基于ZIGBEE无线网络技术的监控系统设计
无线网络是一种采用无线电信号为介质进行数据传输的网络,通过无线通信的方式组成的一个多跳自组织的网络系统,网络能够协作地感知、采集和处理覆盖区域中被监测对象的信息。与传统网络相比,它不需要对安装区域内的设备节点进行布线,因此,在信号覆盖范围内,所有节点设备均可以不受线缆的限制任意布置。本文应用TI公司推出开放式商业化ZIGBEE协议栈——Z-Stack,设计了一个应用于车间的树簇拓扑监控网络系统。ZIGBEE是一种短距离无线通信技术,其中物理层和MAC层协议由IEEE802.15.4协议定义,网络层和安全层由ZIGBEE联盟制定,应用层根据用户自己的需要,对其进行开发利用。本文是作者在工程硕士研究生期间的研究总结,通过对某工厂车间内的设备加装自动监控系统,利用ZIGBEE协议技术组建一套短距离、低速率、低成本、低功耗的无线通信组网,把无线通讯的方式应用到自动监控系统中。 本研究主要内容包括：⑴建立一个基于ZIGBEE通讯协议的无线网络模型。分析Z-Stack协议栈工作原理,包括对网络建立流程、树簇拓扑网络的建立、分布式网络地址分配、自愈路由算法等内容等,测试网络的连通性和可靠性。⑵数据需求分析:根据工厂生产的需要,分析需采集的信号类型、采集位置、工作方式以及车间环境,并根据这些因素设计传感器、采集器等硬件设备。⑶根据已ZIGBEE通讯协议的无线网络模型进行扩展,并根据各节点的数据类型,设计相关的硬件和软件,以满足实际生产中数据采集的需要。⑷根据工厂数据分析需要,编写上位机应用程序。包括设计数据库、应用软件的编写、报表以及分析图表等。该系统可取代有线传输方式进行通信和组网,与其目前其他一些主流无线网络技术相比,不仅降低系统复杂度,还提高系统可靠性和稳定性,实现自动化仪表纪录、远程视频监控,从而实现车间管理自动化、信息化。该系可基于工厂原有控制基础之上,且不需要进行额外布线改造,所以前期投入不高,后期使用成本也极低,因此该系统特别适合那些老旧设备或因厂房老旧难以进行布线的旧工厂车间的自动化改造。由于目前国内工厂自动化网络程度不高特别是无线自控网络,因此该系统的简历能为无线传感器网络技术在监控系统中的进一步应用和推广提供了思路和一些评估依据。
无线通信;数据传输;网络监控;通信协议
中国海洋大学
硕士
计算机技术
郭忠文
2011
中文
TN925.93;TN915.04
59
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）