无线传感器网络云端管理系统的设计与搭建

作     者：蔡媛媛 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹自平

授予年度：2018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] 0802[工学-机械工程] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：无线传感器网络 云计算 大数据 MongoDB Hadoop 

摘      要：无线传感器网络是以网络末梢的传感器节点感知外部世界的分布式传感器网络。无线传感器网络因为其大规模、自组织、可靠、动态、集成化、以数据为中心等特点,近年来在军事、医疗卫生、智能家居、环境监控、工业生产、智能交通等多领域广泛应用,创造了巨大的经济效益,但硬件资源限制了低价值密度的海量传感数据的管理与分析。本文以传统农业无线传感器网络系统为案例,设计了基于云计算的无线传感器网络海量数据的存储与分析系统,旨在利用云计算的大量、廉价计算资源推动无线传感器网络的深化发展。本文首先进行了无线感知层的硬件设计和制作,利用较为成熟的农业传感器技术,顺应宠物经济设计了针对室内饲养与种植的分布式与集成型两种传感器采集与传输方案,分析环境因素选取高性能的各类传感器与调控设备,节点间基于SI4432进行无线通信,控制器节点选取STM32作为微处理器,通过基于W5500的网口接入模块或基于ESP8266的WiFi模块进行宽带接入。采用NoSQL数据库MongoDB进行海量数据的云端存储,分析数据库需求后完成数据结构设计,包括集合、文档与字段等,利用Auto-Sharding技术在云端搭建数据库分片集群,实现了海量数据的高速云端弹性存储,并改写数据库访问对象DAO保证WEB应用正常。为进一步分析与挖掘海量传感器数据,部署安装了Hadoop生态系统的多个组件,搭建基于Hadoop分布式集群的大数据平台,整合了MongoDB与Hadoop。