基于无线传感器网络光强环境监测系统设计

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要无线传感器网络因其在军事领域、环境监测领域等的巨大的应用价值而得到了国内外研究者的广泛关注。其大规模性、自组织性、动态性及可靠性等特点又充分体现出了其应用于获取大面积环境、大量随机研究数据和人类难以到达的长期监控区域的优势。系统设计时选择了环境数据中较常见的可见光光强作为本设计的检测对象，着重介绍了无线传感器网络的搭建和实现。实现了一种基于无线传感器网络的环境监测系统，提出了由传感器节点、汇聚节点、服务器和用户构成的四层系统结构。该系统可通过将传感器节点部署在所要监测的区域范围内，依靠传感器节点独具的自组织的特性自动的组建成传感器网络；每一个节点都将自己采集的环境监

2、测数据发送到汇聚节点；汇聚节点再将收集到的传感器节点数据进行集中汇集后再经由网关发送到与Internet直接相连的基站电脑上；基站电脑再将汇聚节点发送过来的数据通过Internet发往数据库服务器；此时，远程用户就可以通过网络来访问数据中心的数据，达到监测环境的目的。这种实现方式使得节点的部署非常容易，开发系统和维护系统的成本又非常的低，系统的开发效率高。在设计系统的过程中，选用Atmel公司出品的ATmega128L单片机和CC2420等芯片搭建起了硬件平台，以嵌入式操作系统——TinyOS为软件平台，以面向结构化组件应用的NesC语言为编程语言，并利用TinyOS的仿真器——TOSSIM来

3、进行系统调试、模拟节点的灯光闪烁、数据传递、数据采集等情况，并得到所采集光强数据的测量曲线，为实际研究提供了极大的便利。关键词：无线传感器网络光强测量微操作系统仿真I华中科技大学硕士学位论文AbstractWirelessSensorNetworks(WSN)hasreceivedwidelyattentionbothathomeandabroadbecauseofitsgreatapplicationvalue.WSNislarge-scale,self-organizing,dynamicandreliability,whichmeansithasadvantageinapplicatio

4、nofaccessingextensiveenvironmentalmonitoringdataandalargenumberofrandomizedresearchoneandlong-termcontinuousmonitoringofhard-to-reachregion.ThispaperemphasizesonhowtosetupandimplementWSN,whichtakesluminousintensitymeasurementofthemappedregionforexample,implementsanEnvironmentalMonitoringSystemwhichi

5、sbasedonWSN,putsforwardafour-layerstructureof“sensornode-sinknode-server-user”.Thesystemallowssensornodesarbitrarilytobedeployedinthemonitoredregionandconstituteasensornetworkbyself-organizing.Everysinglesensornodecollectsdata,whichissenttothesinknode,andthenthesinknodesendsthegathereddatatothePCinb

6、asestation,whichdirectlyconnectswiththeInternetviagatewayandsendsthedatatothedatabaseserver.Remoteusershaveaccesstothosedataindatacenterinordertoachievetheirgoalsofmonitoringenvironment.ThesystemusesATmega128L,whichismadeinAtmelCompany,assinglechipandCC2420asradiofrequencychiptoworkasitshardwareplat

7、form,whileusesTinyOSforitsoperationsystemandchoosesacomponent-orientedlanguageNesCforprogramminglanguage.Imitatingthenodesblink,datacollectionandtransmissionanddrawingmeasurementcurveofthegathereddata