基于ZIGBEE的无线环境监测网络设计

作     者：杨真 

作者单位：浙江师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余水宝

授予年度：2011年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：环境监测 无线传感器网络 ZIGBEE SZ05 

摘      要：环境监测是以环境为对象,运用物理的、化学的和生物的技术手段,对其中的污染物及其有关的组成成分进行定性、定量和系统的综合分析,以探索研究环境质量的变化规律。本课题主要目标是基于ZIGBEE技术构建环境监测的无线传感网络。 第一章首先对现有环境监测方法的优缺点作了简要分析,回顾了无线传感网络的发展历史及其发展动态、结构和特点,简单介绍了ZIGBEE技术的特点及应用。与其它无线协议比较,ZIGBEE组网成本更低,因此本课题选用ZIGBEE进行环境监测。 第二章设计了无线传感网络平台的总体架构。先从环境监测系统的需求入手,进行了方案的选取、分析和确定,最终确立采用MSP430微处理模块、SZ05模块、SHT11和Hp03传感芯片组建无线网络。最后设计了网络中用来数据传送和控制的帧格式。 第三章主要是搭建无线传感网络的硬件平台,包括汇聚节点和传感节点的硬件设计。首先对汇聚节点和传感节点的总体硬件结构进行了设计。然后对节点中的主要模块进行了分析和设计,包括微处理模块的设计,SHT11温湿度传感器设计,HP03压力传感器设计,SZ05组网模块的设计和扩展接口设计等。此硬件平台设计时考虑了系统扩展,因此能方便的进行升级,无须改动硬件结构。 第四章主要是对无线环境监测网络进行软件设计。主要包括前端信息监测网络的软件设计和上位机软件的设计。前端信息监测网络的软件设计主要是汇聚节点和传感节点的设计,分别对节点的主要模块进行了分析和设计。上位机软件主要包括开发平台的选择和数据库的选择、系统体系结构设计和主要模块的设计。 第五章主要是对组建的网络进行测试和分析。跟最初的设计要求相比,通过测试,可以得出系统符合要求,能够方便的对多个环境参数进行测量并稳定传输。 本文构建的ZIGBEE无线环境监测网络在监测点数量、位置随时变化,在需大量布线、大量基础设施的区域或人为监测十分不便的情形下,能够自动的实现多节点、多参数的数据采集,为环境监测提供了一种新的方法。