中期检查论文-石河子大学.doc

项目编号＿101075917＿ 石 河 子 大 学 国家大学生创新性实验计划项目 总结报告 项目名称 ?? 项目负责人??????????????? ? 学院、年级、专业?联系电话???????? ?? ?? ? 电子邮件??????????? ?? 填表日??? 2011年5月1日????????????? 石河子大学教务处制表 一、 项目概述 3 二、 实施路线和初步方案 3 三、 技术方案选型和比较 4 四、 详细方案设计 8 4.1、系统抽象层次结构 8 4.2、控制表示层 8 I. 控制层与汇聚层通信协议设计 8 II. PC端监控软件设计 10 III. 手持设备模块 13 4.3、数据汇聚层 15 I. 协调器硬件设计 15 II. 协调器软件设计 17 III.协调器通讯协议介绍 18 4.4、数据感知层 20 I. 终端节点硬件设计 20 II. 终端节点软件设计 20 五、 评估和总结 22 项目概述 本项目利用无线传感器网络实现棉田信息监测数据采集和监控,通过测控区域内节点间的自动组网,在网络容量足够大(监控点多)的基础上保证信号传输的安全和实时性,还要能够通过计算机或者各种嵌入式终端设备进行远程控制(甚至可以是手机)来实现对农业生产现场的各种数据的采集和分析处理。基于无线传感器网络的棉田信息监测系统采用了无线自组网方式来构建无线传感器现场监测网络，能够较好地解决传统无线数据采集方式存在的问题。具有以下优点。 (1)无线传感器网络的自组织特性使得信息获取系统的组建不需要额外的硬件支持，微型化的无线传感器网络节点更易安装，不需要进行架设和复杂布线。同时，微型化的无线传感器网络节点还具有数据采集、数据处理与数据传输（存储转发）的功能，因此，施工难度要比传统检测系统小。 (2)无线通信方式减少了布线的投入，降低了维护和维修的难度，增加了通信的灵活性，无线传感器网络节点的廉价性使得大面积布设监测装置成为可能，大量监测点的出现和节点监测区域的相互交叠使得通信线路存在一定的冗余备份，增加了通信的可靠性。 (3)无线传感器网络节点集成多种类型的传感器，使得同时采集多个事件特征数据成为可能。因此可综合利用直接方法与间接方法的优势，同时完成对宏观异常事件和微观异常事件的准确、及时检测，不但大为缩短了微观事件的检测时间，还可定性事件的类型。 (4)无线传感器网络的自组织特性。新节点可以随时加入(理论上最多可以容纳65000多个节点)，而不对原有网络造成影响。因此，基于无线传感器网络的远程数据获取系统具有较好的扩展性。 (5)数据汇聚采用了具备多种多种通信功能的网关节点，具备CAN总线通信功能、ModBus-RTU(基于RS-485总线)通信功能、10Mbps Ethernet以太网通信功能、GPRS数据传输功能和ZigBee/802.15.4通信功能。多样化得数据传输协议支持使得整个系统的数据传输变得更为灵活和高效，可以方便的应用到各种环境和场合下。 （6）基于B/S和基于C/S架构的上位机系统管理界面（两者共用一个数据库）提供了一个高效、直观的人机交互界面，并且最大程度上的兼容各种系统和平台、提高了系统的实用性、易用性。 实施路线和初步方案 (1)无线传感器网络节点的设计。 包括终端节点，路由节点和协调器节点的设计。终端节点负责采集数据，传感器模块包括各种类型传感器，采用电池供电。路由器节点负责将终端节点的数据进行转发，不进行数据采集。协调器节点负责建立网络，收发数据，通过数据链路向上位计算机传输。 （2）网关节点的设计 网关节点是整个系统数据传输的主干道，其必须同时具备有线和无线通信功能，同时支持RS-485、CAN总线、以太网、GPRS、ZigBee，并且能够实现不同数据协议间的转换以及数据传输速率的控制，从而协调不同节点实现连接和数据汇集的功能。 （3）上位机监测软件的设计 通过无线传感网络将温度、湿度等物理量数据传到上位机，利用监测软件实现数据的自动采集、自动分析处理，并用于指导生产。 技术方案选型和比较 各种常见无线通信技术简介： 1、 蓝牙(Bluetooth)技术 在10米到100米的空间内，支持该技术的所有移动或非移动设备可方便地建立网络、进行音频通信。蓝牙技术的最终目标是建立一个全球统一的无线连接标准，使不同厂家生产的移动计算机和便携式设备，能在近距离通过无线的方式连接起来，实现交叉操作及交互信息数据共享。各种信息化的移动便携设备通过无线的连接方式实现资源共享。蓝牙列入了IEEE802.15.1，其规定了包括PHY层、MAC层、网络层和应用层的集成协议栈。蓝牙的工作频率为 2.4GHz，有效范围为半径约 10m 内。在其范围内，设备相互间可自动使用无线的方式连成一个微微网(Piconet)