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随着现代建筑的发展,对于建筑物空气品质的测试要求越来越高,而采用传统的测试手段却越来越不方便。随着技术的成熟,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)在建筑环境测试中有着很大的优势。
无线传感器网络是随着传感器技术、微电子技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术的进步而发展起来的,无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络。
本项目首先开发了无线传感器网络的节点电路。在综合比较后,决定硬件设计核心芯片采用集微处理器、无线收发模块利天线于一体的无线微处理器模块JN5139。该模块内部还集成了目前无线传感器网络中的主流通信协议ZigBee协议,提供了很多API接口函数,便于节点驱动程序的开发。这里采用树型拓扑结构,开发了Router和Coordinator两种节点的驱动程序。
其次,从基站位置和路由算法的优化两方面进行了WSN能量优化方面的研究。推导出了基站位置优化的目标函数,并用微粒群算法进行了优化;在LEACH路由基本算法的思想上,提出了BSC—LEACH路由算法。在继承了LEACH算法优点的同时,解决了LEACH算法节点通信量和计算量过大的问题。
最后,为了验证系统的功能,用开发出的节点组建了一个小型无线传感器网络,进行了温湿度采集系统软件的编制并用于VAV空调实验室的检测,井实现了远程查询无线传感器网络内节点温湿度数据的功能。实验址明了所开发系统的有效性。