基于ZigBee与IMS技术的监测网络研究与设计

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1、专业学位硕士学位论文基于ZigBee与IMS技术的监测网络研究与设计TheResearchandDesignofMonitoringNetworkBasedonZigBee＆IMSTechnology学号：41009017完成日期：圣Q!圣生圣旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发

2、表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：一』垫g昼ee．刍』Ms技术的监测网络研究与设计作者签名：圣盈基日期：二盟年—卫月—乙日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)以其独有的架构及特点正被广泛应用于如国家安全防范、生态环境监测、医疗远程监护、楼宇智能管理等领域。ZigBee是基于IE

3、EE802．15．4标准的一种低速个人局域网(Low．RateWirelessPersonalAreaNetwork，LR．WPAN)技术。离子迁移谱(IonMobilitySpectrometry，IMS)具有灵敏度高、响应速度快、检测限低等特点，非常适用于一些痕量的挥发性有机化合物监测。本论文中，主要研究并设计了一种基于ZigBee与IMS技术的无线监测网络的建立。提出了监测网络组网方案，实现了树型网络的建立。结合ZigBee2007规范深入研究了物理层、MAC层、网络层、应用层的具体功能、协

4、议结构与术语关系。设计了监测网络的总体系统架构，包括监测节点与中控节点的核心硬件与软件平台。设计并实现了节点中IMS单元和无线网络单元。设计加工组装了IMS单元核心部件离子迁移管。设计原理图及PCB图并制板实现了无线传输模块和功能扩展模块，采用了TI公司最新的系统级芯片(SystemonaChip，SoC)CC253x系列作为节点硬件设计的核心。深入研究Z．Stack协议栈的实现机制之后，重点分析了OSAL操作系统抽象层的运行机理，分析了协调器节点建立网络的过程以及终端节点加入网络的过程，并在此基

5、础上设计编写了协调器节点的广播通信及串口传输的应用程序，以及终端节点的单播通信及串口收发的应用程序。并且设计分析了网络管理、维护功能，实现了无线网络的建立。使用C撑为编程语言实现了节点与上位机的串口通信软件。在该平台上实现了节点数据收发。测试了监测网络节点性能，进行了对常见爆炸物样品的检测识别，从无线通信测试结果来看，在一定的距离内无线传输模块完成了监测网络的建立，实现了节点的组网及数据传输。关键词：无线传感网络；无线监测；ZigBee；IMS；CC2530基于ZigBee与IMS技术的监测网络研

6、究与设计大连理工大学专业学位硕士学位论文TheResearchandDesignofMonitoringNetworkBasedonZigBee&IMSTechnologyAbstractWirelesssensornetwork(WSN)waswidelyusedinwithitsuniquearchitectureandfeaturesinmanyareasnowadayssuchasnationalsecurity，ecologicalenvironmentmonitoring，medica

7、lmonitoring，intelligentbuildingmanagementetc．ZigBeeisakindofLow‘RateWirelessAreaNetwork(LR．WPAN)basedonIEEE802．15．4standard．IonMobilitySpectrometry(IMS)ischaracterizedwithhighsensitive，fastresponseandlowdetectionlimit，whatmakesIMSsuitableforthetracemo

8、nitoringofsomevolatileorganiccompoundsparticularly．Inthisdissertation，weresearchanddesignestablishmentofwirelessmonitoringnetworkthatbasedonZigBeeandIMStechnology，makingaproposalofmonitoringnetworknetworkingandachievetheestablishmentofthetreen