智能建筑无线传感器网络控制节点的设计实现

论文摘要

随着物联网产业的不断发展,作为物联网核心的无线传感器网络技术得到越来越多的研究和关注。目前无线传感器网络的应用不断扩大和丰富,逐渐渗透到农业、工业、军事、环保等应用领域。无线传感器网络由各种传感器节点构成,传感器节点的设计与应用场景的相关性很强,因此针对特定应用场景的传感器节点设计成为研究的关键问题之一本论文的工作依托于国家发改委CNGI“下一代互联网技术实现智能建筑节能的应用示范,,项目。论文以智能建筑为应用背景,设计一种智能建筑无线传感器网络控制节点,以克服现有节点通用性差、控制方式单一、环境自动调节能力不强的缺点。该节点具有智能红外控制信号学习功能,可以根据环境门限值自动控制调节灯光和空调等电气设备,该节点组成的网络能够实现多种接入方式的远程监控和网络设备管理等功能。论文首先分析了无线传感器网络的特点及其在智能建筑中的应用,根据智能建筑的特点提出了一种适用于智能建筑的无线传感器网络控制节点设计方案。控制节点的设计分为通用模块、智能控制模块两部分。通用模块给出了包括处理器、无线通信、数据采集、能量管理等子模块的硬件设计方案和具体实现方法；智能控制模块包括空调控制、灯光控制、人体红外控制部分,论文详细给出了各个功能模块的硬件和软件实现方法。此外,本文结合智能建筑的特点,设计出该控制节点用于远程监控的具体方案。最后本文搭建智能建筑无线传感器网络平台,给出了该节点在实际环境下的测试结果,并进行了性能分析和功能验证。实验结果表明,本论文所设计的无线传感器网络控制节点在扩展性、通用性、设备控制和室内环境调节方面具有一定优势,满足智能建筑远程监控和节能的需求。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 无线传感器网络应用研究
• 1.1.2 智能建筑
• 1.2 选题意义与目的
• 1.3 论文主要工作及结构
• 2 智能建筑无线传感器网络相关技术研究
• 2.1 智能建筑无线传感器网络架构和特点
• 2.2 智能建筑无线传感器网络节点类型
• 2.3 本章小结
• 3 智能控制节点设计
• 3.1 智能控制节点设计原则
• 3.1.1 建筑节能对节点的性能要求
• 3.1.2 节点参数指标要求
• 3.2 节点通用模块设计
• 3.2.1 处理器模块
• 3.2.2 无线通信模块
• 3.2.3 数据采集模块
• 3.2.3.1 温湿度采集模块
• 3.2.3.2 光强采集模块
• 3.2.4 能量管理模块
• 3.2.5 通用模块硬件及性能指标
• 3.3 智能控制模块设计
• 3.3.1 空调控制部分设计
• 3.3.1.1 硬件实现
• 3.3.1.2 软件实现
• 3.3.1.3 空调控制模块硬件及性能指标
• 3.3.2 灯光控制部分设计
• 3.3.2.4 硬件实现
• 3.3.2.5 软件实现
• 3.3.3 人体红外感应硬件设计
• 3.3.3.1 详细实现方案
• 3.3.3.2 人体红外感应硬件及性能指标
• 3.4 本章小结
• 4 智能建筑监控系统搭建
• 4.1 节点协议栈介绍
• 4.2 远程设备监控的实现
• 4.2.1 系统工作流程介绍
• 4.2.2 设备监控实现方法
• 4.3 网络管理
• 4.3.1 智能建筑网络管理特点和要求
• 4.3.2 智能建筑网络管理实现
• 4.4 本章小结
• 5 测试与性能分析
• 5.1 编译调试软件及测试环境
• 5.2 通信性能测试与分析
• 5.2.1 节点加入网络过程
• 5.2.2 链路质量（LQI）测试
• 5.2.3 数据包传送成功率
• 5.3 系统功能测试
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集