NDIS-based four-layer architecture for IEEE 802.11b with a virtual scheduling algorithm

This paper examines the feasibility of using the IEEE 802.11b protocol for wireless networked control systems (NCSs). The IEEE 802.11b protocol is not suitable for industrial networking because the medium access control method is contention-based CSMA/CA, which exhibits unstable performance with an unbounded delay distribution under heavy traffic. To avoid these limitations, we present a four-layer architecture for IEEE 802.11b based on the network driver interface specification (NDIS) combined with a virtual scheduling algorithm. We compared the performance of the NDIS-based wireless NCS to that of a conventional wireless NCS. Experimental results showed that the NDIS-based four-layer architecture for IEEE 802.11b is a very promising alternative for wireless industrial networking.     

基于无线传感器网络的煤矿监测预警系统

现有的有线煤矿监测预警系统只能在主矿道中应用,而复杂的地下工作区域仍是监测预警的"盲区".为了能够有效地解决这一问题并且减少事故的发生,本文提出了一种基于无线传感器网络和嵌入式平台的监测预警系统.通过传感器,对环境中CO、CH4、温度、湿度、光强等值进行监测.该系统采用了IEEE802.11MAC协议CSMA/CA,以及DCF模式.同时采用了MESH无线传感器网络分析与管理平台,利用此平台收集每一个节点的信息,进行数据汇聚与进一步数据分析,根据所收集的各节点数据自动生成相应图表和做出超限报警提示.     

面向设备状态监测系统的双模无线传感网络构建

为了满足流程工业设备状态监测的实际需求,构建了一套基于IEEE802.15.4的双模无线传感网络系统。文章详述了双模无线传感网络节点的模型以及无线接入网关各部分软硬件的组成和具体实现方法。该套无线传感网络设备成功地解决了用于设备状态监测的无线传感器网络与现有的工业以太网之间的互联和集成。测试结果表明该网关具有实用性和可靠性。     

一种基于6LoWPAN的无线传感监测系统

将用于替代现行版本IP协议IPv4的下一代IP协议IPv6(Internet Protocol Version 6)应用于嵌入式无线传感网络中,增大了地址空间,灵活简洁的IP报文头格式,有效地解决IP地址匮乏等应用问题,通过一种基于地址的无线传感网络系统,通过支持无线传感网络的6LoWPAN标准,使IEEE 802.15.4链路支持基于IPv6的通信,将多个监测终端的数据直接通过Internet主干网提供给任何一台接入Internet的普通PC访问单元,并将这种方法应用于树木生长监测系统.     

基于CC2420实现ZigBee无线通信的设计

CC2420是一款真正意义上的符合IEEE 802.15.4协议规范,应用于无线传感器网络中的低功耗、低电压的RF收发芯片.由CC2420组成的ZigBee采集模块能接收和传递传感器节点的信息,从而实现无线通信.本文主要介绍了CC2420芯片实现无线通信数据的收发模式、程序设计及节点间的通信.试验部分通过搭建硬件和软件平台,证明了CC2420组成的无线通信模块能够实现通信,并且能采集温度值.     

ZigBee无线传感器网络技术在工业自动化监测中的应用

首先介绍了基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee网络结构的技术特点、传感器节点的结构.分析了ZigBee无线传感器网络与蓝牙、Wi-Fi等其他无线通信技术的特点,最后对ZigBee无线传感器网络技术在工业自动化监测及其他方面的应用进行了分析.     

控制网络的性能分析与评价

通过对支持工业现场设备实时通信控制网络的研究，为通信协议的改进和实际工程应用提供指导。从周期性信息时延的确定性、有界性和网络性能出发，对CAN总线（CSMA／CA）、Ethernet（CSMA／CD）、Profibus总线（混合介质访问方式）和FF总线（集中介质访问方式）的通信机制进行定量和定性的对比分析。由信息负载率与吞吐量、平均信息时延、通信冲突率和网络利用率的关系可知，CAN总线在诸多性能方面优于Ethernet，FF总线在实时性方面优于Profibus总线。因此CAN总线特别适合于短通信距离的基于事件触发的现场信息实时通信，FF总线适合于对周期性信息具有严格实时性要求的应用场合。     

Issues and mitigation of interference,attenuation and direction of arrival in IEEE 802.15.4/ZigBee to wireless sensors and networks based smart building

The performance metrics of IEEE 802.15.4 standard make it an only dominant option in short-range environmental monitoring and control applications. The heterogeneous sensor and actuator nodes based on the wireless technology are deployed into the smart building environment. Wireless technology deployed in building environment suffers from interference from different communication protocols operating in the same unlicensed ISM band, apart from the attenuation loss. A designer could not ignore these factors in the smart building because the adverse effect of these issues on system performance is considerable. Most of the researchers reported this but not with the aspects of the smart building. This research paper reports on the detailed experimental analysis and mitigation for different types of interference, the direction of arrival and attenuation losses associated with smart building condition. This research also tries to find the mitigation by direction of arrival of the radio signal. Our research aims to generate the customized methodology that will support and assist the smart building system designer to evaluate and measure the on-site performance so that these assessments will be precise, efficient and accurate. A realistic, smart home solution is applied to the building.     

CAN总线的CSMA/CA通信过程的DSPN建模与性能分析

针对采用CSMA／CA协议的CAN总线通信过程进行建模及性能分析，应用确定与随机Petri网DSPN，对每个节点进行确切的描述，构成一个单网段复合模型，并在此基础上构建一个简化的紧缩模型。仿真实验验证了紧缩模型能够很好地逼近复合模型，且求解时间短，可以通过紧缩模型进行CAN总线系统吞吐量、平均信息时延、通信冲突率和网络利用率的定量和定性分析。     

Filling rate assessment of recycling containers using ultrasonic transducers

Costs associated with the collection process of recyclable materials can be optimised if the correct prediction of when containers are ready for collection is made. To achieve this, data about the filling rate of containers must be collected. This data gathering is normally done by operators who estimate the filling rate and write it down on a form. An automated sensing system which evaluates the filling rate of containers and transmits it to a database for future analysis can help to improve the efficiency of collection systems. An autonomous wireless sensor used to gather data about the filling rate of containers for recyclable materials, is introduced in this paper. It is based on ultrasonic transducers to assess the filling rate and it uses IEEE 802.15.4 for wireless communications. The sensor sends its data to the collection truck as it approaches the container. This system has been successfully tested in the city of Mirandela in Portugal.     

计算机网络技术(3)——局域网技术及其应用

本文介绍了局域网的基本概念和标准,局域网使用的传输媒体,目前企业组建局域网常用的局域网技术及其应用,包括CSMA/CD媒体访问控制、共享以太网、交换以太网、快速以太网、千兆以太网,并简单描述了无线局域网及其相关应用,对企业组建局域网提出了一些建议.     

基于无线传感器网络的机动车尾气在线监测系统

讨论了如何将固态电化学传感器与无线传感器网络相结合,来实现机动车尾气在线监测.首先提出了系统的工作原理和设计框架;在系统构成上,采用传感器节点、基站、数据处理监控中心的三层结构;最后重点研究了TiO2氧敏材料传感器的检测方法和CSMA/CA算法的实现机理.从而实现了机动车尾气在线监测功能,对城市空气的净化和生态环境的平衡起到良好促进作用.     

软数控系统混合任务两级调度策略

针对软数控混合任务调度,提出一种两级结构调度策略：对实时周期性任务采用时间触发,实时突发性任务则采用事件触发。建立混合任务模型并定义相关概念,给出调度策略的架构,并对调度算法、任务可调度性及时标间隔进行深入研究。将提出的两级调度策略应用到基于Windows CE.NET的软数控系统中,分析软数控系统结构和任务划分。最后,对调度策略进行试验验证,结果表明该方法能保证混合任务的确定性,从而提高软数控系统的性能。     

LonWorks网络性能及其智能节点模块的研究

LonWorks网络采用了可预测的P-坚持CSMA算法来实现介质访问控制,使网络的冲突率在重负载时大大降低,并且有效的提高了网络信道传输的利用率。同时它的分布式特性使得具备信息处理及网络传送能力的智能节点,尤其是基于主机的智能节点在工程实践中得到广泛的应用。通过对智能节点模块的研究,采用内部并行通信的从B方式实现Neuron芯片与主处理器之间的内部数据交换,提高了LonWorks网络中智能节点间的响应速度。     

基于Zigbee无线传感器网络食用油监测系统的设计

针对多次煎炸食用油会产生致癌物的严重安全问题,提出基于Zigbee无线传感器网络食用油实时监测系统的研究方案。通过采集煎炸食用油的极性组分等参数来对其预处理、A/D转换、数据分析等,通过串口将数据传输至PC机,并通过监控软件进行显示、分析和存储。采用CC2530无线射频收发芯片IC-SoC为核心设计节点硬件,以Z-Stack协议栈作为节点软件,ZigBee采用CSMA/CA机制,有效解决了多个传感器节点同时发数据给协调器带来的信道拥塞冲突问题。该方案成本低廉、性能稳定、易于扩展、方便快速地组建实时监测网络系统,极大地提高生产企业的生产效率。     

基于ZigBee技术的无线电能采集终端的设计

本文提出了一种基于ZigBee技术实现的三相电能无线采集终端的设计方案,分析了从电能测量到数据收发过程的系统工作原理。在电能测量部分,利用ADI公司的一种高精度三相电能测量IC ADE7758作为电能测量芯片,使用Microchip公司的高性能单片机PIC18LF4620作控制器。在数据收发部分采用支持IEEE802 15．4无线通信协议的ZigBee技术,用Chipcon公司的射频芯片CC2420,实现采集的电能数据的无线收发通信。该系统可以实现对三相电能的无线自动采集功能。     

基于遗传算法的网络控制系统调度优化研究

网络控制系统NCS(Networked Control system)是基于网络的分布式控制系统,具有强实时性。结合控制网络的实时调度与系统控制性能,应用单调速率RM(Rate Monotonic)方法对一组周期性的网络控制传输任务进行调度,采用遗传算法实现NCS的调度优化,同时满足了网络传输的优化调度与控制系统传输误差最小化的要求,提高了网络控制系统的性能,最后给出了优化实例。     

基于IEEE802.11的无线基金会现场总线

通过对过程工业通信需求、基金会现场总线和IEEE802.11通信机制的分析,本文提出了基于IEEE802.11的无线基金会现场总线,说明了它的网络结构、通信协议体系和各层功能。详细分析了H1网络的数据链路层协议,它集成了集中控制和分布竞争的信道访问机制,信道划分为周期性超帧,包含无竞争段、竞争段和预定通信段。性能分析表明,无线基金会现场总线可以满足工业无线通信实时性、可靠性、灵活性和低能耗的要求。     

Industrial high-speed wireless synchronous data acquisition system with real-time data compression

In this paper, an industrial wireless data acquisition system (WDAS) is presented. This system aims to change the inflexibility of wired system and improve the wireless transmission rate. First, the WDAS system consists of one wireless gateway and some wireless data acquisition terminals (WDAT), and IEEE 802.11n protocol is used to construct a multipoint distribution network. Then, in order to simplify the synchronous method and the data packet structure, we design a synchronous solution which adopts the console aided control method. The adaptive frequency and amplitude (AFA) compression algorithm is employed to reduce the data redundancy. Consequently, system can transmit more data by limited bandwidth. Last, some experiments of the compression algorithm are given to show the effectiveness of the AFA algorithm. By using the proposed system, distributed signals are synchronously measured and, hence, real-time analysis can be realized.     

基于混合调度算法汽车TTCAN网络设计及实时性分析

针对汽车控制系统CAN总线在处理周期性信号和随机性信号时具有不确定性和信息易死锁等缺陷问题,把服务于时间触发的均匀装载(AL)算法和服务于事件触发的动态优先级提升(DPP)算法相结合,提出了一种基于时间触发的控制器局域网(TTCAN)协议的混合调度策略,介绍了混合调度算法原理及实时性分析方法,构建了基于混合算法的汽车TTCAN系统矩阵,通过应用实例分析,验证了该方案满足汽车控制系统的实时性要求.