野外油气管道监测的无线传感器网络协议研究与设计

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1、南京理工大学硕士学位论文野外油气管道监测的无线传感器网络协议研究与设计姓名：胡炎华申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：杜国平20070708南京理工大学硕士学位论文野外油气管道监测的无线传痦器网络协议研究与设计摘要本文以野外油气管道监测应用为设计目标，研究适合于该应用背景的无线传感器网络协议体系，提出了适合线型拓扑结构的无线传感器网络协议(wP—u's：WSNProtocolforLinerTopologicalSturcmre)，并在KeilC集成开发环境下，以CC2420射频芯片和C8051F121为载

2、体，设计WP．LTS协议栈程序。针对野外油气管道监测应用背景，WP-LTS协议体系给出了一系列问题的解决方案，包括节点布置方案、独立于应用的数据融合机制、网段划分方法、预约协同工作机制、时间同步和延迟补偿方法以及功率控制方案等。WP．LTS协议栈设计包括层次功能划分、各层规范定义、接口定义和算法设计等。WP—LTS协议栈层次主要包含应用层、网络层、数据融合层、MAC层和物理层；各层规范的核心内容是各层原语的语法定义和相关功能的实现；算法设计为相关的功能提供实现的步骤。本文采用函数调用的方法来构建WP．LTS协议栈

3、，层与层之间采用函数调用来传递数据包或数据结构。协议栈中每一层的功能分别由一个子文件实现，该子文件利用下一层子文件提供的服务接口，实现本层协议的功能，并为上一层协议提供服务接口。线型无线传感器网络具有广阔的应用背景，针对线型拓扑结构所具有的特点，WP．LTS协议栈提供的协议解决方案具有针对性强、高效、简洁等特点。关键词：油气管道监控，无线传感器网络，线型拓扑结构，协议栈南京理工大学硕士学位论文野外油气管道监测的无线传感器网络协议研究与设计AbstractThegoalofthisthesisistogiveasc

4、hemeontheapplicationofwirelesssensornetworkinthefieldofsupervisionofoil＆gaspipeline．BasedOndeeplyresearchoftheapplicationbackground，WeintroduceallCV,／wirelesssensornetworkprotocolstacksystemnamed‘'Wireless鸵IIsornetworkProtocolforLineTopologicalSlxucttire'’．‘'

5、WP-LTS”forshorted．ThenwerealizetheWP-LTSstackundertheKeilCIntegratedDevelopmentEnvironmentbased011RFchipCC2420andmicroprocessorC8051F121．WP-LTSprotocolstackputsforwardaseriesofsolutionsfortheapplicationfiledof0il&gaspipelinesupervision，includingtheSaISOrnodel

6、ayotltscheme，theadaptiveapplicationindependentdataaggregationapproach，thesegmentationofnetworksmethod，theteamworkmechanism,timesynchronizationmechanism,timedelaycompensationmethodandeffectivepowercontrolapplication．ThecontentsoftheWP-LTSstackdesignincludeprot

7、ocolstackleveldesign，specificationofeachlayer,interfacedefinitionbetweenlayersandalgorithmdesign．Wechoosethefive-layersⅡ1lcmresastherudimentof0111"protocolstacksystem,includingphysicallayer,MACLayer,AIDAlayer,networklayerandapplicationlayer．TheCOlecontenlsofs

8、pecificationincludethesemanticsoftheprimitive8andrealizationoftherelatedfunctions．Algorithmdesignsmainlyincludechannelaccessingcontrolalgorithm,transmittingpowercontrolalgorithmandrouting