物联网感知层无线通信系统的设计与应用

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物联网是新一代信息技术的重要组成部分,应用广泛,遍及众多领域。它由感知层、网络层和应用层组成,其中感知层无线通信是物联网中通信的起点,起着非常重要的作用。本文是在感知层无线通信系统应用越来越广泛,通过对当前的无线通信技术进行研究,针对低成本、低功耗、组网灵活、需要大数量与因特网互联的无线通信节点的应用需求,实现出一种基于ZigBee和GPRS通信技术的感知层无线通信系统。   本文首先研究了物联网感知层无线通信技术的发展现状,分析了系统需求,提出了系统设计方案:系统选用先进的ZigBee技术构建感知层本地无线网络,结合GPRS网关实现感知层本地无线网络与因特网的互联,最终实现客户端软件通过因特网与本系统进行通信。在此基础上,本文完成了短距离无线通信节点和远距离无线通信网关的软硬件设计,并提出ZigBee双网关的创新设计理念,有效提高了系统稳定性。为了验证系统的实用性,结合实际需求,将该系统应用在城市路灯照明领域,设计出智能路灯控制系统的实验平台,为解决路灯领域存在的管理问题、监控问题和节能问题提出一种科学的解决方案。最后,本文完成了具有客户端功能的上位机测试平台的设计,并使用该测试平台对本系统进行功能测试和性能测试,验证系统是否达到既定的设计目标。   本次实现的感知层无线通信系统的设计初衷是面向应用的,采用模块化的软硬件设计思想具有结构简单清晰、方便二次开发等特点;采用ZigBee和GPRS相结合的实现方式使得本系统具有组网灵活、无线多跳、远距离通信、运营成本低廉和实用等特点。目前的物联网感知层更需要低成本、低功耗、低速率和高灵活性的无线传输系统,因此本次设计满足感知层的应用需求,对物联网的推广具有现实意义。
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