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无线传感网气象信息采集与处理系统设计与实现

王庆贺  
【摘要】:气象数据在人们日常生活、军事以及其他许多行业中都十分重要,而如何通过现有的技术手段智能化地获取这些气象数据是一个重要的研究方向。本课题将ZigBee和GPRS作为通信方式,充分利用部署方便、灵活的无线传感器网络技术,又利用可以扩展无线传感器网络数据传输距离的GPRS无线传输技术,设计并实现无线传感网气象信息采集节点以及配套的气象信息采集与处理上位机软件,最终研制出无线传感网气象信息采集与处理系统。本文具体工作如下:(1)气象信息采集节点的设计与实现。选取C8051F410单片机作为控制核心,设计气象信息采集节点硬件。节点包含电源模块、ZigBee终端模块、存储模块等模块,并选取本实验室的热式风速计模块来采集风速风向。使用模块化的思想设计气象信息采集节点的软件,并设计ZigBee终端设备休眠降低功耗的方法。节点可以采集、存储和上传风速、风向等气象信息,也可以执行上位机的命令。(2)气象信息采集与处理上位机软件的设计与实现。选取C#语言作为编程语言,在对软件进行需求分析后,对其进行了整体设计、划分模块和程序编写。上位机可以实现气象数据的上传与存储、节点的管理、气象数据的统计分析等功能。上位机与ZigBee网关需要通信,为此设计了串口、GPRS两种通信方式,为提高通信质量,使用一种自动通信模式发送命令、接收数据。(3)最后对整个系统进行了测试。节点可以组成ZigBee网络、休眠降低功耗,可以采集、存储和上传气象数据,上位机可以管理节点,可以获取、存储气象数据,也可以对气象数据进行统计分析,整个系统数据采集成功率能达到90%,基本达到系统设计要求。本课题研发的无线传感网气象信息采集与处理系统经过了功能、性能的测试,该系统基本达到设计的指标和要求,而且系统工作稳定,实时性较好,功耗低,通信距离长,灵活性高,适合对气象进行监测,对类似的气象信息采集与处理系统也有一定的参考价值。


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