面向物联的袋式除尘器监测系统设计.docx

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面向物联的袋式除尘器监测系统设计

密级：

公开

NANCHANGUNIVERSITY

学士学位论文

THESISOFBACHELOR

（2011年—2015年）

题目面向物联的袋式除尘器检测系统设计

学院：

信息工程学院系：

自动化系

专业班级：

测控技术与仪器112班

起讫日期：

2015.3.1——2015.6.2

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

南昌大学

学士学位论文原创性申明

本人郑重申明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。

本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在年解密后适用本授权书。

本学位论文属于

不保密□。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

日期：

导师签名：

日期：

面向物联的袋式除尘器监测系统设计

专业：

测控技术与仪器学号：

5801211098

学生姓名：

陈鹏指导教师：

张宇

摘要

袋式除尘器内部布满了管道与阀门，为了实时了解袋式除尘器的工作状况，以及在出故障时及时发现问题，需要在袋式除尘器内部增加监测系统。

以ZigBee为核心的无线传感网络系统具有短延时，低功耗，低成本，高可靠，高安全，网络容量大，网络自组织自愈的特点。

本系统采用TI公司基于ZigBee协议研发的芯片CC2530，以及配套的协议栈Z-Stack，结合所需的传感器，实现数据采集，数据无线传输的功能。

论文将会简要介绍ZigBee的框架，以及各层功能，将会涉及到一些基本概念。

然后介绍TI公司的协议栈Z-Stack，主要包括OSAL（操作系统抽象层）的运行机理，各个文件的作用，最后会以按键为例描述事件的触发流程。

接着介绍硬件系统设计，这部分主要参考TI公司官网提供的设计参考库。

最后介绍如何利用CC2530和Z-Stack组建一个用户体验好的基础无线传感网络。

这个无线传感网可以实现以下功能：

数据传输，终端节点休眠，节点入网控制，网络自组织自愈，设置网络地址，配合上位机显示网络结构。

关键字：

ZigBee；Z-Stack；CC2530；休眠；入网控制；设置网络地址；显示网络结构

DesignofBagfiltermonitoringsystemforInternetofthings

Abstract

Thebagfilterisfilledwithpipelineandvalve,soweshouldincreasethemonitoringsysteminthebagfiltertoknowtheworkingstatusofitintimeandpresenttheproblemwhenitbreaksdown.

Thewirelesssensornetworksystem,whichbasedonZigBee,hasthefeaturesofshortdelay,lowpowerconsumption,lowcost,highreliability,highsecurity,networkselforganizationandself-healingofnetwork.

ThesystemusesthesupportingprotocolstackZ-StackandthechipCC2530,whichisresearchedanddevelopedbasedonZigBeeprotocol,combiningwiththerequiredsensorfordataacquistionandwirelesstransmissionfunction.

ThepaperwillbrieflyintroducetheframeworkofZigBeeandthefunctionofeachlayer,itwillinvolvesomebasicconcept.

ThenitwillintroducetheZ-StackprotocolstackofTIcompany,includingtheworkingmechanismofOSAL（operatingsystemabstractinglayer）,theroleofeachfileandtakethekeyasanexampletodescribetheeventtriggeredprocess.

Thenitwillintroducethehardwaresystemdesign,whichmainlyconsultthereferencelibraryprovidedbyTIcompany’swebsite.

Finally,itwillintroducehowtobuildagooduserexperiencebasewirelessseniornetworkwithCC2530andZ-Stack.Thewirelesssensornetworkcanachievefollowingfunctions:

datatransmission,enddevicedormant,accessnetworkcontrol,networkself-organizationselfhealing,setnetworkaddress,coordinatewithPCdisplaynetworkstructure.

Keyword:

ZigBee；Z-Stack；CC2530；enddevicedormant；accessnetworkcontrol；

displaynetworkstructure

第一章绪论

1.1引言

ZigBee是一种新兴的短距离，低速率无线网络技术。

诞生之初主要用于工业自动化控制的数据传输，后来逐步向智能家居，智能楼宇，疾病监控，健康管理，远程控制等领域拓展。

1.2ZigBee的发展与现状

ZigBee联盟成立于2001年，于2004年发布了ZigBee协议规范（ZigBeeSpecification），ZigBee2004，这个版本的协议有许多漏洞。

在2006年，ZigBee联盟又推出了ZigBee2006，这个版本的协议比较完善。

在2007年，ZigBee联盟又在06版的基础上推出了新的协议规范ZigBee2007/PRO。

这个版本的协议具有网络自组织、自愈，低功耗，低成本等优点。

ZigBeeSpecification是目前应用最广的协议。

2009年3月，又推出ZigBeeRF4CE。

它专门为简单，双向，点对点控制的应用而设计。

它不要求实现ZigBee协议那样的全功能网状网络结构，对存储空间的要求低，简单的点对点网络结构使得设计和测试都更简单，从而可以快速的应用到项目中。

2013年3月，ZigBee联盟推出了第三套规范——ZigBeeIPSpecification。

ZigBeeIP是第一个基于IPv6全无线网状网络解决方案的开放标准，为控制低功耗、低成本的装置提供无缝衔接的互联网连接。

它可以将许多不同的设备接入到同一个网络中。

它专门为即将到来的ZigBeeSmartEnergyversion2提供支持。

ZigBee的实现方案主要有三种：

ZigBeeRF+MCU；ZigBee协议栈芯片+外挂芯片；单SOC。

第一种指的是用ZigBee无线收发器配合单片机来实现，优点是超低功耗；第二种是用集成了2.4G无线射频收发和微处理器功能的专用芯片，外加一款起提高系统性能或者降低专用芯片负担作用的芯片来实现，优点是灵活性大，上市快；最后一种是指ZigBee射频和单片机以及Flash存储三部分