论文摘要
当今社会是工业化信息化的社会,水产养殖这个传统的产业也随着科技的进步迎来了它的工厂化生产进程。工厂化的水产品养殖不论是在产量、质量还是对资源的利用率上都远远优于传统的养殖方式,它是一种与科学技术紧密结合的集约化养殖方式。本文以解决在工厂化养殖过程中对水质信息的采集、控制和通信等问题为目的。从简单实用、价格低廉、系统稳定可靠的要求出发,开发了一套水产养殖水质监控系统。目前,基于Internet的互联网技术和基于无线传感网络的物联网技术都在蓬勃地发展,它们的存在给人类的生产生活带来了改变。根据生产养殖过程的实际需要,本文创造性地将无线传感网络和互联网技术相融合,使得管理者可以通过互联网以访问网站的方式在任何时间任何地点向位于养殖现场的无线传感网络远程地发送命令,来完成对现场数据的采集、存储或对现场的执行器进行开关操作。根据以上的设计思想,本文具体做了如下几个方面的工作：1.根据实际水产养殖中水质监控具体情况结合试验结果,确定无线传感网络应采取多层星型网络拓扑结构。在此基础上确定了无线传输频率和波特率。2.针对多层星型网络和数据传输的需求,为了达到使传输数据尽可能少且包含的信息尽可能多的目的,重新设计了基于CC1100射频芯片的无线传输数据包结构。3.以提高无线网络的可靠性和鲁棒性为目的,针对多层星型网络设计了自组网协议和故障节点重新组网协议。4.以尽可能降低无线网络同频干扰的影响和平均功耗为指导思想设计了符合多层星型网络拓扑结构的数据传输协议。5.从降低成本和功耗的角度出发,设计了无线节点的硬件电路和固件程序。6.根据对系统的需求分析,设计了满足系统需要的数据库及其表单。实现了基于数据库和USB总线协议的无线通信服务程序,并采用Struts、Spring和Hibernate技术的组合实现了一个满足MVC(Model ViewController)层次结构的网站系统。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 背景介绍1.1.1 工厂化水产养殖1.1.2 无线传感网络技术1.2 水质监测系统在国内外发展状况1.3 研究目的和意义1.4 论文的组织结构和主要内容第二章 系统结构综述2.1 系统架构设计2.1.1 系统结构2.1.2 无线节点分布2.2 系统设计要求2.3 服务器结构2.4 无线传感网络拓扑结构2.5 节点设计2.5.1 服务器节点2.5.2 聚集节点2.5.3 终端节点2.6 本章小结第三章 系统硬件设计3.1 无线通信模块电路设计3.1.1 CC1100射频收发芯片3.1.2 电路设计3.2 处理器最小单元电路设计3.2.1 PIC18F4620和PIC18F4550单片机3.2.2 最小单元电路3.3 传感器电路设计3.3.1 溶氧量传感电路设计3.3.2 水温传感电路设计3.4 控制电路设计3.5 总线接口固件设计3.5.1 SPI总线固件设计3.5.2 I2C总线固件设计3.5.3 USB固件设计3.5.3.1 传输模式和端点选择3.5.3.2 控制传输过程简述3.5.3.3 固件工作流程3.6 本章小结第四章 系统软件设计4.1 无线传感网络通信协议4.1.1 无线通信数据包4.1.2 多层星型网络拓扑4.1.3 无线组网协议4.1.4 无线网络数据传输流程4.2 无线通信软件设计4.2.1 基于多层星型网络的数据传输方案选择4.2.2 各类节点应用层软件设计4.2.2.1 服务器无线通信节点应用层软件设计4.2.2.2 聚集节点应用层软件设计4.2.2.3 终端节点应用层软件设计4.3 USB驱动程序设计4.3.1 USB驱动程序分层结构4.3.2 USB驱动程序设计4.4 服务器程序设计4.4.1 程序整体框架4.4.2 VC++访问Oracle数据库方法4.4.3 USB通信程序4.5 本章小结第五章 水产养殖水质监控系统网站设计5.1 网站设计思想和开发环境简介5.1.1 网站设计思想5.1.2 MVC结构的实现方案5.1.3 网站开发环境简介5.2 网站功能模块划分5.2.1 管理员信息管理模块5.2.2 水质信息监控模块5.2.3 无线网络管理模块5.2.4 操作记录管理模块5.3 数据库设计5.3.1 需求分析5.3.2 数据库概念结构设计5.3.3 数据库逻辑结构设计5.4 MVC结构下网站的实现5.4.1 模型层的实现5.4.2 控制层的实现5.4.3 视图层的实现5.5 本章小结第六章 总结与展望6.1 设计和研究工作总结6.2 对未来工作的展望参考文献致谢攻读硕士学位期间已发表或录用的论文附件
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