论文摘要
近年来,由于人口不断增长、耕地面积持续减少、以及各种严重自然灾害频发等因素的影响,粮食安全的问题日益突出。因而针对粮食存储中重要一环的粮仓监控的研究具有重要的现实意义。当前粮仓监控的研究主要针对大型房式或者筒式仓,而对小型平房仓的研究中在节能和系统成本方面存在一些值得改进的地方。因而本文针对性地设计了一个基于2.4G的无线网络粮仓监控系统和一套与之配套的无线数据传输协议,并通过仿真实验和实物的实验证明：设计的监控系统可靠、成本较低、功能齐全；设计的传输协议可行,而且在碰撞避免和路由选择方面较同类型的协议有较明显的优势。系统可实现对粮仓中的温湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度这三种信息的远程监控。其中系统由三部分组成：负责采集仓内信息和发送数据的分节点；负责转发数据信息和提供现场的仓内信息管理控制的簇头节点；负责系统数据管理存储,同时提供基于QT的现场访问管理控制和基于WEB服务器的远程访问控制的根节点。系统中根节点提供的管理控制功能有：查看实时数据、历史数据、查看错误以及危险节点的信息和更新节点的信息。簇头节点则在负责转发数据外,提供显示仓内节点的信息和危情预警。数据传输协议的特点有：在MAC层,根据实际节点布置情况采用随机数的碰撞避免机制,该机制较二进制碰撞避免机制优势明显；针对仓内节点能量有限的特点设计了采用最小发射功率的双通道的多跳分簇路由协议,该协议与同类分簇路由协议对比在实时性和网络能耗方面优势明显。与同类型研究对比中,设计的系统和传输协议有如下特点：1、采用2.4G的无线模块NRF24L01进行数据的传输,大大节约了整个系统的成本,而且安装简单。2、设计了一个简单、实用、可靠的无线网络协议,通过实验证明：在较大节点数的网络中,较现有的同类协议优势明显。3、系统的管理控制方式多样化,实现了现场控制和远程访问控制结合的控制。
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中文摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题背景及研究意义1.2 粮仓监控现状1.3 论文主要内容和创新点1.4 论文结构和章节安排第二章 系统硬件构成及功能2.1 分节点构成2.1.1 分节点微处理器—LPC21032.1.2 分节点温湿度信息采集2.1.3 分节点氧气浓度信息采集2.1.4 分节点二氧化碳浓度信息采集2.1.5 分节点无线模块连接与初始化2.2 簇头节点构成2.2.1 簇头微处理器LPC24782.2.2 簇头节点无线模块连接与初始化2.2.3 UI交互控制2.3 根节点构成2.3.1 根节点微处理器2.3.2 根节点无线模块连接与初始化2.4 本章小结第三章 系统网络设计3.1 MAC层设计3.2 现存无线路由协议分析3.2.1 泛洪路由（Flooding）3.2.2 SPIN协议3.2.3 DD（Directed Diffusion）定向扩散路由协议3.2.4 LEACH路由协议3.2.5 Zigbee路由协议3.3 系统路由协议设计3.3.1 分节点与簇头节点之间的网络设计3.3.2 簇头节点与根节点之间的网络设计3.4 危情信息传输设计3.5 数据包格式设计3.6 本章小结第四章 系统控制功能实现4.1 簇头节点控制4.2 WEB服务环境搭建及实现4.2.1 系统配置4.2.2 服务器配置4.2.3 CGI的配置4.2.4 数据库的配置4.3 WEB服务实现4.4 基于QT的界面设计4.4.1 QT配置4.4.2 基于QT的功能界面设计4.5 本章小节第五章 实验与仿真5.1 碰撞仿真实验分析5.1.1 碰撞分析5.1.2 仿真环境设置5.1.3 实验结果及分析5.2 路由仿真实验5.2.1 路由分析5.2.2 仿真环境设置5.2.3 实验结果及分析5.3 实物网络碰撞实验5.3.1 实验环境设置5.3.2 实验结果及分析5.4 系统运行实验5.4.1 实验环境设置5.4.2 实验结果5.5 本章小节总结与展望参考文献致谢在学期间的研究成果及发表的学术论文
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