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1、“安徽合力杯安徽合力杯”安徽工程大学大学生机械、电子创新设计大赛安徽工程大学大学生机械、电子创新设计大赛基于物联网监测平台节点节能的研究基于物联网监测平台节点节能的研究研研 究究 报报 告告申报单位：申报单位：安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院申申 报报 人人：吴玉珏（吴玉珏（自动化自动化11 级级本科生本科生）江江柳（柳（光电光电 12 级级本科生本科生）武武峰峰 (控制科学控制科学 13 级级研究生研究生）桂丽媛（桂丽媛（自动化自动化11 级级本科生本科生）董子汉（董子汉（电子信息电子信息 12 级级本科生本科生）蔡蔡勇（勇（控制科学控制科学 13 级级研究生研究生）指导教师
2、：指导教师：王冠凌王冠凌（副教授）副教授）2014 年年 12 月月“安徽合力杯”安徽工程大学大学生机械、电子创新设计大赛参赛作品I基于物联网监测平台节点节能的研究基于物联网监测平台节点节能的研究【摘要】【摘要】无线传感器网络作为当今前沿的热点研究方向之一， 被认为是对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。其中受节点能量有限并且电池不易更换的限制，节能已经成为无线传感器网络的应用最大的挑战之一。因此如何尽可能的降低能量消耗，延长网络的生存周期，提高网络执行效率，是本课题研究重点。本课题的研究将为推动现代化工业现场大规模使用无线传感器网络作出一定贡献， 有着非常重要的科学意义和应用价值。设
3、计以仓储式为仓储单位的参量、环境进行监测对象，提出了二级网络的构建， 组建一种由传感器终端节点、嵌入式中心节点、控制中心和上位机监控系统等组成监测平台。 其中上位机监控端由连接的控制中心通过 433M 的无线数传电台与各仓储单位间实现远距离通信，实时采集各仓储单位内中心节点的数据信息。同时上位机通过网络节点模式进行远程访问。而各仓储单位内中心节点、传感器节点通过 ZigBee 技术组建物联网。通过网络时间同步技和节点 DVS、DPS 的应用，大大提升了节点的电池电压使用范围，延长电池使用寿命，RFD 节点在巡检周期为 5 分钟平均电流为 1.48mA。【创新点】【创新点】（1）节点：将基于升压
4、降压电感型 DC-DC 模块和分布式电压开关应用于 RFD 节点中，提出一种动态电压调节(DVS)和动态功率管理(DPM)协同处理的方法。指出关断外围模块模式和休眠模式切换的时间阈值，在保证节点实时性前提下，实现 CPU 运行在功耗最低的最佳频率和电压，达到更好的节能效果。（2）系统：构建基于 ARM 的中心节点、路由节点、基于单片机的终端节点和上位机管理软件等组成的仓储内监测平台。（3）时间同步：通过建立温度模型预测计算时间间隔，根据温度对时间的影响通过计算累积时间偏差预测中心节点自校准周期间隔和终端节点自唤醒同步周期间隔， 实现有效减少终端节点空闲侦听的能耗、降低终端节点时间同步执行频率、
5、增加终端节点的休眠时间的目的。“安徽合力杯”安徽工程大学大学生机械、电子创新设计大赛参赛作品1目目录录第 1 章绪论.3 1.1 引言.3 1.2 国内外发展现状与趋势.3 1.3 国内现有技术基础.5 1.4 研究意义. 6 1.5 研究报告的章节安排.6 第 2 章节能技术研究. 8 2.1 节能技术概述. 8 2.2 WPAN 节能策略.11 2.3 DPM 和 DVS 技术.12 2.3.1 DPM 技术.12 2.3.2 基于 DPM 技术的专利. 14 2.3.3 DVS 技术.15 2.3.4 基于 DVS 技术的专利.16 2.4 时间同步技术. 17 第 3 章监测平台技术方案.23 3.1 监测平台设计方案.23 3.2 监测平台节点硬件设计方案.24 第 4 章RFD 节点设计.25 4.1 MCU 模块设计.25 4.2 ZigBee 通信模块设计. 26 4.3 实时时钟模块设计.26 4.4 电源模块设计. 27 4.6 传感器模块设计.30 4.7 电压检测模块. 30 4.8 RFD 模块软件设计. 31 4.8.1 主程序模块.
