基于无线传感器网络的冷链温度监测系统的研究

论文摘要

目前冷链温度监测系统的研究主要集中在温度记录仪,RFID温度传感技术和无线传感器网络温度传感技术,本文采用基于无线传感器网络的冷链冷链温度监测系统,该系统分为信息采集部分和信息处理部分,本文主要研究信息采集部分,本文全面深入研究了无线传感器网络以及IEEE 802.15.4/ZigBee标准,最终研究分析决定采用ZigBee CC2430芯片作为节点控制器,采用低功耗石英音叉温度传感器来采集产品内部温度,同时采用星型网络拓扑结构。协调器和基站连接,接收终端节点采集到的温度信息,然后通过UART方式将信息传给基站,基站采用STM32F103作为主控制器,由无线通讯模块、信息存储模块、报警模块和电源等模块组成,基站对采集到的信息进行判断、分析和存储等方面的处理。本文主要完成各个功能模块搭建和驱动程序的书写,搭建功耗低、测量精度高的无线传感器网络节点平台,并对各个功能模块性能进行实验和测试,实现利用无线传感器网络监测温度敏感性产品在运输过程中温度变化的功能。经测试分析,本文提出的系统能够完成对温度敏感性产品在运输过程中温度的监控,并且该系统具有体积小、功耗低、性能稳定等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和研究意义
• 1.2 冷链温度监测系统的研究现状
• 1.3 研究目标及论文的组织结构
• 第2章 无线传感器网络
• 2.1 几种短距离无线通讯技术的比较
• 2.2 ZigBee 协议体系结构
• 2.2.1 物理层（PHY）
• 2.2.2 介质接入控制子层（MAC）
• 2.2.3 网络层（NWK）和应用层（APL）
• 2.3 ZigBee 网络拓扑结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 无线传感器网络监测系统
• 3.1 无线传感器网络监测系统的总体设计方案
• 3.2 无线传感器网络监测系统的节点设计
• 3.2.1 节点控制器的选择
• 3.2.2 节点天线的选择及PCB 设计要点
• 3.3 无线传感器网络监测系统的节点的传感器设计
• 3.3.1 石英音叉温度传感器的优点
• 3.3.2 石英音叉温度传感器测温的实现
• 3.4 无线传感器网络监测系统的基站设计
• 3.4.1 基站控制器的选择
• 3.4.2 基站的其它功能模块
• 3.5 本章小结
• 第4章 无线传感器网络监测系统的软件设计与实现
• 4.1 Z-Stack 软件构架
• 4.2 温度采集程序设计
• 4.2.1 测温程序流程图
• 4.2.2 一致性多传感器数据融合技术
• 4.3 节点的软件设计与实现
• 4.3.1 协调器的软件设计
• 4.3.2 终端节点的软件设计
• 4.4 基站的软件设计与实现
• 4.4.1 基站数据接收软件设计
• 4.4.2 SD 卡存储数据软件设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统运行及实验分析
• 5.1 实验环境
• 5.1.1 软件平台介绍
• 5.1.2 硬件平台介绍
• 5.2 实验结构及分析
• 5.2.1 温度传感器频率温度线性关系的验证
• 5.2.2 终端节点和协调器通讯分析
• 5.2.3 现场数据分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢