zigbee无线传感网络及其在重大危险源监控系统中的应用研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文ZigBee无线传感网络及其在重大危险源监控系统中的应用研究姓名：李泉申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：李战明20100421硕一}=学位论文摘要无线传感器网络系统综合了传感器技术，嵌入式技术，计算机技术，分布式信息处理技术和通信技术，能够协作的实时地监测，感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽准确的信息，传送到需要这些信息的用户，是当今前沿性的热点研究方向之一。IEEE802．15．4／zigBee协议是由IEEE802．15．4标准的PHY和MAC层再加上ZigBee联盟开发的网络和应用支持层

2、所组成的，其特点是稳定并能自我修复、支援大量网络节点、传输可靠、超长电池寿命、安全、便宜、全球通用等。近几年来，在石化和煤炭行业频繁发生爆炸和火灾事故，给人们带来了众多悲恸和遗憾。由事故数据分析得到易燃易爆，有毒有害气体导致事故率颇高，需要对这些气体和危险源加强监控。目前，大部分煤炭或化工行业对危险源的监控采用有线系统，维护困难，布线不便，二次开发成本高。针对重大危险源监控的这种现状，分析了危险源监控系统需求，提出了一种提出了一种基于ZigBee技术的危险源监控系统方案。以无线数据采集和传输代替传统有线数据采集和传输，改善并提高传统有线监控的局限性，为后续子系统提供方便可靠的数据传输

3、链路。讨论并给出了适合无线监控系统的拓扑结构，采集网络，传感器选择及上位机需求。论文全面深入地对ZigBee协议做了研究分析，包括协议栈框架结构，协议栈网络结构，协议栈API函数等。重点对ZigBee网络的组网过程和路由做了深入研究，并总结使用协议栈的方法。对危险源监控系统，给出了该系统的软硬件构成及详细电路，包括网关，路由及终端。讨论了网络的建立与保持、设备入网，以及ZigBee路由，功耗等。开发了上位机的管理系统，完成了数据采集与整合处理，实时数据波形显示，采集网络拓扑查询，火灾识别等功能。文章最后，测试了节点通信，演示了组网过程，验证了路由及地址分配机制。结合上位机运行，实现远

4、程监控和数据采集及处理。关键词：无线传感器网络；重大危险源；组网；ZigBee协议栈；上位机；软硬件；监控ZigBee无线传感器网络及】￡在危险源精控系统中的应用研究AbstractWirelesssensornetworksystemintegratessensorembeddedtechnology，computertechnology，distributedtechnology，informationprocessingandcommunicationtechnologies．Itcancollaborateinreal-timemonitoring，senseandcolle

5、ctnetworksdistribution．environmentalinformation．withintheregionorthemonitoringofobjectsinformation．Anditprocessestheseinformation，accessestodetailedandaccurateinformation，sendstheinformationtousersneed．Thisisoneofthehotresearchdirectionsintoday’Scutting-edgeregion．IEEE802．15．4／ZigBeeprotocolisc

6、onstitutedofIEEE802．15．4’SPHYlayerandMAClayer，ZigBeenetworklayerandapplicationlayer．Itscharacteristicsarestabilityandself—repair，supportingalargenumberofnetworknodes，transmissionreliability，longbatterylife，security，cheapanduniversal，etc．Inrecentyears，frequentexplosionsandfireaccidentsgaveriseto

7、manygriefandregretinthepetrochemicalandcoalindustries．Byaccidentdataanalysis，wecanobtainthattheaccidentrateishighcausedbytheexplosive，toxicorharmfulgases．Weneedstrengthenmonitoringforthesegasesandhazards．Currently，therearemonitors