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面向水环境监测的无线传感器网络网关设计

作　者: 何志业
导　师: 蒋鹏
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 水环境监测 ZigBee GPRS MSP430 CC2430
分类号: TN915.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 223次
引　用: 4次
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内容摘要


自从改革开放以来,我国国民经济实现了飞速发展,经济总量急剧增加,与此同时,自然资源也日益枯竭,特别是水环境污染与水资源短缺问题日趋严重,严重制约我国经济的长期发展。保护水资源是我国的一项长期国策。水环境监测是水资源管理与保护的重要信息来源。传统的监测方法难以满足现代环境监测与信息化管理的要求。构建不受地理条件、气候条件和时间限制的网络化水环境实时监测系统势在必行。本文研究并设计了基于无线传感器网络(WSNs)的水环境监测系统的网关设备——无线网关。在设计中,无线网关采用以GPRS方式实现无线网关与远程监测中心的无线数据通信;以在无线传感器网络中广泛使用的ZigBee技术组织数据监测网,并采用CC2430模块,以此组成协调器设备,负责组建与管理ZigBee网络;采用低功耗微处理器MSP430F1611作为无线网关的主控制器,控制与协调整个系统的工作,并通过与ZigBee模块和GPRS Modem模块的通信,实现两种异构网络的通信。本文针对水环境监测的需要,分析了无线网关的功能要求,提出了一种基于无线传感器网络的水环境监测系统,着重研究了该系统中的通讯枢纽——无线网关,并设计了其软硬件系统。在无线网关的硬件设计方面,详细介绍了微控制器电路、Flash存储电路、实时时钟电路、CC2430模块、GPRS Modem接口电路等的设计。在软件设计方面,分别针对双处理器——CC2430和MSP430进行了软件设计。软件设计主要包括CC2430的ZigBee协议栈应用开发,MSP430的μC/OS-II应用开发、自定义的CC2430和MSP430通讯协议及整个水环境监测系统的帧协议设计。最后进行了系统测试,测试结果表明:无线网关可实现组建星型及树形ZigBee网络,并且实现了数据及命令在GPRS网络和ZigBee网络之间的高效双向通讯,满足了水环境远程实时监测系统的要求,具有广阔的应用前景。

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信网设备
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