【摘要】： ZigBee技术是最近几年发展起来的低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、易应用的近距离双向无线通信技术,可应用于工业控制、医疗监护、交通监管、智能家居等场合。 无线传感器网络就是由部署在监测区内的大量微型传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息,并发送给观察者。 本文主要介绍基于ZigBee技术的无线传感器网络技术应用于桥梁检测系统。该系统是在列车按正常速度通过桥梁时,在不会使行车和设备增加任何限制条件的情况下,对桥梁的动载性能进行监测的便携式仪器。设计内容包括三个数据采集站——速度测量装置、竖向挠度测量装置和横向位移、横向位移加速度采集装置的硬件设计、软件设计以及ZigBee无线传输方案设计。通过对几种无线传输技术的比较,得出利用ZigBee技术实现无线传输是最合理、经济的通信方案,最终采用ZigBee技术实现低成本、低功耗的无线数据通信。 通过进行ZigBee无线组网的测试以及检测系统的现场试验,并对试验数据进行分析,结果表明:该系统完全满足设计要求,可以准确地对列车运行速度、跨中竖向挠度、横向振动加速度进行测量,测量所得数据通过ZigBee无线通讯技术传输到中心采集站或笔记本电脑,进行时域分析和频域分析,最终给出桥梁结构变化的判定和横向刚度指标的判定,从而有效地保证了桥梁监测的实时性和准确性。 【关键词】：ZigBee 无线传感器网络技术 检测系统
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP274
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.211138
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 无线传感器网络的发展10-11
• 1.2 无线传感器网络的特点、应用现状及前景11-13
• 1.2.1 无线传感器网络的特点11-12
• 1.2.2 无线传感器网络的应用现状及前景12-13
• 1.3 zigBee技术的发展13-14
• 1.4 ZigBee技术的特点和应用14-15
• 1.4.1 ZigBee技术的主要特性14-15
• 1.4.2 ZigBee技术的应用15
• 1.5 课题来源、研究内容及目的15-17
• 第二章 无线传感器网络技术17-25
• 2.1 无线传感器网络的介绍17-23
• 2.1.1 无线传感器网络的概念17
• 2.1.2 无线传感器网络的系统架构17-19
• 2.1.3 传感器节点的结构19-20
• 2.1.4 无线传感器网络的体系结构20-22
• 2.1.5 无线传感器网络的关键技术22-23
• 2.2 基于ZigBee的无线传感器网络23-25
• 2.2.1 无线传感器的构建23
• 2.2.2 无线传感器网络的构建23-24
• 2.2.3 关键技术难点24-25
• 第三章 ZigBee技术25-30
• 3.1 ZigBee概述25-28
• 3.1.1 ZigBee技术和IEEE802.15.4标准25
• 3.1.2 ZigBee网络中的设备25-26
• 3.1.3 ZigBee的网络拓扑26-27
• 3.1.4 ZigBee的协议架构27-28
• 3.2 几种无线传输技术及其比较28-30
• 第四章 基于ZigBee无线组网的桥梁检测系统30-50
• 4.1 系统的组成32
• 4.2 工作原理32-34
• 4.2.1 工作原理32-33
• 4.2.2 关键技术33-34
• 4.3 工作流程34
• 4.4 系统总体设计34-37
• 4.4.1 列车速度测量装置的设计34-35
• 4.4.2 挠度测量装置的设计35-36
• 4.4.3 振动测量装置的设计36-37
• 4.4.4 电能问题37
• 4.5 计算分析软件结构的设计37-40
• 4.5.1 软件系统的编制38
• 4.5.2 计算分析软件主要构成38-40
• 4.6 硬件设计40-44
• 4.6.1 处理器的选择41-42
• 4.6.2 换能器的选择42-43
• 4.6.3 无线通信芯片的选择43-44
• 4.7 软件设计44-50
• 第五章 试验与试验数据分析50-61
• 5.1 无线组网通信试验50
• 5.2 竖向挠度测试装置试验50-52
• 5.3 现场试验数据及处理52-59
• 5.4 现场实验结果分析59-61
• 结论与展望61-62
• 参考文献62-65
• 就读硕士学位期间的研究成果65-66
• 致谢66