基于ZigBee技术和以太网的远程监护系统设计

中山大学硕士学位论文基于ZigBee技术和以太网的远程监护系统设计姓名：杜律申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：陈云洽20090523基于ZigBee技术和以太网的远程监护系统设计作者：杜律学位授予单位：中山大学相似文献(10条)1.期刊论文蒋耘晨.JiangYunchen基于校园网和ZigBee技术的实验室监控管理系统-实验技术与管理2010,27(7)介绍了一种基于校园局域网和ZigBee无线传感器网络技术的高校实验室远程监控管理系统.该系统通过传感器对实验室环境数据进行采集,通过ZigBee网络和基于以太网的校园局域网将数据上传至监控中心,实现对实验室环境状态的监控和管理,提高实验室的工作环境和科研效率.2.期刊论文韩双双.陈万忠.孟琳.HANShuang-shuang.CHENWan-zhong.MENGLin基于ZigBee技术的网络化智能家居系统-微计算机信息2009,25(20)本文提出了一种基于ZigBee技术的网络化智能家居系统的设计与实现方案.系统采用ZigBee网状网络结构实现家庭内部的通信,利用MC9S12NE64芯片实现以太网--串口数据传输,从而达到家庭内部网与外部以太网通信的目的,红外技术与远程控制同时应用在家庭中,真正的实现了低成本的家居网络化、智能化管理.3.学位论文查爽基于ZigBee技术的无线传感器网络网关研究与实现2007随着我国国民经济的发展，无线传感器网络技术在科学研究、环境监测、日常生活等领域的作用越来越重要。近几年，为填补低速率端无线通信技术的空缺而提出的ZigBee技术由于其功耗低、自愈能力强等特点成为当前研究的热点，可广泛应用于低速无线传感器网络中。在某些无线传感器网路的应用场合，如智能家居，对网络进行延伸或远程监控成为了一种需求，而Internet则是完成这项功能的最佳选择。本文作为整个无线传感器网络系统课题的一部分，设计并实现了以太网接入ZigBee网络的网关系统。在TI公司公开的ZigBee解决方案基础上，分析当今流行的嵌入式Internet技术，综合考虑成本、功能要求等因素，设计了基于ZigBee技术的无线传感器网络网关系统的整体方案。以低功耗、资源丰富的MSP430FG4618单片机为核心，通过网络芯片CS8900A和符合IEEE802.15.4协议的芯片CC2420，分别接入以太网和ZigBee网络，设计并制作了微控制器电路、以太网接入电路、辅助电路和CC2420射频模块。移植精简的嵌入式TCP/IP协议，实现了进行网络通信所需的ARP、IP、ICMP以及TCP协议；研究实现TI提供的ZigBee协议Z-Stack，建立了ZigBee节点。然后对嵌入式TCP/IP协议以及Z-Stack进行协议融合，提出了基于ZigBee技术的无线传感器网络网关的协议模型，即在同一个MCU中实现了两个不同的协议栈，使用嵌入式C语言在应用层编写程序交换报文。论文最后使用VC.net语言编写上位机程序，以Windows套接字方式与网关系统进行通信，验证整个系统的设计方案并给出了调试的结果。测试表明：该方案完成了以太网简单接入ZigBee网络的功能，达到了论文最初设计的要求，也为后面的研究提供了一种新的思路。4.学位论文尹盼基于ZigBee技术的矿井综合监测系统设计与网络节点开发2009近年来，国内外很多矿山企业开始了数字矿山的建设，很多成熟的工业监测技术已运用到矿山企业生产中，对保障矿山安全生产发挥了重要作用。但现有的大多数监测系统彼此孤立、自成体系，传感器接入不灵活，数据采集的范围窄，同时由于缺乏综合通信平台，矿井各生产环节联动性差，效率低。本文针对国内外矿井综合监测系统现状，分析了矿井综合监测系统的需求，提出了一种基于ZigBee技术的矿井综合监测系统方案，文中详细叙述了该系统的整体架构和体系结构，分析了系统中数据采集网络的拓扑结构和工作原理，并结合高速光纤以太网构建了矿井综合通信平台，为矿山其它子系统提供了数据传输的链路。文中重点研究了数据采集网络中节点的原理和设计方法，设计了数据采集终端和网关的软硬件。在硬件设计过程中，重点分析了高频电路阻抗匹配的重要性，借助史密斯圆图完成了无线模块的阻抗匹配，同时给出了节点控制主板、传感器、以太网等模块的硬件方案和设计要点。研究了ZigBee协议的路由算法，针对节点的低功耗需求对其进行了改进，并在节点上完成了协议栈的移植。同时编写了无线芯片、温湿度传感器的驱动程序，最后在网关上移植了TCP/IP协议，并基于该协议制定了一套上层通讯协议和数据组帧方式。在文章的最后，对所开发的节点进行了组网演示，同时对数据采集终端进行了功耗测试和分析，结果表明，节点组网灵活，功耗低，适合矿井应用，整个方案对研发新型的矿井监控系统具有很好的参考价值。5.会议论文焦腾.张坤.张雯.王华.董秀珍基于ZigBee技术的药厂环境监测系统的开发2008介绍了一种基于ZigBee技术的药厂环境(温度、湿度)监测系统的设计,以CC2430无线单片机和数字式温湿度传感器SHT10设计出了传感器网络节点,以SamsungS3C44BOX微控制器、AX88796以太网控制器芯片和CC2430无线单片机设计出了ZigBee网关.温湿度传感器节点通过射频收发器将数据发送到ZigBee网关,ZigBee网关通过以太网网络将数据传输给监测中心主机.该系统稳定性好,通信效率高,具有广阔的应用前景.6.学位论文周涛ZigBee嵌入式网关的设计与实现2008ZigBee技术凭借其低功耗、低成本，组网灵活等优势，在工业控制、自动化、安防、无线传感器网络等领域获得了较广泛的应用。在信息化网络化高度发展的现代社会，ZigBee与各种网络相互接口的需求日益突出；另外，在一些大规模组网应用中，如果单独用ZigBee组网，网络负担会非常大，效率也较低。若能采用ZigBee与以太网、GPRS等技术结合的方式，将ZigBee网络划分为若干子网，每个ZigBee子网通过网关连接到系统中心，则既可保证网络的运行效率，又可充分体现无线网络的灵活性。随着后PC时代的到来，嵌入式技术得到全面的发展并广泛应用于无线通信、信息家电以及工业控制等领域，嵌入式系统的研究开发成为计算机领域的一个热点。嵌入式Linux操作系统是从Linux.衍生出来的一种操作系统，它支持众多嵌入式处理器并具有Unix的很多优点，作为一个开源的操作系统在嵌入式应用中得到了广泛的关注。本文是以ZigBee技术以及嵌入式Linux技术作为研究对象，首先介绍了ZigBee短程无线通信技术，简要分析了ZigBee网络各层的结构和功能。然后采用ATMEL的AT91RM9200芯片作为网关的主控模块，搭建了包含网络控制器、ZigBee模块、GPRS等功能模块的硬件平台，在它的基础上实现嵌入式操作系统ARM-Linux的移植，并以此为平台进行嵌入式编程，开发了串口及网口的设备驱动，移植了WEB服务器BOA并实现了GPRS拨号功能，最终设计出一个功能实用、便于调试的ZigBee嵌入式网关，实现了ZigBee网络和以太网、GPRS等网络的连接，并将此网关应用在了某老年生活公寓定位及求助系统中，网关负责控制、协调ZigBee子网，轮询定位基站并向外网转发定位数据及报警信息，经过测试和验证，网关工作稳定。论文紧密结合嵌入式网络解决方案的发展方向，对扩展ZigBee这种良好的短程无线通信技术的应用有积极的促进作用。7.学位论文张磊智能节水灌溉系统的无线传感器网络设计200921世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。基于此，采用节水、节能的灌溉方法已成为全世界灌溉技术发展的总趋势，推广节水灌溉也已成为世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择。目前，美国，以色列等发达国家使用先进的节水灌溉技术大大提高了水资源的利用效率；美国加州更是以立法的形式强制要求新公司必须使用智能灌溉系统。在我国，农业用水约占用水总量的70％左右，由于多年来采取传统的大水漫灌方式，目前我国农业用水的有效利用率仅为40％左右，远低于美国等发达国家70％至80％的水平。采用先进的节水灌溉技术，提高水资源的利用率对缓解我国水资源紧张、改善生态环境、提高经济效益、实现可持续发展具有重要意义。br　　无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)技术起源于上世纪70年代。在近30年的发展中已经取得了显著的成绩。随着无线通信技术、信号处理技术、微电子技术以及网络技术的迅猛发展，无线传感器网络正在从单一化模式向微型化、集成化、智能化、网络化方向发展，逐渐成为获取信息的重要技术之一。而作为无线传感器网络中的一种协议标准，ZigBee技术更是以其优良的性能为众多的近距离无线通信应用领域提供了低成本、低功耗、高可靠性的解决方案。br　　本文给出一种实现智能节水灌溉系统的ZigBee无线传感器网络设计方案。将ZigBee无线传感器网络、现代移动通信网、以太网三网结合，由ZigBee无线传感器网络实现对农田土壤湿度进行实时监测，利用移动通信网与光纤以太网来实现系统与远程监控人员的信息交互。主要讨论了ZigBee无线传感器网络的拓扑结构设计、定向扩散路由协议的改进以及底层数据融合算法的实现。并经实验验证了该设计方案的可行性。8.期刊论文李武建.张辉基于ZigBee技术的测温无线传感网络平台设计-中国仪器仪表2009,(6)介绍基于ZigBee技术的温度检测平台的系统构成.该平台由节点和网关组成,节点内部集成了无线收发芯片和温度传感芯片,以无线的方式传输数据;网关用来收集无线网络中各个节点传输的数据,并通过以太网口与上位机互联.整个平台采用ZigBee协议进行无线传输,可应用于各种自动测温检测场所.9.学位论文程明传基于ARM的无线传感网络网关的设计2009无线传感网络WSN(WirelessSensorNetwork)的基本特性是：低功耗、自组织、异构互联，这些全新的形态传统的理论和模型难以描述，巨大的潜在应用使它成为理论和应用研究的热点。无线传感器网络是一种自组织网络，让物理环境的信息主动的以无线的方式发送到人类信息世界。人类根据获取的信息做出判断，利用无线传感网络反过来将我们一定的意图反馈到客观世界。这将是一种全新的人类和自然界的沟通方式。无线传感网络不是孤立的，需要与现有的异构网络互联才有意义，而这方面的研究也比较少，本课题就是解决无线传感网络和异构网络互联的问题，设计了适用于无线传感网络的重要联网设备——网关。研究目标是设计一个无线传感网络和以太网互通互联的网关。在深入分析多种网关模型的基础上，提出了一个性能较好的网关的软硬件架构，硬件上使用基于ARM的嵌入式系统，软件上使用基于WindowsCE的嵌入式操作系统。在这个架构的指导下，设计了网关的硬件平台和网关的配套软件。在网关完成了两种网络协议相互理解，数据双向转发的任务。为了测试网关的软硬件性能，搭建了一个完整的无线传感网络，测试了网关的各项性能指标并提出了改进措施。10.学位论文毛乾杰基于ZIGBEE技术的无线传感器网络的研究和应用2009无线传感器网络（WirelessSensorNetworks、WSN）由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，是通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。它集成了计算机技术、通信技术和传感器技术，已成为当前无线通信领域研究的热点。同传统监控网络相比，无线传感器网络具有低功耗、低成本、分布式和自组织的特点。现代监控网络对功耗、成本、安全、互操作性等方面提出更加严格的要求，ZigBee技术应运而生，为无线传感器网络的发展提供了契机。本文从功能、成本、开发复杂性等多方面考虑，选择Jennic公司的JN5121-MO无线微控制器模块，设计了网络节点的硬件平台；分析了ZigBee协议的架构和各层规范，在此基础上基于Jennic提供的的ZigBee协议栈，设计了网络协调器和终端