改进的LEACH协议在井下通信系统中的应用

无线传感器网络由能量受限的节点组成,通过部署这些节点以便收集特定监测区域内的有用信息.基于层次的LEACH协议通过将节点分簇以实现数据融合.随机选择的簇头节点接收到本簇成员的数据后进行融合处理,将结果传输到汇聚节点.避免每个节点都与远距离的汇聚节点直接通信,从而节约能耗.将无线传感器网络应用于井下通信系统,能够提高通信的安全性.LEACH的分簇结构与矿井内分坑道工作的情况相类似,把每个坑道作为一个簇,将多数传感器节点安置在坑道内的固定位置,少量节点随矿工位置移动,再将这些节点采集的数据传输至簇头节点.本文主要针对井下通信系统的特点对现有的LEACH协议进行改进,优化了簇头节点的选举方法,并允许部分节点采用多跳方式与汇聚节点通信,使其更符合矿井结构的要求,从而节约了能耗,并且有效地延长了网络的生存时间.     

无线传感器网络便携式用户接口的设计与实现

重点考察无线传感器网络的人机交互问题,设计并实现了一种基于手持移动设备的无线传感器网络用户接口,以方便人们对传感器网络节点的灵活访问与控制。该用户接口搭建于Pocket PC平台,通过蓝牙与汇聚节点进行双向通信,从而实现对整个无线传感器网络系统的监控。用户可以通过便携式接口现场采集与处理传感器网络节点的数据,同时也可以发送指令对汇聚节点和普通节点进行各种设置。演示实验结果验证了该接口系统的可行性与有效性。     

基于ZigBee协议的无线传感器网络设计

本设计以超低功耗单片机MSP430F149为核心,结合外围传感器和无线收发模块设计了传感器网络节点.MSP430F149控制传感器采集环境中的温度、振动数据,并时原始数据进行初步处理,再由符合ZigBee协议的无线收发模块将数据发送给相邻节点.数据经传感器网络节点的逐级转发最终发送回汇聚节点,再由它向监控计算机发送,实现对环境的监测.     

基于IaaS云平台的无线传感网实时监测系统

本文基于中科大IaaS云平台设计并实现了一种无线传感网实时监测系统.利用6LoWPAN建立可自组网的无线传感器网络,系统中各个传感器节点将传感器采集的数据发送至汇聚节点,汇聚节点通过网络将数据传送至中科大云平台服务器中进行记录和分析.本文采用Nginx作为Web服务器,uWSGI应用服务器和Tornado应用服务器分别处理用户的非实时数据和实时数据请求.采用WebSocket技术实现实时数据的传输,提高了系统实时性.测试结果表明本文对构建可靠且可灵活部署的实时监测系统具有指导意义.     

基于ZigBee技术的无线家居安防系统设计

设计一种通过测量门窗在振动中的加速度而监控家居安全的星型无线传感器系统。对系统的整体需求进行分析,设计系统的整体框架,根据实际情况完成了硬件和软件开发环境的选型,完成传感器节点和汇聚节点的硬件和软件实现。     

煤矿瓦斯报警无线传感器网络节点设计与实现

针对矿用瓦斯监控设备采用有线方式传输信号存在的弊端,将无线传感器网络技术应用于煤矿实时监控中,设计了一个便携式瓦斯传感器网络节点。该节点装置能够完成瓦斯浓度监测及超标报警、井下人员的实时信息采集和定位等,既可以用于工作人员查看周围环境,也可以实现远程实时监控。详细介绍了节点系统的软硬件实现。     

传感器网络节点定位算法在煤矿安全中的应用

研究煤矿井下安全问题,对井下人员进行定位跟踪,提高煤矿安全生产水平,应建立安全监测系统.针对煤矿井下巷道狭长,无线通信条件差,信号多径效应明显,在传统的监测中,无线传感器节点定位算法对井下环境敏感,导致节点定位误差较大.为了提高定位的精度,提出了一种基于RSSI的质心无线传感器定位算法.算法通过对无线电信号传播路径损耗模型的分析,利用锚定节点与待定位节点间的RSSI值确定质心的权值,从而提高算法对环境的适应性和定位精度.仿真结果表明,在相同的实验环境下,算法定位精度优于传统无线传感器节点定位算法,能够满足井下人员定位准确性,为煤矿安全生产监测系统设计提供了依据.     

矿井安全监控系统的设计与实现

针对目前矿井安全监控设备采用有线方式传输信号存在的弊端,设计了一种基于无线传感器网络的矿井安全监控系统.详细介绍了无线传感器网络节点的硬件电路组成和完成相关功能的软件设计.经过测试,该无线传感器网络节点具有无线通信、传感、信息处理等功能,并且具有结构简单、性能稳定、功耗低、抗干扰能力强等优点,较好地满足了实时矿井安全监测的要求.     

基于LabVIEW的无线数据采集系统设计

本文介绍了一种基于LabVIEW的无线数据采集系统,无线传感器终端节点和路由节点采用AT89S52,汇聚节点采用ARM7芯片LPC2114进行设计,汇聚节点通过RS-232将数据传送至PC机,同时PC机上利用LabVIEW编程实现对控制信号的采集并对采集到的信号进行处理。     

基于μC／OS-Ⅱ的无线传感器网络系统的设计

以适用于环境监测的无线传感器网络系统为对象,设计并开发了相应的节点硬件。将μC／OS-Ⅱ实时操作系统移植于汇聚节点的处理器上,并结合无线传感器网络汇聚节点的特性,设计了合理的多任务调度机制。传感节点设计了实时采集和按需采集两种工作方式。开发了串口通信程序,实现了传感器节点数据的实时监控。测试结果表明,该系统运行良好。     

应用无线传感器网络快速定位矿井配电网故障的方法

矿井配电网处于供电网末端,是单端供电系统.针对以上特点,提出了一种应用无线传感器网络的实时在线故障定位方法.该方法利用无线节点的多跳传输行波信号,通过行波的方向和节点的位置迅速判断故障区间.根据该方案设计了由无线传感器节点、无线网关和故障处理系统等组成的故障定位系统,并针对转角和接头给出了节点摆放的一致性原则;给出了利用定向天线和增设转角处节点等有利于无线电波在矿井下传输的措施和网状-线性混合拓扑结构.     

无线传感器网络中一种能量有效的数据存储方法

如何有效地对传感器在过去历史时间段内采集的大量感知数据进行存储,以备将来的信息查询和数据分析已经成为无线传感器网络应用面临的一个难题.介绍了一种基于树型路由的分布式数据存储方法,通过采用动态规划方法选择存储节点,使存储节点能量均衡和所有节点能耗之和最小,从而达到整个无线传感器网络能量有效.仿真实验结果表明,这种数据存储方法能够获得较好的能量均衡和总能耗较小,从而有效地延长整个无线传感器网络的生命周期.     

基于单向多汇聚节点的WSN分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首节点容易成为网络瓶颈制约网络性能的不足,提出一种低能耗的路由协议。采用多汇聚（Sink）节点模式来构建网络,利用RSSI（接收信号强度指示）测出各传感器节点与各Sink节点之间的距离,并依据距离的远近为Sink节点划分作用域。通过传感器节点单向与所属Sink节点通信来降低簇首节点的负担。仿真实验结果表明提出的路由协议能有效克服簇首节点网络瓶颈问题,从而降低网络能耗,提高网络生存时间,对于无线传感器网络应用于大范围数据收集的网络具有重要的价值。     

一种改进的无线传感器网络信息融合技术①

针对矿井环境监测系统的安全隐患问题,提出基于改进Kalman滤波与SVM的分布递阶信息融合方法,将系统中的传感器分为源节点和汇聚节点,在源节点采用改进Kalman滤波,汇聚节点采用SVM信息融合方法。该算法可以有效地降低无线传感器网络的能耗和网络信息冲突,仿真结果表明,该方法具有可靠性,并有效地提高无线传感器网络的信息融合精度。     

一种改进的无线传感器网络信息融合技术①

针对矿井环境监测系统的安全隐患问题,提出基于改进Kalman滤波与SVM的分布递阶信息融合方法,将系统中的传感器分为源节点和汇聚节点,在源节点采用改进Kalman滤波,汇聚节点采用SVM信息融合方法。该算法可以有效地降低无线传感器网络的能耗和网络信息冲突,仿真结果表明,该方法具有可靠性,并有效地提高无线传感器网络的信息融合精度。     

基于IPv6的无线高原冻土监测系统

设计了一种新型的高原冻土监测系统。采用ARM7内核的MCU进行控制,并基于IPv6协议利用IPv6技术和GPRS技术相结合的方式,建立了可自组网的无线传感器网络,实现了对指定区域环境参数的实时监测。系统使用了多个土壤水分传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、氮气传感器对高原冻土环境进行全方位实时观测。各监测点将数据通过基于IPv6的无线网络传送给汇聚节点,汇聚节点再通过GPRS网络将数据传送给监控中心。监控中心可以对数据进行记录和分析,更好地指导环境保护和建设工作。     

能量有效和延迟敏感的无线传感器网络数据收集协议

利用移动Sink进行数据收集是无线传感器网络数据收集的一个趋势。本文提出一种能量有效、延迟敏感的移动数据收集协议（Energy—efficient and Delay—Sensitive Data Gathering Protocol for Wireless Sensor Networks,简称EEDS）。EEDS中,移动Sink在网络中穿行,从代理节点收集传感器节点监测到的数据。为了减少数据收集的延迟,采用类TSP（Traveling Salesman Problem）的解决方法,确保移动Sink在各个代理节点中收集数据时,始终选择一条最短路径在网络中行走。模拟仿真表明,提出的数据收集协议在延长网络生命周期以及减少数据收集延迟方面都有显著的优势。     

传感器网络分布式数据流的频繁项集挖掘算法

研究无线传感器网络中数据流频繁项集挖掘问题。针对集中式的静态数据流频繁项集挖掘方法不能在传感器网络中直接使用这一特点,提出基于传感器网络的分布式数据流的频繁项集挖掘算法FIMVS。该算法基于FPtree快速挖掘出传感器节点上单一数据流的局部频繁项集,然后通过路由将其在无线传感器网络里逐层上传合并,在Sink节点上汇聚后,采用自顶向下的高效剪枝策略挖掘出全局频繁项集。实验结果表明,该算法能有效地大幅度减少候选项集,降低无线传感器网络中的通信量,并有较高的时间和空间效率。     

具有通信时延的无线传感器网络拥塞控制算法

针对具有通信时延的无线传感器网络的拥塞问题,利用图论对无线传感器网络进行建模,借鉴领导者一跟随者的思想设计了一致拥塞控制算法(congestion control based on consensus,CCBC).根据汇聚节点的负载状况,合理地调节所有传感器节点的数据发送速率,给出足够的条件证明算法在变拓扑网络结构和时变时延下的有效性.NS仿真表明,本文提出的算法与其他算法比较,具有较低的丢包率、较高的链路利用率、良好的节能性,能够很好地抑制无线传感器网络中的拥塞现象.