易于擴展和維護,滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：監(jiān)測系統(tǒng) ZigBee技術(shù) 數(shù)據(jù)傳輸可靠性 DCSPT算法 CC2530
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN92;TP274
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-21
• 1.1 研究背景及意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國內(nèi)外醫(yī)院環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國內(nèi)外WSN技術(shù)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)19-21
• 2 相關(guān)研究21-27
• 2.1 ZigBee技術(shù)21-23
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究23-25
• 2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)可靠性傳輸23-24
• 2.2.2 基于重傳的策略24
• 2.2.3 多路徑策略24-25
• 2.3 WSN中匯聚節(jié)點的部署問題25-26
• 2.4 WSN多匯聚節(jié)點的路由問題26-27
• 3 醫(yī)院環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與研究27-41
• 3.1 醫(yī)院環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案設(shè)計27-28
• 3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計28-34
• 3.2.1 無線通信模塊設(shè)計29-31
• 3.2.2 電源模塊設(shè)計31-32
• 3.2.3 顯示模塊設(shè)計32-33
• 3.2.4 串口通信模塊設(shè)計33
• 3.2.5 溫濕度及光照傳感器模塊設(shè)計33-34
• 3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計34-40
• 3.3.1 匯聚節(jié)點軟件設(shè)計35-36
• 3.3.2 傳感器節(jié)點軟件設(shè)計36-37
• 3.3.3 上位機軟件設(shè)計37-40
• 3.4 本章總結(jié)40-41
• 4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計41-53
• 4.1 DCSPT算法簡介及實現(xiàn)42-45
• 4.2 隨機分布的傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>45-47
• 4.2.1 雙匯聚節(jié)點部署問題45-47
• 4.2.2 兩種部署方法的比較47
• 4.3 邏輯拓?fù)涞撵o態(tài)分析47-51
• 4.3.1 實驗步驟48
• 4.3.2 實驗結(jié)果48-51
• 4.4 章節(jié)總結(jié)51-53
• 5 系統(tǒng)拓?fù)涞膭討B(tài)分析53-72
• 5.1 TDMA時序53-61
• 5.1.1 單路由樹的沖突圖表54-55
• 5.1.2 多樹網(wǎng)絡(luò)沖突圖的建立算法55-60
• 5.1.3 比較各種時序策略的實驗60-61
• 5.2 路由協(xié)議61-64
• 5.3 實驗條件及仿真度量64
• 5.4 實驗方法64-65
• 5.4.1 假設(shè)64-65
• 5.4.2 實驗設(shè)計65
• 5.5 結(jié)果分析65-70
• 5.6 章節(jié)總結(jié)70-72
• 6 系統(tǒng)測試分析72-82
• 6.1 系統(tǒng)調(diào)試72
• 6.2 性能實驗與分析72-81
• 6.2.1 節(jié)點故障時網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)速度74-75
• 6.2.2 節(jié)點故障時網(wǎng)絡(luò)的健壯性75-76
• 6.2.3 網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性能76-77
• 6.2.4 節(jié)點模塊單跳通信性能測試77-79
• 6.2.5 節(jié)點模塊多跳通信性能測試79-80
• 6.2.6 傳感器性能測試80-81
• 6.3 本章小結(jié)81-82
• 7 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 全文總結(jié)82-83
• 7.2 后續(xù)展望83-84
• 參考文獻84-87
• 作者簡介87

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本文編號：717798