基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集成與控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)在集散控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)化集成控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步向控制系統(tǒng)的底層延伸，在一些目標(biāo)體移動(dòng)的監(jiān)控場合和對實(shí)時(shí)性要求不高、布線不方便的樓宇控制應(yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)作為系統(tǒng)中信息傳輸?shù)牡讓泳W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)體現(xiàn)出了獨(dú)到的優(yōu)勢。
　　 本課題研究針對智能家居環(huán)境，由部署在室內(nèi)的環(huán)境信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和電器設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過無線通信方式組成一個(gè)簇型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)了一

2、個(gè)基于ARM處理器的網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。
　　 本文首先對課題的研究背景和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀做了綜述性分析，然后詳細(xì)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和研究難點(diǎn)。通過學(xué)習(xí)通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層，針對室內(nèi)簇型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了基于時(shí)分多址(TDMA)機(jī)制的通信協(xié)議。該機(jī)制把時(shí)間分為周期性的時(shí)幀，再把時(shí)幀分為若干時(shí)隙，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)子節(jié)點(diǎn)至少占用其中的一個(gè)時(shí)隙。這種機(jī)制要求網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步，設(shè)

3、計(jì)采用了DMTS時(shí)間同步算法。簇頭主節(jié)點(diǎn)周期性的廣播同步消息，節(jié)點(diǎn)在收到同步消息后根據(jù)延遲調(diào)整自己的本地時(shí)鐘，完成同步過程。采用了主從通信方式，主節(jié)點(diǎn)在時(shí)隙內(nèi)發(fā)起通信，單跳子節(jié)點(diǎn)收到網(wǎng)絡(luò)命令后執(zhí)行相應(yīng)操作或?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)返回到主節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)離主節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)通過它的上一級(jí)中繼節(jié)點(diǎn)以多跳的方式完成與主節(jié)點(diǎn)的通信過程。
　　 設(shè)計(jì)了一個(gè)智能家居網(wǎng)關(guān)對底層的無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)集成。網(wǎng)關(guān)控制器采用了三星公司的ARM9處理器S3C2410。移植