面向居民楼天然气监测的无线传感器网络系统设计与实现

【摘要】：如今天然气作为居家做饭、取暖的主要燃料已经在许多城镇投入使用，天然气给我们带来便利的同时，天然气泄漏问题一直威胁到人们正常的工作和生活。天然气泄漏引发的爆炸事故几乎每年都会发生。爆炸事故往往会引发大面积的坍塌，造成重大经济损失和人员伤亡，社会影响恶劣。 为了解决上述问题，本文设计了一种基于传感器网络的天然气泄露智能监测系统，重点分为两部分，一部分研究该系统中的数据采集协议，解决报警信息的实时传递和节点生存状态的维护问题。提出定向洪泛算法来投递报警信息，该算法将报警信息向汇聚节点的方向广播，并限制广播次数，避免广播风暴产生；使用周期性状态获取的机制来维护节点的生存状态，节点通过收集其他节点周期性传输来的HELLO包来获取这些节点的信息，通过这些信息来发现失效节点，并传递失效报警包。另一部分设计并实现了后端Java Web监控系统，研究采用了B/S架构，SSH框架为主体，Java，JS，Dojo，CSS，HTML5，JQuery，MySQL为支撑的服务器端应用，从而高效，稳定，便捷，智能的对天然气泄漏进行监测和报警。 本文实现了天然气泄漏原型系统，实现了上述数据采集协议和监控系统，并设计实验进行了验证。首先测量了在不同的Wi-Fi干扰环境下穿越墙壁的链路质量，测量结果说明协议能在选定的信道上正常工作。实验结果验证了数据采集协议的正确性。 【关键词】：无线传感器网络 天然气泄漏监控 定向洪泛 数据采集 智能监控
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 主要内容10-11
• 1.4 相关技术11-14
• 1.4.1 无线传感器网络相关技术11-12
• 1.4.2 Java Web 相关技术12-14
• 1.5 论文结构14-15
• 第二章 系统架构设计和平台搭建15-24
• 2.1 系统前端网络架构15-16
• 2.2 系统后台管理监控系统架构16-17
• 2.3 硬件平台17-18
• 2.4 软件平台18-20
• 2.4.1 Code Blocks18-19
• 2.4.2 Flash Programmer19
• 2.4.3 SecureCRT19
• 2.4.4 MyEclipse19
• 2.4.5 MySQL19-20
• 2.5 协议栈选择20-22
• 2.6 相关参数的设定22-24
• 第三章 数据采集协议设计与实现24-36
• 3.1 报警信号的传输24-27
• 3.1.1 监测节点产生报警数据的方式24-25
• 3.1.2 中间节点转发报警数据的方式25-26
• 3.1.3 中间节点维护事件表的方式26
• 3.1.4 传输等级的设定与维护26-27
• 3.2 周期性节点状态维护27-29
• 3.2.1 周期性维护其他节点的生存状态28-29
• 3.2.2 周期性维护自身节点的传输等级29
• 3.3 数据包的设计29-30
• 3.4 协议实验结果与分析30-36
• 3.4.1 定向洪泛算法的验证30-33
• 3.4.2 周期性节点状态维护机制的验证33-36
• 第四章 管理监控系统设计与实现36-63
• 4.1 系统架构部署36-37
• 4.2 系统模块设计37-59
• 4.2.1 系统横向功能模块设计38-51
• 4.2.2 系统纵向模块设计51-59
• 4.3 系统实现59-63
• 4.3.1 主要类介绍59-61
• 4.3.2 程序运行截图61-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 发表论文和参加科研情况说明69-70
• 致谢70

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