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基于移动终端的无线气象传感网测控系统设计与实现

穆林  
【摘要】:气象监测在农业生产、工业发展、交通运输、环境保护、军事行动、航空航天等诸多方面有着举足轻重的地位,并且与人们的日常生活密切相关。而气象采集地点常在野外,并且分布地点较多,人工到达检测地点费时费力。利用无线传感网技术可以实现使分布在各地的气象传感器通过无线方式自动上传数据的功能,以达到省时省力地进行气象信息采集及管理的目的。除此之外,随着移动互联网的快速发展,人们越来越依赖于利用智能移动终端进行远程信息交换。因此,将移动互联网与气象传感网相结合,形成基于移动平台的无线气象传感网测控系统将是气象监测领域的一个重要发展方向。目前,国内已经有了一些关于利用智能移动终端实现气象测控的研究,但在该方向上的研究数量还较少,仍需要进一步的研究。本文设计并实现了一种基于移动终端的无线气象传感网测控系统。移动终端可以通过TCP/IP网络连接到基于ZigBee通信的气象传感器网络,也可以通过蓝牙直接连接到气象传感器节点。该系统的功能包括:各节点实时数据的请求与显示、历史数据的请求与历史数据的图表显示、节点电量查询、节点时间查询与校准、节点采集间隔的查询与修改、节点低功耗模式的开启。本文完成的工作主要包括:通过调研设计了该测控系统的网络结构及软硬件架构;通过对TCP/IP网络与ZigBee网络间网关模块的设计以及对移动测控终端的设计,实现了测控系统的通信功能;设计实现了移动测控终端的各项具体功能;对测控系统进行了功能及性能的测试、分析与优化,最终得到满足设计指标要求的实物模型。其中,智能移动终端使用Android手机,利用Eclipse进行软件设计;网关模块的软件部分使用Keil设计实现,硬件电路及版图使用Altium Designer设计实现。本文所设计的测控系统经多次测试与优化后,已达到设计指标要求的各项功能,且在所实现的两种通信方式中通信丢包率均小于10%。测控系统所实现的不同协议的网络间通信、兼容节点定时休眠的通信、兼容TCP/IP与蓝牙连接、移动终端对气象数据的处理与显示等功能的设计思路对于以后关于利用移动终端实现气象传感网数据测控的设计与研究也具有一定的参考价值。


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