本文關鍵詞：基于ZIGBEE無線網絡的靜壓式液位計系統(tǒng)研制

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【摘要】：靜壓式液位計是液位測量的重要工具,主要用于工業(yè)生產過程中對罐、釜、塔等液位的監(jiān)測。隨著工業(yè)生產自動化、網絡化要求的不斷提高,特別是無線傳感器網絡的發(fā)展,現有的靜壓式液位計已越發(fā)不能滿足工業(yè)自動化的需求。主要存在以下三個弊端:有線方式連接布線復雜、信號采集實時性差、信號傳輸率低。為了實現對工業(yè)現場液位儀表的無線接入,信號實時采集,及提高信號傳輸率。將靜壓式液位計壓力測量模塊與無線傳感器節(jié)點相結合,研制出一套基于ZIGBEE無線網絡的靜壓式液位計系統(tǒng),對工業(yè)現場液位儀表數據進行實時采集、傳輸和處理。系統(tǒng)的硬件電路圍繞TI公司CC2530F256芯片設計,軟件設計基于ZIGBEE802.15.4協(xié)議,組網設計基于AODVjr節(jié)能協(xié)議。本文還考慮到在大規(guī)模組網環(huán)境下,如采用單一SINK節(jié)點時,SINK節(jié)點會因為大量轉發(fā)周圍其他節(jié)點數據,從而導致其電量迅速消耗,最終使得整個無線傳感器網絡失效。為了保證系統(tǒng)網絡的健壯性,減少傳感器節(jié)點到SINK節(jié)點的跳數,采用多SINK節(jié)點部署方法,并通過網絡功耗函數及網絡成本函數比值,推算出在保證網絡健壯性最佳的同時網絡成本最低,即最優(yōu)SINK節(jié)點數。并通過NS2網絡模擬軟件進行仿真,通過仿真表明,最優(yōu)SINK節(jié)點數與網絡規(guī)模、關鍵節(jié)點數、節(jié)點功耗以及普通節(jié)點與SINK節(jié)點成本等參數有關,通過仿真驗證了該理論的正確性。
【關鍵詞】：靜壓式液位計 ZIGBEE NS2 網絡健壯性
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH816;TN92;TP212.9
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 第1章 緒論13-16
• 1.1 課題背景及意義13-14
• 1.2 國內外的發(fā)展現狀14
• 1.3 本文研究內容14-16
• 第2章 ZIGBEE無線傳感器網絡16-23
• 2.1 ZIGBEE技術介紹16-17
• 2.2 ZIGBEE通信的技術優(yōu)勢17
• 2.3 ZIGBEE協(xié)議棧（IEEE802.15.4）17-21
• 2.3.1 IEEE802.15.4 的主要特征18-19
• 2.3.2 ZIGBEE與IEEE802.15.4 的關系19-21
• 2.4 ZIGBEE無線網絡拓撲結構21-22
• 2.5 ZIGBEE的應用范圍22-23
• 第3章 ZIGBEE網絡靜壓式液位計系統(tǒng)設計23-55
• 3.1 傳統(tǒng)靜壓式液位計結構改進23-24
• 3.2 靜壓式液位計系統(tǒng)硬件設計24-30
• 3.2.1 靜壓式液位計系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點的設計24-26
• 3.2.2 CC2530芯片簡介26
• 3.2.3 天線的設計26-27
• 3.2.4 晶振電路設計27-28
• 3.2.5 電源設計28
• 3.2.6 LED指示燈設計28-29
• 3.2.7 CC2530芯片AD轉換29
• 3.2.8 RS232串口設計29-30
• 3.3 無線壓力傳感器模塊設計30-32
• 3.3.1 常壓罐體的無線壓力傳感器設計30-32
• 3.3.2 帶壓罐體的無線差壓傳感器設計32
• 3.4 系統(tǒng)設計原理32-33
• 3.5 電量自給系統(tǒng)設計33
• 3.6 基于ZIGBEE網絡的電動執(zhí)行器設計33-35
• 3.7 靜壓式液位計網絡數據包結構35
• 3.8 靜壓式液位計系統(tǒng)程序設計35-37
• 3.9 創(chuàng)建工程37-51
• 3.9.1 建立終端節(jié)點、路由器節(jié)點、協(xié)調器工程37-39
• 3.9.2 工程設置39-40
• 3.9.3 路由器工程選項設置40-42
• 3.9.4 任務與事件42-44
• 3.9.5 設備信息設置44-46
• 3.9.6 協(xié)調器建網與組網46-48
• 3.9.7 獲取設備信息48-49
• 3.9.8 數據通信49
• 3.9.9 NV存儲49-51
• 3.10 系統(tǒng)演示51-55
• 第4章 靜壓式液位計系統(tǒng)多SINK節(jié)點布置55-77
• 4.1 靜壓式液位計系統(tǒng)ZIGBEE協(xié)議棧介紹55-58
• 4.1.1 物理層(PHY)規(guī)范55-56
• 4.1.2 媒介層(MAC)規(guī)范56-57
• 4.1.3 網絡層(NWK)規(guī)范57
• 4.1.4 應用層(APL)規(guī)范57-58
• 4.2 ZIGBEE網絡組網58
• 4.3 ZIGBEE路由58-59
• 4.3.1 ZIGBEE路由建立58-59
• 4.3.2 鏈路維護過程59
• 4.4 ZIGBEE協(xié)議層低功耗的設計59-60
• 4.5 AODVjr節(jié)能算法60-61
• 4.6 多SINK節(jié)點的部署61-65
• 4.6.1 液位計系統(tǒng)網絡健壯性部署方法62-63
• 4.6.2 網絡消耗成本63
• 4.6.3 SINK節(jié)點優(yōu)化63-65
• 4.7 靜壓式液位計系統(tǒng)組網仿真65-73
• 4.7.1 NS2概述65
• 4.7.2 NS2模擬的基本流程65-70
• 4.7.3 NS2軟件對液位計系統(tǒng)的建模仿真70-73
• 4.8 NS2仿真結果73-77
• 第5章 總結與展望77-78
• 參考文獻78-81
• 致謝81-82
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文82

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本文編號：567407