ZigBee無線傳感器蔗糖制煉監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的研究.pdf

1、蔗糖制造業(yè)是廣西經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),而現(xiàn)有的蔗糖生產(chǎn)線尤其是影響著糖產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的制煉生產(chǎn)線,其數(shù)字化、信息化、智能化水平仍然較低,由此造成的人力、物力、財力均有不同程度的浪費。因此,開發(fā)數(shù)字化、信息化、智能化的制煉生產(chǎn)線是非常必要的。本文依托于我校與來賓東糖集團合作研發(fā)的項目—“甲糖煮糖自動控制系統(tǒng)”,參與開發(fā)了用于檢測糖液過飽和度的“蔗汁晶化過飽和度微波感應(yīng)在線檢測器”(專利號:ZL200720079801.7),并針對蔗糖制煉生產(chǎn)線

2、上環(huán)境惡劣、監(jiān)控點數(shù)量多、長時間工作制等特點,首次將ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到蔗糖生產(chǎn)監(jiān)控領(lǐng)域,設(shè)計了基于ZigBee無線傳感器的蔗糖制煉生產(chǎn)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
　　本文首先對現(xiàn)有的可應(yīng)用于構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的幾種短距離無線通信協(xié)議進行了分析,確定了具有低功耗、通信可靠、網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強以及成本低廉等特點的ZigBee技術(shù)作為設(shè)計蔗糖制煉生產(chǎn)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的方案。接著對Texas Instruments公司的基于

3、ZigBee2006標準的協(xié)議棧Z-Stack進行了剖析,并對Z-Stack中的網(wǎng)絡(luò)地址分配與尋址,節(jié)點綁定的過程與步驟,路由選擇機制以及路由維護,信道配置等功能的實現(xiàn)進行了深入的研究。針對制煉生產(chǎn)線上無線電波傳輸環(huán)境較復雜的情況,利用路徑損耗模型分析了不同路徑損耗指數(shù)下的信號覆蓋范圍,由此確定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間的通信距離,為實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。在硬件設(shè)計上,根據(jù)生產(chǎn)線對監(jiān)控網(wǎng)

4、絡(luò)的需求,開發(fā)了數(shù)據(jù)采集節(jié)點、控制節(jié)點、路由器和具有GPRS模塊的ZigBee協(xié)調(diào)器,對各硬件模塊如微處理器模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊及外圍電路進行了設(shè)計。在軟件設(shè)計方面,實現(xiàn)了基于Z-Stack協(xié)議棧的協(xié)調(diào)器、路由器、數(shù)據(jù)采集節(jié)點、控制節(jié)點以及GPRS模塊的軟件設(shè)計。包括網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點的加入、網(wǎng)絡(luò)地址分配、數(shù)據(jù)的采集以及通信、路由的管理以及GPRS數(shù)據(jù)的收發(fā)等等;針對ZigBee協(xié)調(diào)器移植了μC/OS-II操作系統(tǒng),設(shè)計了AR