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基于ZigBee的监狱安全防范系统的研究与设计

作　者: 周振华
导　师: 闫保中
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: ZigBee 监狱安全防范系统无线定位网络 MapX控件数据处理
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

ZigBee技术作为短距离无线通信领域中的一个新兴技术,其主要负责解决低成本、低功耗、低复杂度、低数据传输速率以及近距离的设备联网等具体应用问题。ZigBee技术的应用领域很广泛,如物流、监狱、医疗、家居以及办公系统等。ZigBee技术的应用将涉及到我们日常生活和工作的方方面面,给我们在管理以及监控方面的工作带来了很大的便利。基于此种考虑,把ZigBee定位技术、GPS全球定位技术以及GIS地理信息技术应用到监狱监控系统将使监狱管理工作更加安全和便利,具有很大的实用价值。本文将结合实验室创新课题—监狱安全防范监控系统,深入研究ZigBee技术的相关理论、GPS全球定位技术以及GIS地理信息技术。在阐述监狱安全防范系统总体架构和工作原理的基础上给出系统的总体设计方案以及组成系统的主要功能模块。并通过对系统中心服务器关键技术以及ZigBee无线定位网络的研究,最终实现系统各主要功能模块的基本功能。本文针对实际应用环境分别开发押运监控子系统与监区区域监控子系统。综合GPS全球定位技术以及GIS地理信息技术对押运监控系统进行设计开发,利用MapX控件与VC++6.0相结合的方法开发押运监控系统的监控终端,采用Winsock网络编程技术建立车载终端与中心服务器的通讯连接,并采用动态链接库技术与实时数据库技术进行系统数据库的开发。本文在对组成无线定位网络的各种类型节点进行研究的基础上,实现定位网络中各节点之间的数据传输,并最终完成无线定位网络的搭建,使得监区区域监控系统定位显示模块的功能得以实现。本文通过数据压缩处理方法对整个ZigBee无线定位网络的数据流进行优化处理,并最终通过实验验证了此种方法的可行性,进而降低无线网络中的能量损耗。最后在实验室环境下对整个系统的功能及性能进行了测试。测试结果表明,所提出的设计方案满足实际环境对系统功能及性能的需求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-16
  1.1 课题研究背景、目的及意义  11-12
  1.2 技术现状  12-14
    1.2.1 狱政监控技术国内外研究现状  12
    1.2.2 无线ZigBee定位技术发展现状  12-13
    1.2.3 数据处理技术国内外研究现状  13-14
  1.3 课题主要工作  14-16
第2章系统相关理论与技术  16-25
  2.1 ZigBee技术规范及其室内定位原理  16-18
    2.1.1 IEEE802.15.4标准与ZigBee协议  16-17
    2.1.2 ZigBee无线定位网络基本结构  17
    2.1.3 ZigBee室内定位原理  17-18
  2.2 全球定位及地理信息系统  18-21
    2.2.1 GPS的构成及特点  18-19
    2.2.2 MapX控件研究  19-21
  2.3 数据压缩处理技术  21-23
    2.3.1 信息保持数据压缩编码技术  21-22
    2.3.2 几种常见的数据压缩处理方法  22-23
  2.4 监狱安全防范系统关键技术选取  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章监狱安全防范系统总体设计方案  25-34
  3.1 引言  25
  3.2 用户需求分析  25-26
    3.2.1 功能需求  25-26
    3.2.2 性能要求  26
  3.3 系统总体架构与工作原理  26-27
    3.3.1 系统总体架构  26-27
    3.3.2 系统工作原理  27
  3.4 系统总体设计方案  27-32
    3.4.1 监狱安全防范系统设计原则及注意事项  27-28
    3.4.2 系统总体设计方案  28-31
    3.4.3 系统主要功能模块  31-32
  3.5 软件开发环境  32-33
  3.6 本章小结  33-34
第4章中心服务器软件功能实现与定位网络的组建  34-55
  4.1 引言  34
  4.2 Winsock网络编程技术与动态链接库技术研究  34-37
    4.2.1 Winsock网络编程技术  35-36
    4.2.2 动态链接库技术研究  36
    4.2.3 实时数据库技术研究  36-37
  4.3 中心服务器软件功能的实现  37-43
    4.3.1 通信功能的实现  37-39
    4.3.2 中心服务器数据处理  39-41
    4.3.3 数据库的功能实现  41-43
  4.4 ZigBee无线定位网络各类型节点硬件选型  43-44
  4.5 节点配置与软件开发环境  44-46
    4.5.1 节点物理地址初始化及配置  44-45
    4.5.2 软件开发环境  45-46
  4.6 ZigBee无线定位网络各类型节点的形成  46-48
    4.6.1 网关部分  46-47
    4.6.2 参考节点部分  47
    4.6.3 移动节点部分  47-48
  4.7 ZigBee无线定位网络节点间的数据传输  48-52
  4.8 监区区域监控系统ZigBee无线定位网络搭建  52-54
  4.9 本章小结  54-55
第5章系统功能实现与性能测试  55-74
  5.1 引言  55
  5.2 用户登录模块  55-56
  5.3 MapX地图显示模块与GIS功能模块的具体实现  56-64
    5.3.1 MapX地图的装载  56-57
    5.3.2 电子地图基本功能的实现  57-58
    5.3.3 GIS功能模块的具体实现  58-64
  5.4 报警功能模块的实现  64
  5.5 定位显示模块的功能实现  64-67
    5.5.1 监控区域地图显示  64-65
    5.5.2 定位功能的实现  65-67
  5.6 数据处理模块方案设计与实现  67-72
    5.6.1 系统数据流传输模式  68
    5.6.2 数据流优化处理基本流程  68-69
    5.6.3 实验结果及分析  69-72
  5.7 系统测试  72-73
    5.7.1 功能测试  72-73
    5.7.2 性能测试  73
  5.8 本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  78-79
致谢  79

基于ZigBee的监狱安全防范系统的研究与设计

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