试述温湿度基于无线传感器网络技术高速公路隧道智能温湿度监测系统设计

摘要：进入21世纪以来，伴随着我国经济的快速增加和交通事业的进展，为了能更好的支持经济的高速进展，全国的高速公路也进入了建设的高峰期，总里程已经突破8.5万公里。高速公路里程的快速增加给高速公路的日常管理带来了很大的挑战，特别是对高速公路隧道的管理与检测。高速公路中的隧道数量多、里程长且事故发生率较高，这是高速公路管理中的一大难题，所以隧道情况实时检测就成为高速公路隧道管理中的一个重要组成部分。高速公路中隧道检测系统的检测对象主要包括：隧道温度、隧道湿度、隧道道路图像、隧道一氧化碳含量和风速等对象，经过认真浅析，本论文选择的是隧道温湿度的采集，而温湿度是判断隧道火灾是否发生的重要依据。本论文针对高速公路的里程长、检测范围分布较广等特点提出并设计的一种基于无线传感器网络技术的高速公路隧道温湿度检测系统。无线传感器网络技术是多学科交叉的新兴、热点探讨领域，综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、通信技术等多项前沿技术，可以实时的感知、采集、处理和传输覆盖地理区域内感知对象的检测信息。伴随着电子信息技术与通信技术的快速进展，无线传感器网络技术也更加成熟、实用，被广泛运用于各个领域和行业。与传统的检测系统相比，无线传感器具有采集的数据更准确、检测范围更广、系统造价更低、采集设施部署更灵活等优势，这些优点系统非常适用于高速公路行业。论文首先以课题的探讨背景和运用情况入手，简要的介绍了无线传感器网络技术的国内外探讨、运用情况以及主要的支撑技术。其次，根据高速公路的特点提出检测系统的整体设计案例，设计案例包括：系统的系统结构、系统的技术案例。确定了传感器节点和汇聚节点所采取的操作系统分别为TinyOS系统和Linux系统。第三，确定传感器的节点设计，节点由处理器，无线网络、传感器以及能量供应等相关模块组成，这四个模块是相辅相成，只有每一个部分都是最优设计，才能集成一个性能优越的传感器节点。第四，完成汇聚节点引导加载程序的构建以及Linux系统的移植，根据系统和硬件的需要对系统的代码进行修改，实现系统的良好运转。第五，浅谈网络设备驱动程序实现的历程，保证网络设备能被系统正常识别，完成数据的收发工作。第六，对隧道温湿度检测系统进行测试，测试分为：节点数据的采集测试、数据传输测试以及汇聚节点的运转测试，对检测系统进行性能浅析，确认采集数据的准确性。本论文最后对整个系统进行总结，浅析系统的优缺点，明确系统需要改善的地方，使其能更好的适用在实际工作环境中。关键词：无线传感器网络论文温湿度检测论文隧道论文

摘要4-6

Abstract6-10

第1章 绪论10-17

1.1 探讨背景及作用10-11

1.2 运用情况11-13

1.3 无线传感器网络技术近况13-16

1.3.1 支撑技术13-14

1.3.2 节点技术的探讨情况14-15

1.3.3 国内外环境检测系统的探讨近况15-16

1.4 文章的主要内容与写作安排16-17

第2章 隧道温湿度检测系统总体设计案例17-21

2.1 系统的系统结构17-18

2.2 所采取的技术案例18-21

2.2.1 网络节点18-20

2.2.2 选择节点操作系统20-21

第3章 隧道温湿度检测系统传感器节点设计21-34

3.1 节点硬件平台的设计21-24

3.1.1 处理器模块21

3.1.2 传感器模块21-23

3.1.3 供电模块23-24

3.2 设计节点软件24-34

3.2.1 SHT11程序24-29

3.2.2 通讯程序29-34

第4章 汇聚节点引导加载程序的构建34-46

4.1 U-BOOT启动34-35

4.1.1 stage12534

4.1.2 stage22634-35

4.2 实现U-BOOT移植35-43

4.2.1 基本开发板配置35-38

4.2.2 修改U-Boot代码38-41

4.2.3 配置DK6410开发板参数和命令41-43

4.3 编译和烧写U-BOOT43-46

第5章 汇聚节点嵌入式LINUX系统移植46-54

5.1 参考板中BSP的代码浅析46-47

5.2 内核移植47-50

5.2.1 描述机型47-48

5.2.2 硬件平台I/O总线地址空间映射48-49

5.2.3 head文件的编写49-50

5.2.4 设置Flash分区50

5.3 配置和编译系统内核50-52

5.4 建立LINUX系统根文件系统52-54

5.4.1 编译BusyBox52

5.4.2 配置文件系统52-54

第6章 浅谈网络设备驱动程序实现的历程54-60

6.1 LINUX硬件驱动程序浅谈54-56

6.2 驱动程序的实现56-60

6.2.1 网络设备注册与初始化56-58

6.2.2 实现打开和关闭网络设备58-60

第7章 隧道温湿度检测系统测试60-65

7.1 测试传感器节点的数据采集60-61

7.2 测试汇聚节点的运转61-64

7.3 无线传感器网络系统整体测试64-65

总结65-66