基于microduino的无线传感器网络数据汇聚器的研究与实现

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：004学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：基于Microduino的无线传感器网络数据汇聚器的研究与实现论文作者：金启芃领域：Arduino技术指导教师：侯义斌教授论文提交日期:2016年6月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201325027密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于Microduino的无线传感器网络数据汇聚器的研究与实现英文题目：THEDESIGN

2、OFSINKNODEINWIRELESSSENSORNETWORKBASEDONMICRODUINO论文作者：金启芃领域：软件工程研究方向：Arduino技术申请学位：工程硕士专业学位指导教师：侯义斌教授所在单位：软件学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：金启芃日期：2016年6月1日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：金启芃日期：2016年6月1日导师签名：侯义斌日期：2016年6月日摘要摘要随着嵌入式技术、单片机技术与无线通信技术的快速发展，无线传感器

4、网络（wirelesssensornetwork，WSN）技术也发展成熟并广泛应用于各个领域。无线传感器网络的发展改变了交通、医疗、勘探、安全、国防等诸多领域的发展现状，以全新的传感器技术和无线通信技术带动传统产业实现新的突破。数据汇聚器是无线传感器网络中的重要设备，近年在研究应用中常使用ARM、FPGA、DSP等高级技术设计实现，成本较高难以普及应用。新兴的Arduino技术及相关设备具有低成本、易实现等特点，本文主要研究使用Arduino技术与Microduino模块实现无线传感器网络数据汇聚器。本

5、文着重研究了面向室内环境监测等应用的WSN数据汇聚器的设计与实现，并对系统进行了实地测试，在对实验结果进行分析后论证了其应用价值。本文遵循嵌入式系统开发流程并结合设计目的，使用延续了Arduino技术特点的新式Microduino硬件搭配Zigbee技术与GPRS网络技术，以降低成本、降低功耗为目的提出了一种WSN数据汇聚器的设计方案。本文以高性价比的Microduino模块搭建了WSN数据汇聚器，既降低了成本也继承了Arduino技术易于实现的特点。在功耗较高的情况下设计了一种面向特定数据的基于数据相

6、似性分析的节能算法以降低系统整体的功耗。本文以室内环境监测为应用背景，对汇聚器进行了设计，包括硬件设计与选型，软件设计与实现，系统测试与结果分析等工作。该汇聚器使用Microduino-Core+模块作为控制器连接Zigbee模块与GPRS模块进行无线数据收发和处理，成功实现了WSN应用中数据的采集、汇聚与互联网接入。本文借助Core+模块、Zigbee模块与GPRS模块的睡眠功能，在软件设计中加入了一种基于数据相似性的节能算法降低了功耗。本文针对室内应用场景以温湿度传感器与光照强度传感器为例进行了汇聚

7、器的功能测试与无线通信测试，并设计了测试方案对比电量消耗计算出节能算法的实际效率。最终实现了数据汇聚器的功能并通过实际测试验证了其应用价值，达到了研究目的。关键词：无线传感器网络；汇聚器；Microduino；ZIGBEE；GPRS。IAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofEmbeddedtechnology,singlechipandwirelesscommunication,wirelesssensornetwork(WSN)technologyisgro

8、wingmatureandhasbecamewidelyusedinmulti-field.Thedevelopmentofwirelesssensornetworkchangesthedevelopmentsituationintraffic,medicaltreatment,prospecting,safetyandnationaldefense.Drivingtheconventionalindustriesbythelatestse