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承诺书
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南京航空航天大学硕士学位论文
南京航空航天大学硕士学位论文
基于物联网的无线抄表网络设计
基于物联网的无线抄表网络设计
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摘 要
与传统的 IC 卡燃气表相比,直读式的远传燃气表,采用无线传感网络和物联技术构建,具 有能够实现流量数据的实时传输、及时更改燃气售价、避免 IC 卡遗失等方面的优势,从而得到 了重视。但是,在基于物联网的远传燃气表的实现中,射频环境复杂、网络拓扑结构的不确定 等因素带来了很多开发瓶颈,比如数据通讯和联网的有效性问题、适应性和可靠性问题,以及 无法得到外部供电导致的功耗问题等。
本论文中针对直读式的远传燃气表进行了结构设计,在物联网协议中设计了基于唤醒机制 的 MR-MAC 协议,并通过 OPNET 模拟仿真与 S-MAC 进行了对比,表明 MR-MAC 在实时性 和功耗方面具有更好的性能。本论文中采用 TI 公司的 CC1100e 实现了此 MAC 层协议,并对唤 醒机制的参数和长期功耗之间的关系做了详细的讨论。
在 MAC 层实现的基础上,本论文针对抄表和开关阀两种典型的操作设计了专用的通信协 议,包括帧格式定义和交互行为定义。本论文在 TI 的 MSP430 平台上进行了燃气表节点和汇聚 点的软硬件设计,包括节点直读部分、通信、人机交互、电源等部分,以及汇聚点 GPRS 通信 管理部分。
本论文针对本系统的设计,在实际应用环境中进行了测试和验证,包括对不同使用环境的 匹配方案设计,抄表率和功耗测试的数据分析等。实际应用情况表明,本论文的设计满足了用 户的需求。同时,本论文针对后续可能进行的改进工作,包括手持抄表功能、后台服务器的软 件功能以及无线中继器的设计进行了展望。
关键词:无线远传燃气表,物联网,MAC 层设计,协议设计,功耗,CC1100E,MSP430
ABSTRACT
Compared with the IC card gas meters, direct reading remote transmitting gas meters which basd on the Internet of Things can measure the flow directly and transmit the flow to a remote server, to avoid human manipulations and the loss of IC cards, and convenient the modification of the valuation. However, since the RF circumstance of the remote transmitting gas meters are complex, and the topologies of the network of gas meters are not fixed, there are difficulties in the design of RF transition and the networking of the remote transmitting gas meters. The Lack of outer power supply also make the power consuming of the meter design even difficult.
In this paper, we designed a structure of the network of direct reading remote transmitting gas meter which the Internet of Things, including the nodes of meters and a sink. We designed a MR-MAC based on a waking up schedule, and compared it with S-MAC on OPNET. The simulations of OPNET show the advantages of MR-MAC in real
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