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6LowPAN的煤矿井下数据传输系统设计

针对煤矿井下现有数据传输系统存在数据传输距离有限、节点部署不便、传感器地址有限、数据传输不及时等问题,设计了一种基于6LowPAN的煤矿井下数据传输系统。该系统采用以太网与6LowPAN协议组合,在数据采集节点预留SPI、RS485等接口实现传感器数据的采集。数据采集节点为无线网络节点,可通过路由系统选取合适的路由路径将传感器数据发送至数据汇聚节点;汇聚节点与边界路由构建有线连接,将数据经以太网上传至地面服务器,从而实现数据的稳定可靠传输。测试结果表明,该系统无论在传输时延、丢包率,还是吞吐量方面都明显优于传统的数据传输系统,可高效、可靠传输煤矿井下数据,具有良好的实时性、较高的通信速率和稳定性。     

基于Contiki的6LoWPAN边界路由器的设计

以TI公司的CC2538 SoC作为核心硬件平台,基于Contiki开源操作系统设计了一种6LoWPAN边界路由器,同时搭建了一个包含一台接入有线网络的PC、2个6LoWPAN节点以及一个6LoWPAN边界路由器的测试网络。测试结果表明,所设计的6LoWPAN边界路由器成功实现了6LoWPAN节点和PC之间数据的转发功能,可以应用于智能家居、环境监控等多种场合,具有一定的应用价值。     

IPv6物联网接入网关的设计实践

在智能农业大棚物联网系统中,传感器节点采集的数据需通过互联网上传到远程服务器,Contiki节点间使用6LoWPAN,与传统的IPv4不能直连,需配置一个物联网网关. 通过移植OpenWRT系统至HG255D无线路由器,使得该路由器成为一个小巧、实用的嵌入式Linux系统,能够运行开源或自行开发的程序. 本文将介绍如何在HG255D路由器上实现IPv6物联网接入网关设计的过程. 主要涉及OpenWRT固件的编译、路由器配置修改、网关程序的移植,以及效果演示.     

基于6LoWPAN的光伏汇流箱监测系统设计

针对传统汇流箱监测系统布线复杂、可扩展性差和成本高等缺点,以TI公司的CC2530作为硬件核心平台,设计了一套基于6LoWPAN无线传感网络技术的光伏汇流箱监测系统,通过C#.NET和SQL Sever2008开发了上位机监测平台。该汇流箱监测系统具有免布线、低成本和人机交互流畅等优点。搭建了一个包含5个监测节点、1个边界网关和一台PC服务器的测试网络。实验结果表明,该6LoWPAN监测系统实现了对汇流箱电能参数的实时监测和管理,其可靠性和稳定性能够满足光伏汇流箱监测系统的要求,具有较高应用价值。     

基于6LoWPAN的边缘路由器设计研究

提出了一种智能6LoWPAN传感网络边缘路由器设计实现方法。该方法基于嵌入式操作系统Linux系统平台和单CPU的方案实现,通过在系统Linux上移植6LoWPAN协议簇,使射频接口LAN承载6LoWPAN网络,本地6LoWPAN传感网络通过边缘路由器接入互联网。6LoWPAN传感网络边缘路由器采用多协议融合的方式实现IPv4/IPv6双栈协议、NAT64协议、6to4隧道协议的统一,实现6LoWPAN网络节点通过6LoWPAN边缘路由器与互联网在不同网络环境下的自适应接入。     

基于6LoWPAN的嵌入式多网关系统设计与实现

6LoWPAN是一种在IEEE802.15.4标准基础上IP化实现无线传感器网络的技术。在现有单目的导向的有向无环图（DODAG）环路由协议标准下,存在围绕单边界路由器的网络拥塞和能耗问题。设计了一种嵌入式6LoWPAN多网关协议和系统,嵌入式网关节点具备双模通信功能,可实现无线传感网（WSN）和固定IPv6网络的物理连接,双模网关通过固网建立与6LoWPAN根边界路由器之间的IP隧道来实现上下行路由。通过对现有6LoWPAN协议标准的补充和优化,使双模节点具有网内和网际路由能力,从而实现多网关架构和多径路由功能。优化的多点互通拓扑位置和流量分担算法实现上下行链路的有效负载平衡,也减小了节点多跳路由能耗。通过对多网关平台进行实验测试,并与单网关系统对比测试,结果表明该方案不仅实现了6LoWPAN在以太网的多点接入,降低了网络内数据传输时延和丢包率,并且提升了网络整体吞吐量。     

基于NAT64的6LoWPAN边缘路由器设计

针对目前基于6LoWPAN边缘路由器只适用与IPv6设备互联、网络报文传输复杂繁琐、边缘路由器映射表复杂且开销大等问题,引入IEEE 802.15.4地址概念对6LoWPAN网络内报文交互方式与数据包格式进行优化,提出一种6LoWPAN与IPv4协议转换机制和边缘路由器地址映射转换方法,设计出适合在8位单片机上运行的轻量级微系统,最后用CoAP协议来访问节点数据,验证系统,实现6LoWPAN网络与IPv4,IPv6网络之间的通信.该方法实现了6LoWPAN与IPv4网络互联通信,保留6LoWAPN与IPv6网络通信的功能,同时提高了6LoWPAN内网络的吞吐量,降低边缘路由器维护地址映射表的开销,提高了边缘路由器效率,有效降低6LoWPAN网络传输数据时的功耗,提高节点生存时间.     

基于无线传感器网络的液压支架压力监测系统设计

针对有线液压支架压力监测系统存在布线复杂以及数据传输可靠性不高等问题,设计了一种基于无线传感器网络的液压支架压力监测系统。该系统以CC2530芯片为核心,通过数据采集节点采集液压支架的压力值,路由节点接收采集的压力值并通过多跳的方式传至Sink节点,Sink节点结合CAN总线将压力值上传至上位机,实现整个无线传感器网络覆盖范围内的液压支架压力监测。测试结果表明,该系统可实时、准确地监测井下液压支架压力数值的变化。     

基于6LoWPAN的智能家居环境监测系统设计

本文研究设计基于Pv6/6LoWPAN标准的居家环境监控系统。以6LoWIPAN边界路由器为核心,通过环境传感器检测环境中的温湿度以及空气质量,将数据上传到边界路由器,数据处理后边界路由器将数据经由Pv6网络传送到手机或PC机等客户端I,超过阈值时客户端通过边界路由器对电器下达开/关指令,达到室内温湿度及空气质量智能调节的目的,成功实现了6LoWPAN无线传感网与Pv6网络的对接。     

基于使用IPv6的低功耗无线个人局域网的无线传感网在智慧路灯中的应用

针对现有的采用电力载波通信(PLC)技术的智慧路灯系统中存在系统结构复杂、兼容性与扩展性差、开发部署周期长和安全性与抗干扰性低的问题,提出了一种基于IPv6的低功耗无线个人局域网(6LoWPAN)的智慧路灯系统。将6LoWPAN应用在对基于PLC的智慧路灯系统的改造中,把原有的PLC节点改成6LoWPAN无线节点,把集中控制器改造为边界路由器,并在应用层上采用了受限应用协议(CoAP)和智能物体网际协议(IPSO)应用框架。通过与基于PLC的智慧路灯进行对比,结果表明采用6LoWPAN无线网络的智慧路灯系统结构简化、兼容性与扩展性高、系统开发部署周期缩短一半以上并且网络安全性和抗干扰性较高。     

基于OpenWrt的6LoWPAN边界路由器的实现

OpenWrt作为一个高度模块化、自动化的嵌入式Linux系统,拥有强大的网络组建和扩展性。基于该系统,提出了一种6LoWPAN边界路由器的设计方案。通过在边界路由器上分别搭建两种协议栈,实现对于IPv6和6LoWPAN网络的接入;之后在协议栈之间建立SLIP通道,实现两种异构网络之间的通信。借助OpenWrt系统强大的路由功能和包管理机制,该边界路由器可以直接接入IPv6网络,并具备极强的拓展性。     

煤层智能化开采设备状态远程监测系统设计

开采设备状态直接影响煤层开采质量与安全性,为此,设计煤层智能化开采设备状态远程监测系统,提升开采设备状态远程监测效果。现场采集层利用可编程逻辑控制器,设计数据采集模块,由该模块采集智能化开采设备运行状态数据;通过收发器传输设备运行状态数据,至地下工作面交换机、采区交换机与中央交换机内;数据传输层依据ZigBee协议,设计ZigBee网络,连接地下工作面交换机、采区交换机、中央交换机与地面,实现地下与地面间设备运行状态数据的传输;客户应用层接收数据传输层传输的数据后,上位机服务器采用西门子WINCC软件,设计监控中心计算机的画面组态,呈现智能化设备状态监测结果;当设备运行状态异常时,及时向维修人员发送故障报警信息。实验证明：该系统可有效采集智能化开采设备运行状态数据,提升信息传输效果;该系统可实现数据的时域分析,完成开采设备状态远程监测。     

基于ZigBee的煤矿巷道压力监测系统设计

针对传统的巷道压力监测方法存在测量精度低、可靠性差、节点扩展性差、测量结果无法自动上传、分析和处理等问题,设计了一种基于ZigBee的煤矿巷道压力监测系统。该系统利用传感器节点实现巷道压力的精确测量,测量结果以无线通信方式传送给汇聚节点,并由汇聚节点上传地面监控计算机,实现巷道压力的实时、可靠监测。测试结果表明,该系统可实现锚杆受力大小的精密测量,并可实时上传测量结果。     

面向建筑沉降监测的图像处理与边缘计算

针对现在建筑沉降监测系统数据噪声大、实时性差以及智能化水平低的问题,本文提出一种基于边缘计算和图像处理的建筑沉降监测系统。该系统把激光光斑图像、倾斜角度和GPS数据的处理任务放置在边缘节点处完成,通过4G网络将处理完成的数据发送到服务器,减少了数据传输时间,提高了实时性。实验结果表明,整个系统可实时高效智能化地监测和预警建筑沉降信息。     

基于云平台的选煤厂环境监测系统

选煤厂环境复杂、监测面积大、监测点数量多且分散,环境参数的人工定点定时采样方式实时性差、数据准确率低,有线监测系统部署不便、成本高、线路易损坏,基于NB-IoT与LoRa技术的无线监测系统网络覆盖不足。针对上述问题,采用ZigBee无线传输技术,设计了基于云平台的选煤厂环境监测系统,介绍了系统架构、监测节点(终端节点、路由节点、网关节点)的软硬件设计及云端数据管理软件设计方案。该系统通过终端节点对选煤厂环境参数进行实时采集与处理,由路由节点汇总监测数据并转发至网关节点,网关节点对数据进行封装处理后,通过以太网上传至云平台服务器,由云端数据管理软件实现数据存储、分析与展示。测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输准确,可实现选煤厂环境参数实时监测与告警、历史数据查询等功能。     

基于物联网的矿井安全系统设计

本文基于物联网技术设计了一种矿井安全系统,旨在实现对矿井环境和工人状态的实时监测与数据传输。该系统由节点部分和协调器部分组成。节点部分采用STC89C52单片机作为主控芯片,配合MQ-2气体传感器、DS18B20温度传感器和热释电传感器,实现数据采集和实时监测功能。节点设备通过物联网技术与协调器通信,将采集的数据传输至协调器。协调器部分采用CC2530作为主控芯片,配合Zigbee模块、OLED显示屏和CH430芯片,实现数据接收、处理和传输功能。协调器通过无线通信与节点设备进行数据交互,并将数据传输至上位机PC机。上位机软件使用LABVIEW开发环境,实现数据的接收、处理、可视化展示和报警功能。该系统通过实时监测矿井内部环境和矿工状态,为矿井的安全生产和应急响应提供了有力支持,为矿井安全管理提供了新的解决方案,并具有实时性、稳定性和可靠性等优势。     

双套管带压注浆技术在瓦斯压力测定中的应用

针对顶底板承压水大、裂隙发育的煤层,提出了一种采用双套管带压注浆技术联合M-Ⅱ瓦斯压力测定仪的封孔测压工艺。该工艺采用套管避免围岩孔壁坍塌影响;采用高压注浆充填围岩裂隙、隔绝瓦斯泄漏通道;采用M-Ⅱ瓦斯压力测定仪测得准确、可靠的瓦斯压力数据。应用该工艺对某煤层进行的瓦斯压力测定试验结果表明,该工艺彻底填充了钻孔围岩裂隙、含水通道,使得测压钻孔坚固、稳定,排除了承压水对测压结果的干扰,并解除了由于钻孔垮塌对封孔测压方式适用的限制,可以准确测得煤层瓦斯压力。     

面向矿井瓦斯监测的ZigBee无线传感网系统设计

针对传统有线传感网在井下进行瓦斯监测存在使用成本高、移动性差及覆盖范围有限等问题,设计了一种面向矿井瓦斯监测的ZigBee无线传感网系统。该系统利用采集节点实时采集井下瓦斯浓度,采用ZigBee协议将瓦斯浓度数据实时传输至汇聚节点,由汇聚节点汇总并传输至嵌入式网关,数据经嵌入式网关解析处理后转发至矿井监控中心,从而实现井下瓦斯监测数据的实时显示。实验结果表明,该系统具有较高的可靠性和较好的实时性,覆盖范围广。     

6LoWPAN嵌套移动网络路由优化方案*

提出一种6LoWPAN嵌套移动网络路由优化方案,在此方案中,6LoWPAN移动网络节点无须经过家乡代理也无须建立隧道即可与通信节点通信,节省了数据传输开销,缩短了数据传输延迟。提出了移动路由器转交地址的分层结构,根据此分层结构,提出了基于最短路径的移动路由器转交地址配置算法,缩短了数据传输延迟。从理论和仿真两个角度对所提出的路由优化方案的路由优化开销、路由延迟及路由代价等性能参数进行了比较分析,分析结果验证了本方案的有效性和高效性。