基于无线自组网技术的石化泄漏监测预警系统研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 基于无线自组网技术的石化泄漏监测预警系统研究 基于无线自组网技术的石化泄漏监测预警系统研究 i i PAGE PAGE iv 基于无线自组网技术的石化泄漏监测预警系统研究 摘 要 无线传感器网络现已广泛应用于环境监测和保护、医疗护理、军事和智能家居等领域， 是国内外传感器网络领域的热点研究课题。ZigBee 低功耗无线网络在网络设计中采用自 组织技术，是目前最适于搭建无线传感器网络的新兴技术，目前已经受到越来越多的关注。 引入自组网技术，创新地提出基于 ZigBee 的泄漏监测预警无线传感器网络方案，借助其 覆盖面积大、成本低、功耗低、部署简单等特点，可以解决目前石化行业的泄漏监测预警 和泄漏点方位确定的困难等难题。 研究工作首先从 ZigBee 组网技术入手，介绍其特点、关键术语，详细阐述了协议栈 的物理层、MAC 层、网络层及应用层的结构模型和工作过程，深入分析其组网方式、拓 扑结构及协议栈 2006 的实现机制。从网络组建、设备入网、离开等方面对组网算法进行 了重点探讨，并就其动态组网分析了网络的分布式地址分配机制。 在深入研究 ZigBee 2006 协议栈的基础上，分析了协议栈网络层的路由算法，提出符 合实际需求的 “树形+距离矢量”（ Cluster-Tree + AODVjr）路由算法，并完成了树路由 算法的实现和路由建立。 在对 ZigBee 自组网技术及其协议进行深入分析和研究的基础上，提出了一种用于石 化气体泄漏监测预警的系统方案。针对石化行业的环境，从覆盖范围和组网灵活等角度出 发选用树型拓扑来组建网络，给出了网络的体系结构，选择片上系统（SOC）解决方案作 为系统的硬件设计模块，基于 ZigBee2006 协议栈，完成各设备节点的软硬件设计。最终， 成功组建了一个简单树状结构的网络，并实现节点间的数据传输。 该课题方案是无线传感器网络在石化行业泄漏监测预警方面的一次创新性应用，具有 开创性意义，课题中组网方案的完成为无线传感器网络在石化行业中的进一步应用打下了 基础。 关键词: ZigBee，自组网，无线传感器网络(WSN)，泄漏监测预警 The Research of Petrochemical Leak Monitoring And Warning System Based on Technology in Wireless Ad Hoc Network ABSTRACT Wireless Sensor Network(WSN) has been widely used in many fields,sush as environmental monitoring , protection, medical care, military and intelligence lives . It Is a hot spot in the field of research sensor network at home and abroad. At present, WSN in low power based on ZigBee in which designed using the organization technology(ad hoc) is the most suitable technology for the building of WSN, has been receiving more and more attention. Introducing the ad hoc, an innovative solution based on WSN is put forward and then develops a new gas leak monitoring and warning system used for production safety of petrochemical industry. Because WSN is low cost, low power, easy to deploy and great coverage, the system is used for production safety of petrochemical industry. Research starts with network technology of ZigBee, briefly Introduces the characteristics, the key terms, the PHY, MAC, NWK and APS layer of ZigBee protocol stack frame are descri