基于无线传感器网络的仓库环境监测系统设计与实现

论文摘要

无线传感器网络是将众多传感器节点部署在特定区域内形成的一个无线网络,网络内各节点通过特定协议高效、稳定、正确地自组织起来,协同工作完成某项应用任务。依靠无线传感器网络可以实时监测各种环境因素,实现大范围、自动化的信息采集,具有构建快速、部署便利等特点。作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络具有十分广阔的应用前景。军用仓库是储备、保管、供应部队装备物资的重要基地,仓库存储环境的好坏直接关系着部队战斗力生成的质量,所以做好仓库的防潮、防火、防盗等各项工作,确保仓库安全,研究相关环境监测系统,显得尤为重要。本文结合军用仓库环境监测的实际需求,提出了基于无线传感器网络的仓库环境监测方案,并对该方案所涉及的关键技术、系统构架、各部分功能实现,进行了深入探讨。首先研究了无线传感器网络在环境监测领域的典型应用,剖析了三个应用无线传感器网络进行环境监测的著名项目,通过类比分析军用仓库的应用场景和监测需求,验证了构建仓库环境监测系统的可行性。其次通过大量调研,确定了仓库监测系统的应用背景,归纳了军用仓库监测的特点,明晰了系统功能及组成,考察了军用仓库现有的软硬件设施,完成了仓库环境监测系统的需求分析。在需求分析基础上进行了系统设计,搭建了系统框架,划分了功能模块,精选了传感器节点平台,给出了网络节点定位方法和路由策略,设计了网络协议栈、关系数据库。最后实现了一个仓库环境监测系统,具体包括:实现了传感器节点程序,可视化监测平台各功能模块,建立了关系数据库,完成了整个系统的模拟测试;同时,依托少量节点和温湿度传感器进行了实地的应用监测。使用结果显示,系统可以完成仓库信息的实时监测与采集,对恶劣环境能够实现有效预警。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 WSN 典型应用
• 1.2.2 WSN 在环境监测领域的典型应用
• 1.3 研究内容及文章结构
• 1.3.1 本文研究的主要内容
• 1.3.2 文章组织结构
• 第二章 WSN 相关技术
• 2.1 WSN 概述
• 2.1.1 WSN 体系结构
• 2.1.2 传感器节点软硬件结构
• 2.1.3 WSN 协议栈
• 2.2 WSN 的特点
• 2.2.1 WSN 与现有无线网络比较
• 2.2.2 WSN 的特征
• 2.2.3 传感节点对WSN 的限制
• 2.3 本章小结
• 第三章 仓库环境监测需求分析
• 3.1 应用背景
• 3.2 仓库环境监测运行环境及需求分析
• 3.2.1 仓库环境监测系统运行环境
• 3.2.2 仓库环境监测需求分析
• 3.3 环境监测平台需求
• 3.3.1 监测平台功能
• 3.3.2 数据库功能需求
• 3.4 本章小结
• 第四章 仓库环境监测系统设计
• 4.1 监测系统结构概述
• 4.1.1 系统总体结构
• 4.1.2 系统层次关系图
• 4.2 传感器节点选型、部署与定位
• 4.2.1 节点选型与部署
• 4.2.2 节点定位设计
• 4.3 网络协议栈设计
• 4.3.1 总体设计
• 4.3.2 Sensor MAC 协议
• 4.3.3 Sensor IP 协议设计
• 4.3.4 路由协议设计
• 4.3.5 网络管理协议设计
• 4.4 数据库设计
• 4.4.1 数据建模
• 4.4.2 规范化处理
• 4.5 本章小结
• 第五章 仓库环境监测系统具体实现
• 5.1 系统开发环境
• 5.1.1 节点开发环境
• 5.1.2 监测平台开发环境
• 5.2 传感器节点程序
• 5.2.1 初始化信息的发送
• 5.2.2 传感命令的接收处理
• 5.2.3 传感数据的返回
• 5.3 数据库实现
• 5.3.1 生成表单
• 5.3.2 数据库建立
• 5.4 可视化监测平台
• 5.4.1 界面介绍
• 5.4.2 管理控制模块
• 5.4.3 数据处理模块
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 下一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果