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分布式测控网络中无线传输技术的研究与应用

作　者: 侯正帅
导　师: 陈曙
学　校: 山东大学
专　业: 电路与系统
关键词: 无线抄表 ZigBee Profile 上位机
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 106次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着政府推进信息化工作的开展,越来越多的信息化系统应用于各个与供水部门相关的单位,传统抄表数据实时性差、准确率低的缺点显得越来越突出,这种传统的抄表模式已经成为用水管理部门信息化的瓶颈。如何保证用户用水数据能够实时、准确的送到相关部门数据库,为管理部门制定政策提供依据,且能最大限度的减少抄表所需要的人力、物力代价,已经成为一个急待解决的问题。本文在对现有的人工、有线、无线抄表模式进行研究的基础上,提出了一种利用ZigBee无线传输技术进行无线抄表的解决方案;在对ZigBee网络层和应用层研究的基础上,设计并实现一个基于ZigBee的无线水表集抄系统,它能够满足多种抄表模式要求,实现无线抄表功能。设计一个无线抄表系统必然涉及到硬件平台以及软件系统,其中硬件平台包括芯片的选择以及硬件电路的设计,软件系统主要包括ZigBee网络中各个节点的软件设计和上位机软件设计(包括数据库模块和前端管理界面)。其中,如何定义符合ZigBee标准的Profile,如何设计满足要求的ZigBee网络抄表方案及论证该方案的可行性,是本文的主要工作。如何定义上位机和ZigBee网络的数据交互的帧格式、数据交互模式,如何设计整个系统的框架也是本文的工作。本系统能够自动发起ZigBee网络,自动进行网络维护,实时准确的把采集到的水表数据通过ZigBee网络传送给上位机,上位机通过Internet网络把数据提交给市政用水管理部门,当市政用水部门需要对某些水表进行管理时,命令还可以经由上位机传达到ZigBee网络各节点进而控制各个水表,例如要求对ZigBee网络进行动态数据采集等。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
符号说明  11-12
第一章绪论  12-16
  1.1 项目背景  12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 论文安排  14-16
第二章 ZigBee技术研究  16-29
  2.1 ZigBee技术  16-18
    2.1.1 ZigBee技术由来  16
    2.1.2 各种无线协议的比较  16-18
  2.2 ZigBee技术的特点  18-20
  2.3 ZigBee协议框架  20-28
    2.3.1 IEEE802.15.4 PHY层  21-22
    2.3.2 IEEE802.15.4 MAC层  22-23
    2.3.3 网络层(NWK层)  23-25
    2.3.4 应用层(APL层)  25-27
    2.3.5 ZigBee安全管理  27-28
  2.4 本章小节  28-29
第三章基于 ZigBee技术的无线水表集抄解决方案  29-40
  3.1 供水抄表系统各项指标  29
  3.2 ZigBee技术支持的网络拓扑类型  29-32
    3.2.1 ZigBee网络设备类型  29-30
    3.2.2 ZigBee协议网络拓扑结构  30-32
  3.3 基于 ZigBee技术的无线水表集抄方案  32-33
  3.4 ZigBee协议在无线网络中的几个关键技术  33-36
    3.4.1 路由机制  33-34
    3.4.2 端点、接口、群集、属性和配置文件  34-35
    3.4.3 端点绑定  35-36
    3.4.4 数据传输机制  36
  3.5 协议帧格式  36-39
  3.6 本章小结  39-40
第四章 ZigBee系统中硬件平台及软件设计  40-53
  4.1 硬件平台  40-41
  4.2 ZigBee软件设计  41-44
    4.2.1 应用的初始化函数  42-43
    4.2.2 主要应用函数  43-44
  4.3 系统中ZigBee网络 Profile的定义  44-46
    4.3.1 配置 ProfileID、Cluster、Attribute  44
    4.3.2 设置 Endpoint  44-46
  4.4 ZigBee网络各节点功能设计及实现  46-52
    4.4.1 协调点  46-49
    4.4.2 水表 ZigBee节点  49-51
    4.4.3 路由器节点  51-52
  4.5 网络安全性分析  52
  4.6 本章小结  52-53
第五章小区管理中心上位机软件设计及实现  53-56
  5.1 数据库设计  53-54
  5.2 前端管理界面设计  54-55
  5.3 本章小结  55-56
第六章系统的测试及结果分析  56-58
第七章总结与展望  58-60
  7.1 工作总结  58
  7.2 创新部分  58-59
  7.3 下一步工作  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
攻读硕士期间参与的工程项目和发表的论文  64-65
学位论文评阅及答辩情况表  65

分布式测控网络中无线传输技术的研究与应用

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