基于无线传感器网络的节能型图书馆环境监测系统设计与研究

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随着经济的高速发展,文化建设越来越深入和全面,我国的图书馆数量也在迅速增长,有效促进了人民的精神文明建设。但同时,如何保证图书的使用寿命,为读者提供一个良好的读书环境,并做好图书馆的节能工作,成为了图书馆建设发展中不可忽视的问题。本文从这些问题出发,调研了当前我国图书馆的现状,结合近年来最热门的技术之一无线传感器网络技术,设计并实现了图书馆环境监测系统,能有效地监测图书馆的温湿度环境变化情况,为上述问题的解决提供了一条有效的途径。  该监测系统主要包括无线传感器监测网络和上层应用软件两大部分。监测网络主要用于采集和传输图书馆温湿度等环境数据,上层应用主要为通过Web等相关技术实时查看环境数据的变化,以便采取相应的处理措施。  本文首先对监测系统进行了总体分析与设计,介绍了该监测系统的软硬件总体架构。  其次,根据图书馆的内部具体结构和实际监测区域分布,重点研究了无线传感器网络的路由算法,以满足实际监测环境的传感器数据传输。通过对LEPS(LinkEstimationandParentSelection,链路估计和父节点选择)、CTP(CollectionTreeProtocol,汇聚树协议)和LBCTP(LoadComplete-balancedCollectionTreeProtocol,负载均衡汇聚树协议)三种汇聚算法的优缺点分析,在综合考虑跳数、链路质量和节点能量的基础上,提出了一种适应图书馆环境的绿色节能的ECCTP(EnergyConservationCollectionTreeProtocol节能汇聚树协议)算法。仿真结果表明,ECCTP可以有效降低能耗,同时,能有效延长网络的生命周期。  最后,本文在无线传感器节点上,基于TinyOS系统实现了数据采集功能,设计了传输的数据包和广播包,实现了ECCTP路由算法;同时,在网关上基于Android系统搭建了Web服务器,使用了Servlet技术和SQLite数据库,将采集到的环境监测数据存储到网关数据库中,并设计了远程用户查看数据的动态界面。  从最终的功能测试效果来看,本文设计的基于无线传感器网络的图书馆环境监测系统达到了预期的效果。
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