基于无线传感器网络的监测系统研究的开题报告

基于无线传感器网络的监测系统研究的开题报告

一、研究背景

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）又称为传感器阵列网络，是由若干个分布在监测区域内的微型传感器节点组成的无线

网络系统。传感器节点通过无线通信技术与信息处理单元进行连接，可

以实现对被监测目标的自动感知、监测和管理。随着传感器、微处理器、通信技术和网络技术等的快速发展，WSN已成为新一代监测和控制系统

的重要组成部分，得到了广泛的研究与应用。

二、研究目的

基于无线传感器网络技术，研究并设计一种高效、稳定、可靠的监

测系统，能够实现对大型区域内的温度、湿度、光照等信息的定期监测、传输，并能便捷地实现数据分析、管理和应用，为实际应用提供有力的

技术支撑。

三、研究内容

1. 设计并实现传感器节点及其硬件系统，包括传感器的选择、接口

电路设计、通信模块等。

2. 开发节点间通信协议，实现传感器数据的采集、传输、处理和存储，保证数据的可靠性和准确性。

3. 建立数据分析模型，对监测得到的数据进行分析，提取有效数据，并提供可视化展示方式，实现数据的实时监测和管理。

4. 对整个系统进行性能测试与分析，对系统在不同条件下的性能进

行验证，包括系统的传输速率、效率、节点之间的通信协议等。

四、研究意义

1. 采用WSN技术设计的监测系统，具有多样化、低成本、低功耗、易部署等优点，具有广泛的应用前景。

2. 进一步推动了WSN技术的研究与发展，为无线传感器网络在物联网、智能城市、大数据等领域的应用提供了有力的支撑。

3. 为生产监测、环境监测、农业监测等领域提供了便捷、高效、准

确的监测手段，有利于优化生产和管理效率，减少生产成本和环境污染。

五、研究方法

1. 研究文献调研：对WSN技术、节点设计、通信协议、监测系统等方面的国内外研究成果和现状进行综述和分析，做到对WSN技术的基本原理、特点、优势和现有的问题有深入的了解。

2. 硬件系统设计：根据要求，选定合适的传感器组合、微处理器及

通信模块，按照设计要求进行设计，测试获得传感器的数据，通过节点

通信模块进行数据传输。

3. 通信协议设计：参考已有的通信协议，进行改进，实现节点之间

的数据通信、数据传输和数据处理等功能。

4. 数据分析：通过对实时监测的数据进行处理和分析，提取有效信息，并建立文本化和可视化的展示方式，实现管理和应用。

5. 性能测试与分析：对系统进行模拟实验和现场实验，对系统的传

输速率、效率、节点之间的通信协议等进行性能测试和分析。

六、预期结果

1. 实现完整的基于WSN技术的监测系统，包括传感器节点、通信模块、通信协议和管理界面等。

2. 获得实时、准确、可靠的监测数据，并实现数据的存储、管理和

应用。

3. 对系统的性能进行测试与分析，验证其在不同条件下的性能表现，得出合理的改进意见。

七、研究进度安排

1. 第一周：文献调研，并制定研究计划和任务分配。

2. 第二周至第五周：进行传感器节点的设计制作和程序开发。

3. 第六周至第九周：开发节点间通信协议，实现数据采集、传输、处理和存储。

4. 第十周至第十二周：建立数据分析模型，并实现数据可视化展示和管理。

5. 第十三周至第十四周：对系统进行性能测试和分析，并改进系统的性能表现。

6. 第十五周至第十六周：撰写论文并进行修改和完善。

八、参考文献

1. Yaghoub Rahimi, Giancarlo Fortino, Hassan Ghasemzadeh, Mohammadreza Karami. A survey on wireless sensor networks for healthcare: protocols, algorithms, and applications[J]. Computer Networks, 2016, 106: 167-194.

2. 付国杰, 马明哲, 朱明. 基于传感器网络的大型温度监测系统设计[J]. 仪器仪表学报, 2018, 39(06): 1674-1684.

3. Yuanyuan Zhang, Shiyan Yin, Yijun Mo. Temperature monitoring and fault diagnosis for subway electricity substation based on wireless sensor networks[J]. Computer Communications, 2019, 149:116-126.

4. Yanchi Liu, Liu Yang, Zihan Han. A Low-Cost Wireless Sensor Network System for Energy-Efficient Smart Buildings[J]. Sensors, 2018, 18(7): 2181.