矿井自动监测预警系统的研究

本文提出基于无线传感器网络技术的煤矿安全监测系统,阐述了无线传感器网络体系设计及节点的硬件和软件设计,选择了基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术作为无线传感器网络的通信方案,充分利用无线传感器网络的优点,实现对井下各种环境及生产参数全方位、实时监测,尽可能地减少煤矿安全生产隐患,更好的为安全生产服务。     

基于ZigBee的煤矿瓦斯监测无线传感器网络节点设计

针对现有煤矿瓦斯监测系统采用有线通信方式存在的弊端,本文将ZigBee技术和无线传感器网络技术应用于煤矿瓦斯监测系统中,构建井下瓦斯无线监测系统,设计了一种基于MSP430F149单片机和CC2420射频芯片的瓦斯监测无线传感器网络节点.该节点与上层通信网络、监控中心结合可实现瓦斯浓度的远程实时监测和报警、井下人员的定位等功能.     

无线传感器网络在粮情监测中的关键技术研究

综合有线和无线传输系统的优点,构建基于无线传感器网络的新型仓储粮情温湿度监测系统体系.整个无线传感器网络监测系统根据仓库数量及分布划分成若干相对独立的传感器网络,每个相对独立传感器网络通过各自主族节点和网关接口,与仓库外现场总线相连,把传感器节点监测到的数据传输到仓储监测管理中心.重点讨论一个适合在仓储粮情监测的无线传感器网络的拓扑控制、网络通信协议及与现场总线互联等关键技术问题.     

一种无线传感器网络应用系统的中间件设计与实现

为了降低获取异构传感器网络数据的复杂性,通过对无线传感器网络(WSN)接入异构网络技术的研究,提出了一种无线传感器网络应用系统的中间件设计方案.该方案是以S3C6410为主处理器的嵌入式开发板作为硬件开发平台,通过AODV路由协议,使多个监测区域的WSN网关和Adhoc网关组建成Adhoc类型的网络,从而解决了无线传感器网络与外部公网无缝隙连接的问题.该方案不但实现了经过WSN网关处理加工后的无线传感器网络数据上传至远程服务器的功能,而且为多个异构无线传感器网络同时接入外部网络提供了一种可靠的解决方法.     

带有时间/地理标签无线传感器网络的农业环境远程实时监测系统

针对现有农业环境监测系统中地域大、测点多、时间久的特点,设计了带有时间/地理标签的无线传感器网络在农业环境中的远程实时监测系统。该系统采用ZigBee无线通信技术,实现了传感器网络的构架。利用ARM11、Wi-Fi模块和ZigBee协调器设计的网关,实现了无线传感器网络与Internet的无缝连接。同时通过B/S体系结构,用户端在登录监测系统后能实时浏览和分析无线传感器网络采集到的农业耕作现场环境参数。实际生产应用结果表明,该系统在数据采集与传输等方面工作稳定,有效地提高了系统的可移动性和组网的灵活性,更适合实现精密农业耕作。     

化工装备运行状态的无线传感器网络监测系统

针对传统有线传感器系统对化工装备运行状态的实时监测存在布线繁琐、维护困难等问题,提出了一种基于无线传感器网络的化工装备运行状态监测系统方法.利用无线传感器网络代替有线传感器系统,结合现有实验设备,设计了基于虚拟仪器的数据采集与处理程序,借助"创世纪64"组态软件建立人机交互界面,实现了对化工装备运行状态的无线数据采集与实时在线或离线监控,具有实时显示、历史数据回放和报警信息处理等功能.     

基于ZigBee协议的无线温湿度监测系统设计

周围环境的温湿度信息对于生产和生活都有重要的影响,针对现有的温湿度监测系统布设线缆的复杂和高成本,结合无线传感器网络技术,提出了一种新的基于ZigBee技术的温湿度监测系统实现的方案.设计采用CC2420射频芯片及SHT11数字温湿度传感器.阐述了系统的总体设计、节点的硬件设计和软件设计.该无线化的温湿度信息采集系统具有结构简单、可靠性与扩展性好、布点灵活等特点,且具有很好的实用性.     

基于ZigBee协议的无线温湿度监测系统设计

周围环境的温湿度信息对于生产和生活都有重要的影响,针对现有的温湿度监测系统布设线缆的复杂和高成本,结合无线传感器网络技术,提出了一种新的基于ZigBee技术的温湿度监测系统实现的方案.设计采用CC2420射频芯片及SHT11数字温湿度传感器.阐述了系统的总体设计、节点的硬件设计和软件设计.该无线化的温湿度信息采集系统具有结构简单、可靠性与扩展性好、布点灵活等特点,且具有很好的实用性.     

基于无线传感器网络边坡监测系统的硬件设计

为了预测边坡变形破坏趋势,了解边坡的稳定状态以及掌握边坡变形规律,克服传统边坡监测系统存在的难以及时知晓边坡状况的局限,设计了一种采用IEEE802.15.4通信协议的无线传感器网络技术的边坡监测系统的硬件平台,包括系统的总体结构和无线传感器单个节点的硬件组成与设计.系统具有体积小、功耗低、价格低廉等特点,能够对边坡的外界环境和地下水情况等参数实现自动采集,监测人员无须去现场即可了解边坡的状态,提高了边坡监测的有效性、实时性和智能性.     

基于无线传感器网络的可重构监测仪器设计

为解决无线传感器网络(WSN)中监测仪器通用性较差的问题,将可重构虚拟仪器技术与WSN相结合,运用Visual studio编程软件开发了一套适应传感器网络特性的多功能监测仪器平台.该仪器不仅能兼容多种节点,便于网络功能扩展,而且能够根据不同测量任务的需求,通过更换软构件实现不同的监测功能.最后搭建了面向矿井提升机机房设备的无线仪器平台,实现了仪器系统的在线动态重构.     

无线传感器网络能量均衡路由算法

针对无线传感器网络中节点能量利用不均衡的特点,对其拓扑结构进行分析,建立了路由模型,结合普通遗传算法的基本原理,提出一种基于多目标遗传算法的无线传感器网络路由优化方法.在选择通信链路过程中,综合考虑传输路径的能耗和路径中节点的剩余能量等因素,采用多目标遗传算法求解一条能耗低且剩余能量较充足的路径作为数据传输路径,实现网络中节点能量的均衡化.仿真结果表明,该优化机制有效延长了网络的生命周期,改善了网络的性能.     

WSNs基于信誉机制的恶意节点识别模型

为了抵御无线传感器网络内部节点的拜占庭行为以及自私行为,针对现有恶意节点识别系统检测功能单一、不可抵御高信誉节点的恶意诽谤行为等问题.提出了一种无线传感器网络下的恶意节点识别模型,该模型采用Beta分布描述信誉分布,引入了第三方节点的间接可信度,并将多种攻击类型相对应的节点信任值进行整合.仿真实验表明,该模型能够更快更准确地识别出发起多种攻击的恶意节点,并在一定程度上抵御了高信誉节点的恶意诽谤行为.     

WSN聚合数据率约束最大生命期路由

无线传感器网络通常由能量受限的传感器节点以及一个数据中心构成,采用数据聚合消除数据中的冗余信息.针对目前还没有对网络生命期与聚合数据率之间约束关系的研究,提出了适用于数据聚合无线传感器的网络流模型,并通过定义聚合数据率松弛系数,将网络最大生命期与最小聚合数据率路由结合起来,并设计了一组线性规划问题消除路由中的环路.通过...     

无线传感器网络中邻居数据分析的故障检测方法

针对无线传感器网络(WSN)故障检测导致额外的通信和计算负载问题,根据同一覆盖范围内传感器节点的监测数据相近的特点,提出了一种基于邻居节点数据分析的WSN故障检测方法. 通过分析节点的历史传感数据来计算节点的可信水平,从而确定可信的邻居节点. 将节点数据与覆盖范围内可信邻居节点的数据进行比较分析,判定节点是否故障. 仿真结果表明,算法在保持良好的故障检测能力和临时故障容忍能力的同时,并不额外增加节点的通信和计算负载.      

多可利用节点加权网格扫描安全定位算法

定位算法是无线传感器网络的重要支撑技术,现有定位算法大多假设网络中的节点是完全可信的,然而这种假设通常不可能实现,尤其在战场环境中,无线传感器网络经常因受到攻击而导致网络定位不准确或系统崩溃.除此之外,与其他网络相同,无线传感器网络也存在着多径问题.针对以上问题,提出了一种适用于有遮蔽的战场环境下的分布式传感器网络的多...     

延长无线传感器网络生存周期的跨层算法

为了延长无线传感器网络(WSNs)的生存周期,提出了联合优化物理层和网络层的跨层算法.首先通过物理层的功率控制方法,初步确定可能参与通信传输的传感器节点候选集;然后在节点候选集中,综合考虑传感器节点的接入概率、端到端通信链路的单跳成功传输概率和端到端通信链路的能量效率,以达到均衡性地进行网络层路由选择的目的,实现传感器网络的端到端通信传输过程.仿真结果表明,在保证能量效率的同时,该算法可以有效地延长无线传感器网络的生存周期.     

基于均值滤波的大规模无线传感网能耗及海量数据去冗余方法研究

随着无线传感网络结构日趋复杂及逐渐朝大规模方向转变。科学、高效地解决传感网内的海量数据冗余及巨大能量消耗问题变得十分困难,本文通过对节点数据图像化建模,提出了一种基于节点数据图像的均值滤波算法来达到降低大规模无线传感网中的冗余数据量及能量消耗。首先从传感网的部署结构出发,通过节点之间的位置关系进行节点分簇并标记簇头节点,然后依据各簇内节点获取的数据信息进行图像化建模,建模完成后以各簇簇头节点获取的数据为参照标准对图像化后的簇内节点进行均值滤波,从而将簇内节点划分为活跃节点与休眠节点,活跃节点为传感网提供有效数据而休眠节点提供冗余数据,需要进入休眠状态。从仿真结果可知：在实际数据集与模拟数据集结合验证下,一个大规模、结构复杂的无线传感网被分为若干个簇并有效的完成了各簇内的节点数据图像化建模。在整体数据有效且不失真的前提下,各簇内实现了将可能存在的部分节点转化为休眠节点且成功将休眠节点转为休眠转态,不再产生、传递数据,从而降低传感网内的整体数据量及数据传递消耗的能量。因此本文提出的算法能够有效地处理规模大、结构复杂的无线传感网中存在的数据冗余及巨大能量消耗问题,通过该算法不仅降低了无线传感网中的冗余数据量,而且降低了无线传感网的能量消耗,提高了无线传感网的生命周期。     

Sensor deployment strategy for chain-type wireless underground mine sensor network

Wireless sensor networks (WSNs) are very important for monitoring underground mine safety. Sensor node deployment affects the performances of WSNs. In our study, a chain-type wireless underground mine sensor network (CWUMSN) is first presented. A CWUMSN can monitor the environment and locate miners in underground mines. The lowest density deployment strategies of cluster head nodes are discussed theoretically. We prove that the lifetime of CWUMSN with a non-uniform deployment strategy is longer than with a uniform deployment strategy. Secondly, we present the algorithm of non-uniform lowest density deployment of cluster head nodes. Next, we propose a dynamic choice algorithm of cluster head nodes for CWUMSN which can improve the adaptability of networks. Our experiments of CWUMSN with both non-uniform lowest density and uniform lowest density deployments are simulated. The results show that the lifetime of CWUMSN with non-uniform lowest density deployment is almost 2.5 times as long as that of the uniform lowest density deployment. This work provides a new deployment strategy for wireless underground mine sensor networks and then effectively promotes the application of wireless sensor networks to underground mines.     

无线传感器网络安全研究综述

由于无线传感器网络中的节点在计算能力、电池容量以及存储能力上受到限制,使得WSNs面临较多的安全威胁.针对WSNs的安全问题首先简要回顾WSNs安全问题的早期研究成果;其次,将近年来WSNs的安全问题划分为密码算法与密钥管理、安全路由、安全数据融合、安全定位及隐私保护5个方面,并深入讨论这5个方面的攻、防策略.最后,指...     

Analysis on topology control boundary conditions in delay tolerant wireless sensor networks

In wireless sensor networks ( WSNs),nodes are often scheduled to alternate between working mode and sleeping mode from energy efficiency point of view.When delay is tolerable,it is not nccessary to pre...