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研究生: 李國維
Lee, Kuo-Wei
論文名稱: 無線感測網路系統之發展與應用
Development and Application of Wireless Sensor Network
指導教授: 周明
Jou, Min
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 機電工程學系
Department of Mechatronic Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 64
中文關鍵詞: 無線感測網路遠端監控室內定位系統足底壓力感測
英文關鍵詞: ZigBee, Wireless Sensor Networks
論文種類: 學術論文
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  • 本研究所研發之無線感測監控系統,主要內容包含感測訊號擷取、建立無線感測網路結合室內定位機制、伺服端與客戶端介面以及資料庫。在無線傳輸方面,利用ZigBee技術建立無線感測網路,傳輸壓力訊號,再運用訊號強度室內定位技術,偵測出所在位置,然後採用資料收集點收集足底壓力以及紅外線感測訊號等資料,並且透過RS232傳輸至伺服器,管理者可透過網路進行遠端監控與歷史資料的查詢,本系統進一步發展後,未來可應用於醫療照護。

    In this thesis, we developed modules of data acquisition, positioning, graphical user interface, and database for a wireless sensor network system. The Zigbee wireless communication technique is adopted for pressure signals transmission. Further, we used the Dongles to bridge the sensor network and Server. He uses are able to access the monitoring system through Internet. The developed system can be applied to medical health-care in future.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 III 表目錄 V 圖目錄 VI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機及目的 2 1.3 論文架構 3 第二章 文獻探討與相關技術 4 2.1 無線感測網路 4 2.1.1 無線感測網路概述 4 2.1.2 起源與概念 5 2.1.3 無線感測器網路的架構 6 2.2 Zigbee技術概觀 9 2.2.1 IEEE 802.15.4 9 2.2.2 ZigBee 10 2.3 定位系統介紹 12 2.3.1 全球定位系統(Global Positioning System) 12 2.3.2 無線射頻辯識系統RFID(Radio Frequency Identification) 13 2.3.3 超音波(Ultra Sonic) 13 2.3.4 紅外線(Infrared,IR) 14 2.3.5 Wi-Fi(Wireless Fidelity) 14 2.4 訊號強度(Receive Signal Strength)定位技術 15 2.4.1 RF定位技術的分類 15 2.4.2訊號強度(Receive Signal Strength)定位技術之探討 17 2.5 腳底壓力的起源與研究 20 2.5.1 步態研究的起源 20 2.5.2 腳底壓力的步態研究 20 第三章 研究方法與步驟 24 3.1 定位系統硬體描述 24 3.1.1 CC2431 Develop Kit 25 3.1.2 TI Location Engine 27 3.2 可撓曲壓力感測器 32 3.2.1 可撓曲壓力感測器基本介紹 32 3.2.2 可撓曲壓力感測器負載考慮 33 3.2.3 可撓曲壓力感測器實測 34 3.2.4 可撓曲壓力感測器基本電路應用 35 3.2.5 數位/類比轉換 37 3.3 紅外線感測器 38 3.3.1 紅外線技術的基本概念 38 3.3.2 紅外線感測器動作原理 38 3.3.3電路分析 39 3.4 遠端監控系統 41 3.4.1 Visual C# 語言介紹 41 3.4.2 網路遠端監控系統架構 42 第四章 系統架構與實作驗證 44 4.1 定位系統的實現與測試 44 4.1.1 感測點(Sensor node)的硬體測試 44 4.1.2 圖形化使用者介面的開發與硬體的結合應用 46 4.1.3 本系統誤差值與精確度的量測 48 4.2 足底壓力感測實驗與設計 51 4.2.1 足底壓力的量測與校正 51 4.2.2 實際量測應用與資料庫儲存 53 4.2.3 初步實驗結論 57 4.3 紅外線感測器之應用 58 4.3.1 紅外線與定位系統的結合與應用 58 4.3.2 紅外線感測器輔助定位系統 59 4.4 遠端監控介面之設計 60 第五章 結論與未來發展 62 參考文獻 63

    一、英文部分
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    二、中文部份
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    [10] 王友群、胡君琪、曾煜棋,感測網路將走入人類日常生活,通訊雜誌第 116期,2003年 9月號。
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    [12] 龍希文、羅致遠、楊世偉,轉彎型態對於足底壓力的影響,中華醫學工程學刊,Vol.19 No.2, June 1999。
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    [14] 施澄鐘,ASP.NET實用網頁程式設計,松崗資訊股份有限公司,2004。

    三、其他部分
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    [16] ZigBee Alliance 網站。http://www.zigbee.org/en/
    [17] Application Note(AN42), CC2431 Location Engine DataSheet
    [18]林啟禎醫師,腦性麻痺之家網頁資料,http://140.116.60.95/~mark/index.htm , 2002.
    [19] 長庚紀念醫院 - 復健科學及工程服務中心網頁資料,http://www.cgmh.org.tw/intr/intr2/c3390/re_en_sc.htm, 2002.
    [20] CC2431 DK UserManual
    [21] CC2431 Datasheet, System-on-Chip for 2.4 GHz ZigBee / IEEE 802.15.4 with Location Engine
    [22] Tekscan 網站,http://www.tekscan.com/index.html
    [23] 王坤池(2003-07),焦電型人體紅外線感測器簡介,元智大學最佳化實驗室http://designer.mech.yzu.edu.tw/

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