无线网络传感器视角下土木工程组织状态检测(2)

　　(2)低速率。根据协议规定的三个无线频段，ZigBee技术也有三个传输速率，分别是Zokbit/s、40kbit/S和250kbit/S，适合在小吞吐量的网络中工作，同时也为低功耗的特性奠定了基础。

　　3 无线传感器网络实现的硬件设计...................... 22-33

　　3.1 总体网络系统结构 ......................22-23

　　3.2 硬件设计 ......................23-27

　　3.2.1 电阻式应变片工作原理...................... 23-25

　　3.2.2 惠斯通电桥 ......................25-26

　　3.2.3 温度补偿...................... 26-27

　　3.3 前端压力测试电路设计...................... 27-29

　　3.4 ZIGBEE终端节点 ......................29-31

　　3.5 网络协调器 ......................31-32

　　3.6 本章小结 ......................32-33

　　4 无线传感器网络实现的软件设计...................... 33-47

　　4.1 总体流程...................... 34-37

　　4.1.1 主节点程序设计 ......................34-35

　　4.1.2 终端节点程序设计...................... 35-37

　　4.2 新网络的建立...................... 37-40

　　4.3 数据的读取 ......................40-42

　　4.4 软件编译平台...................... 42-45

　　4.5 节点物理地址定义...................... 45-46

　　4.6 本章小结...................... 46-47

　　5 土木工程构件状态检测的无线网络...................... 47-62

　　5.1 实验硬件准备工作...................... 47-48

　　5.2 软件调试 ......................48-51

　　5.2.1 STR912主板程序调试 ......................48-50

　　5.2.2 CC2430模块程序调试 ......................0-51

　　5.3 应用无线传感器网络的土木工程...................... 51-61

　　5.4 本章小结 ......................61-62

　　结论

　　本文在对ZigBee技术的网络协议和拓扑结构等方面分析的基础上，提出利用无线传感器技术实现对土木工程中构件的应变测量方案，并设计和实现了前端传感器测量电路及相关硬件和软件的开发，最终通过实验室标准钢梁的测试，实现了构件应变的无线测量，基本达到预期效果。综上所述，本文主要完成的工作有:

　　1.设计并制作了硬件部分的前端压力测试传感器电路板。

　　2.设计编写了读传感器数据等相关软件。

　　3.对成都无线龙公司的ARMRF-STRg12-WZZigBee开发套件进行了硬件和软件的二次开发，使之最终达到预期功能，最终在标准钢梁上完成了对试件应变的实验测试。通过对无线系统测量值、有线应变仪测试值和理论值之间的对比分析，得出传统有线测试值与理论值基本吻合，无线系统测量值与理论值接近，有一定误差，误差随着加载级别的上升而逐渐减小。

　　4.对ZigBee系统在有障碍物和无障碍物两种情况的有效通信距离进行了简单的测试，并得出相应结论，即该系统在两次测试中都达到理论通信距离(10m--100m)，但与最大理论距离有较大误差，且无障碍物情况下的通信状态要远好于有障碍物情况下。

　　1李文仲，段朝玉等.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社，2007.

　　2李文仲，段朝玉等.ZigBee2007/PRO协议栈实验与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社，2009.

　　3吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社，2008.

　　4李善仓，张克旺.无线传感器网络原理与应用[M].北京:机械工业出版社，2008.

　　5姚谦峰，陈平.土木工程结果实验[M].北京:中国建筑工业出版社，2003

　　6顾松年.结构实验基础.北京:地震出版社，1989.

　　7北京教育科学研究院.无线电技术基础[M].北京:人民邮电出版社，2005.

　　8赵阿群，陈少红，找直等.计算机网络基础[M].北京:北京交通大学出版社，2003.

　　9将挺，照成.紫蜂技术及其应用[M].北京:北京邮电大学出版社，2006.

　　10徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言Csl Windows环境编程与应[M].北京:电子工业出版社，2003.