基于TinyOS2.x无线通信技术在过程控制中的研究与应用

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1、硕士论文基于1rinyOS2．x无线通信技术在过程控制中的研究与应用摘要传统过程控制系统中的有线解决方案经常会带来成本高、布线困难、甚至某些场合无法应用等诸多问题。为此，本文针对过程控制的特点，提出了一种基于无线传感器网络的无线解决方案，该方案实现了一种无线远程IO．无线网关．网络管理计算机的三层结构，很好地解决了传统有线方案中遇到的诸多问题。该系统中传感器和执行器通过无线远程IO组成网状拓扑的无线自组织网络，并通过无线网关与传统的现场总线和Intemet相连，实现现场控制和远程监控。网络管理计算机则负责网络的组态、无线远程IO之间的通信调度、路由表的管理和网

2、络健康状况的检测等。本文首先分析了过程控制中传统有线方案的不足，由此提出一种无线解决方案，并分析了该方案的优点和系统的结构。在此基础上针对无线解决方案中的核心部分一—无线远程IO给出总体设计方案，并详细讨论了无线远程IO所采用的嵌入式操作系统——-TinyOS的选择与改进，以及相应驱动程序的nesC语言实现。接着针对无线远程IO的网状拓扑和自组网特性，修改并实现了AdHoc网络中的AODV路由协议。最后完成设计内容的各部分测试，并在自动化学院“工业控制系统综合训练平台”上进行过程控制系统应用可行性验证。关键词：过程控制，无线传感器网络，TinyOS，AODV，

3、nesC，无线远程IOABSTI认CT硕士论文AbstractTraditionalwiredsolutiOilSusedinprocesscontrolsystemsareoftencostliness，hardtowire，andevenunabletobeemployedinsomeoccasions．Tosolvetheseproblems，awirelesssolutionbasedonwirelesssensornetworksisintroducedinthispaper，contraposingtothetraitsofprocesscontr

4、olsystem．Thissolutionrealizesathree—layeredstructure，thatis，wirelessremote10一wirelessgateway—networkmanagementcomputer，andfixestheproblemsintraditionalwiredsolutions．Thesensorsandactuatorsinthissystemconstituteaself-organizingwirelessnetworkbywirelessremoteIOs，whichhasthemeshtopolog

5、y．ThesystemisabletobeconnectedwiththetraditionalfieldbusandIntemet，thustorealizecontrolandremotemonitoring．Networkmanagementcomputerisresponsiblefornetworkconfiguration，schedulingoncommunicationsbetweenwirelessremoteIOs，routingtablemanagement，andnetworkhealthtesting，ere．‘Firstly，def

6、icienciesoftraditionalwiredsolutionsareanalyzedinthispaper，andawirelesssolutionisbroughtup．Also，theadvantagesofthiswirelesssolutionandthestructureofthesystemareanalyzed．Afterthat，alloveralldesignisintroduced，contraposingtothecorepart，wirelessremoteIO，ofthewirelesssolution．Then，theem

7、beddedoperatingsystem，TinyOS，usedinwirelessremoteIOandcorrespondingdriversdesignedbynesClanguagealediscussedindetail．Afterwards，routingprotocolAODVintroducedfromAdHocnetworkismodifiedandrealizedcontraposingtothetraits，meshtopologyandself-organization，ofwirelessremoteIOs．Finally，each

8、partofthedesigniste