基于TinyOS无线传感器网络的室内环境监测系统研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:yunkan
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经济的发展和社会的进步不仅改变了人们的生活方式,也对人们赖以生存的环境产生了重要的影响,尤其是与人的健康和安全息息相关的室内环境。科技的逐渐发展为人们了解所处的室内环境提供了更加便利的条件,其中比较突出的有无线传感器网络技术,它成为了海内外众多国家地区的关注和研究热点,并在军事战争、环境监测等众多领域获得了较多的应用。作为一种新的环境监测系统解决方案,无线传感器网络具有传统解决方案不可比拟的优越性,因此,对其在室内环境监测方面的研究和应用有着重要的实际意义,同时也有比较高的应用价值。本文应用无线传感器网络设计了一种室内环境监测系统,具有一定的技术指标和比较完善的功能,实现了对室内的温度、光照强度、甲醛浓度等环境参数的多点实时监测。首先,本文对TinyOS的体系结构、特点和优势进行了分析,同时对其包括无线通信机制在内的关键技术进行了分析和研究;接着,提出了室内环境监测系统的整体设计方案,包括技术指标、功能结构、网络结构以及所采用的无线通信技术。TinyOS提供了对多种无线传感器网络平台的支持,包括本系统中所使用的CC2430平台。该系统包括一个基站节点、多个传感器节点和上位机三部分,传感器节点负责实现对环境参数的监测,基站节点用于传感器节点和上位机之间的信息转发,上位机能够实现对环境监测数据的实时显示和查询以及对传感器网络的控制。然后,在整体方案的基础上分别对基站节点和传感器节点的硬件电路进行了设计,对电路所采用的的器件进行了对比选型,在满足系统功能的基础上降低成本;采用nesC语言对基站节点和传感器节点的应用程序进行了设计。nesC是专门应用于TinyOS操作系统应用程序设计的编程语言,具有不同于其他语言的鲜明特点,文中对该语言的特点及应用程序开发流程进行了分析,为各节点设计了组件形式的应用程序。最后,在上位机中设计了监测界面,实现了系统监测数据的可视化,制作了节点PCB板,实现了基站节点和传感器节点的硬件电路设计和应用程序设计,并对系统进行了组装,然后进行了软硬件调试和系统联合调试,给出了系统的整体运行结果。结果表明本文所设计的系统能够实现对室内环境参数的多点实时监测并显示,能够通过上位机设置系统部分参数和查询历史监测数据。本文为室内环境监测提供了一种比较好的实现方法,有着一定的理论价值和实用价值。
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