4。4。1 应用层设计 31

4。4。2 应用层硬件选型 31

4。4。3 应用层硬件实现 32

4。4。4 应用层软件实现 33

第五章 系统测试与误差分析 37

5。1 硬件电路测试 37

5。2 功能模块测试 37

5。2。1 感知层测试 37

5。2。2 网络层测试 38

5。2。3 自控平台层测试 39

5。2。4 应用层测试 41

5。3 整体测试 43

5。4 误差分析与处理 44

总 结 46

致 谢 48

参 考 文 献 49

第一章 绪论

1。1 系统研究背景及意义

随着船舶业的迅速发展，船舶数量增多、质量提高、业务拓宽、航线开辟，人们 对船舶的作业状态、环境安全、运行状况和通信要求都在不断提高，尤其对船舶的保 养维修和安全保障提出很高的要求[1]。如果船舶安全保障，保养维修仅采用人员进行 定期检查和事后弥补的方式，不仅工作量大，成本高，而且存在安全性低，可靠性差 的问题。

考虑到船舶是大型化的设备，根据船舶用途和舱室功能不同，船舶的布局也是千 差万别。而且大型化船舶各个设备往往分布的相对分散，但是功能上又相互关联，协 调工作。所以监测的目标区域和控制对象非常多，它们分散在不同的舱室或者系统中， 彼此之间协调工作但是距离分散[2]。为了方便船舶自动化管理系统对它们进行统一管 理和控制，尤其是在一些环境极端恶劣、具有危险性的高温区域布线难度大[3]，且工 作人员无法进入监测区域查看。这时需要工作人员和管理人员与监测目标隔离，进行 远程的监测和控制。

传感器网络系统和大多数嵌入式系统一样，需要紧密耦合到所在的应用程序中。 然而，无线传感器网络技术方面的最新进展有助于减少布设无线传感和驱动系统的复 杂性，使得以概念验证和演示目的为原型的系统构造变得相对容易[4]。在船舶高温区 温度监测报警系统的研究与实现中，采用无线传感网技术，将会大大减少温度传感器 的引线数量。不仅使得整个系统终端节点的布设难度降低、成本减少，也解决很多传 感器与控制系统的软硬件不兼容的问题。此外，无线传感器节点一般都有处理单元， 可以对采集的数据进行处理和暂存。还可以使用一些数据融合算法进行原始数据处 理，这既可以降低网络层数据量，又能过滤非法数据格式，提高监测系统的稳定性和 决策的可靠性。本研究针对此问题为船舶高温区温度监测提供一种可行的解决方案。 1。2 国内外发展状况

1。2。1 无线传感器网的研究现状

1。2。2 温度监测系统的研究现状

1。3。1 系统研究内容

本研究设计了一种基于单片机船舶高温区温度监测报警系统，采用 ZigBee 自组 网的通信方案。整个系统分为感知层、网络层、自控平台层和应用层。

感知层主要研究传感器节点的构建，实现温度数据采集、处理、通信、能量供给功能；网络层主要实现整个系统网络拓扑的设计、节点通信模块的配置、网络层协议 和简单的网络节点通信；自控平台层是整个网络的控制中心，主要实现温度信息的接 收、显示、处理判断、报警、制动功能；应用层实现非联网模式下的用户界面和联网 模式下的温度上传到 Yeelink 平台。