基于数据融合的通信机房环境监控无线传感网络设计与实现-控制科学与工程专业论文.docxVIP

中文 中文摘要 重庆大 重庆大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE VI 摘 要 随着信息技术的不断发展和广泛应用，越来越多的通信机房（站点）应需而 建。但是在我国漫长的边境线上，由于环境恶劣、山高路远、成本原因，边防部 队建设的通信机房（站点）很多都无人值守，缺乏有效监控；即使条件稍好的站 点，也多采用传统监控模式，费时费力，成本高昂。众所周知，在通信链路中， 通信机房（站点）处于运行的枢纽和核心，不能出现任何问题或故障。然而现实 情况是，因为温度、湿度、水侵、雷击等环境因素以及人为破坏造成的边防通信 机房（站点）损坏时有发生，给边防通信指挥带来极大危害，影响整个边境安全。 因此采用新的方法和技术来解决边防通信机房（站点）环境监控中存在的问题并 提高其工作效率迫在眉睫。 无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）技术在环境监控方面的研 究和应用，为解决边防部队通信机房（站点）环境监控问题带来可能。WSN 将传 感器技术、分布式信息处理技术、无线通信技术、嵌入式技术和现代网络技术等 综合集成，通过微型传感器节点，以自组多跳的方式组网，将实时监测、感知和 采集的各种信息利用无线方式传送到用户终端，从而实现对远程目标的有效监控。 WSN 具有自动组网、分布广、高冗余、流量不均衡、拓扑易变化、节点能力受限 等特点，在偏远的无人值守通信机房（站点），经常补充节点电池能量是不现实的。 因此采用一种合理的数据融合算法，增强数据收集准确性，提高数据收集效率， 延长网络生存周期成为研究的重点。 本文以此为研究背景，从无线传感器网络在机房环境监控方面的应用出发， 立足边防部队通信机房（站点）实际，认真分析了现阶段环境监控方面的现状和 不足，提出采用无线传感器网络方式进行系统设计。为解决无线传感器网络系统 存在的能量和效率问题，详细分析比较了几种数据融合(Data Fusion)算法，选取基 于数据融合树路由协议并加以改进。通过研制构建由 30 个传感器节点、中继节点 和网关节点组成的无线传感器网络原型系统，实现对环境参数实时感知、传输和 查询。同时在构建的原型系统基础上，进行了监控系统平台、串口通信、数据库 设计和部分实现。最后为验证设计效果，通过多次模拟仿真和现场测试，数据结 果表明采用优化后的数据融合树路由协议算法，能够有效解决无线传感器网络系 统不足，满足设计要求，达到预期效果。 关键词：无线传感器网络，数据融合，环境监控，通信机房（站点） 英文摘 英文摘要 重庆大 重庆大学硕士学位论文 III III PAGE PAGE IV ABSTRACT With the sustainable development and wide application of information technology, more and more communication rooms or sites are building. But for the borderline of our country, most of frontier forces’ communication rooms are unattended operation and lack of effective monitoring, due to the reasons of environment and costing. Even for the good sites’ condition, it also adopts the traditional monitoring mode, which will cost much the time and costing. It is well-known that communication rooms must not occur any problems or malfunctions because they are often as hub and core in communication link. However, the fact about environmental factors, such as, temperature, humidity, water invasion, struck by lightning and artificial destruction will bring great harm for border communication command, even influence border security. Therefore, it is necessary adopt new methods and techni