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《电子科技大学》 2015年
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基于物联网的无线组网技术研究

毛启云  
【摘要】:建筑工控物联网领域,由于设备庞大、工作环境复杂,对安全监控的自动化、智能化的要求越来越高。本文从工业建筑塔吊的通信需求出发,采用分布式系统设计思想,建立一个自治的子网/子系统;使得塔机与塔机之间在无基站的情况下,利用Zigbee无线通信方式,使相关节点有效成簇,形成网络环扣,无线自组网。这避免了无关节点的无效通信,同时避免人工配置数据的麻烦,在此基础上使得同一个簇内塔机间的数据高效交流,不同簇间的数据便捷传输,对塔机的管理更加智能化。同时,为其后的塔机间防碰撞算法的智能化应用做准备。理论上,本文深入分析了基于工业建筑塔吊的现有监控终端的功能,提出了自组网的需求,通过研究无线传感器应用背景下的组网策略和方案,获知如何针对特定应用背景制定贴合需求的组网策略方案的思路。在此基础上,探究了加入成簇算法的必要性,并且结合塔吊终端的需求和全局规划思维提出了基于塔吊安全监控终端的成簇算法、自组网算法和策略,分解出了四个核心流程图:塔机节点开机后成簇前流程、成簇流程、新塔机节点加入流程以及塔机节点死亡流程。同时制定了自组网算法的通信协议,设计了若干通信协议帧,在不同的自组网过程中传递响应的数据完成数据通信,整个子网系统具备自适应性。从工程角度,自组网终端软件在Visual Studio 2012平台使用C#语言开发,采用Microsoft Access数据库,基于三层体系结构,应用了装饰者模式,观察者模式,单例模式等设计模式和事件与委托机制。实现了对Zigbee底层模块的配置功能、对周边节点的识别功能、周边节点拓扑结构显示功能、控制台日志显示功能以及模拟节点测试和数据分析功能。实现了自组网算法实时运作功能,并具备预期的自适应性。针对自组网算法中的四个核心流程和一些应用场景设计了测试方案、流程,并进行了测试。通过这些测试,对自组网算法中的几个重要参数设置的不同对组网结果的影响做了数据分析,最后提出本课题的研究展望。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP391.44;TN929.5

【参考文献】
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