基于无线传感器网络的分布式温度控制系统要点讲解.doc

目 录 1文献综述 2 1.1 无线传感器网络相关技术 2 1.1.1无线传感器网络特点 2 1.1.2无线传感器网络体系结构 2 1.1.3无线传感器网络的特点 4 1.1.4无线传感器网络通信技术 5 1.2分布式协调控制系统 7 1.2.1分布式控制系统的架构 7 1.2.2现场总线技术 8 1.3空调控制系统 10 1.3.1变风量空调控制基本原理 10 1.3.2变风量空调控制基本方法 13 2课题背景及开展研究的意义 14 2.1课题背景 14 2.2开展研究的意义 15 3研究内容、预期目标及研究方法 16 3.1研究内容 16 3.1.1分布式温度传感器软硬件实现 16 3.1.2变风量式空调系统的控制方法 16 3.1.3多个空调的分布式控制 16 3.2预期目标 17 3.2.1开发出有效的控制算法并利用Fluent软件进行流体应用验证 17 3.2.2对整个系统软硬件进行实现并实际应用于工业场合 17 3.3研究方法 18 3.3.1基于Zigbee的无线传感器网络通信 18 3.3.2对非线性时滞空调系统的控制 20 3.3.3基于CAN总线的分布式空调控制 22 3.3.3利用协调编队思想实现多个空调的有效联合控制 22 4进度安排 25 参 考 文 献 26 1文献综述 1.1 无线传感器网络相关技术 1.1.1无线传感器网络特点 近年来，随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanism System，MEMS）、片上系统（SOC，System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。1.2Km。 (3)Profibus由欧洲ISP(interoperable System project)组织推出。它是一种多主多从的令牌网络，物理层采用EIA485，数据链路层采用分布式令牌协议，每一个系统允许最多4个网段，每个网段可挂接32个节点。Porfibus自1989年问世以来，其严格的定义和完善的功能成为开放式系统的典范。 (4)FF基金会总线由ISP和World FPI组织合并而成的FF组织推出。FF网络除了应用层!数据链路层和物理层之外，还增加了用户层，各厂家设备通过用户层实现互操作。FF总线协议包括低速总线协议Hl和高速总线协议H2，H1和H2可以通过网桥连接。 (5)LonWorks是美国Echelon公司推出的，它采用LONTALK通信协议，该协议遵循ISO/OSI参考模型，提供了OSI所定义的全部7层服务，这是一种对等网络，其碰撞检测机制为CSMA加时隙方式，使网络碰撞的几率大大降低。Neuron芯片是LON总线的核心，具有强大的网络处理能力，其物理层可使用多种物理介质，有专门的网络收发器以适应不同的物理线路。 (6)CANbus是是一种对等的总线网，其物理层符合ISODIS11895标准，可使用双绞线，数据链路层采用了载波监听冲突检测机制，并增加了优先级控制。CAN的最高传输速率为IMbps，最大传输距离为10Km。 以上几种总线中，HART数字信号的传输速率有限，不能接入太多的仪表，一般在10个左右，这限制了它的应用。Bitbus总线是多主多从结构的总线形式，不利于系统的扩展。Porfibus的最远通信距离只有4.8Km。FF基金会总线的协议已经形成，但其现场测试一直没有完整地进行。LONWORKS网络功能强大，但价格比较昂贵。根据冷库温度控制系统的需求和各种总线性能的比较，无论是从距离上看还是多点控制上看，CAN总线适合应用在大型冷库的温度检测中，CAN总线产品价格也比较低，因此本系统采用CAN总线应用于冷库温度控制系统。 控制器局域网(controller area network，简称CAN) 是一种多主方式的串行通讯总线， 是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN 总线具有高位速率、高抗电磁干扰性、容错性等特点。1986 年，德国首先提出基于CAN2.0 协议的农业机械总线标准(DIN9684)， 并于1993 年起被欧洲各国的农业机械制造厂商普遍采用。20 世纪90 年代中期，以DIN9684 为基础， 国际化标准组织(ISO) 制定了基于CAN2.0协议的国际标准总线协议( ISO11783) ，到目前为止，ISO11783已经比较成熟和完善，它将成为未来农业机械数据通讯和接口设备的通用标准。 1.3空调控制系统