基于ZigBee技术的无线传感器网络及其应用研究

无线传感网络是当前国内外传感器技术领域的热点研究课题,着重研究了基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的软硬件设计,实现了ZigBee无线传感器网络节点的设计,并运用该无线传感节点建立了基于ZigBee技术的无线结构健康监测系统,利用模式匹配的方法实现了基于无线传感器网络的载荷定位和结构紧固件失效的实时监测.     

基于Zig Bee技术的大坝安全监测WSNs节点设计

针对无线传感器网络(WSNs)在大坝安全监测中的需求,结合大坝安全监测传感器网络和ZigBee技术的特点,提出一种基于射频芯片CC2430的WSNs大坝安全监测系统解决方案。简要介绍了传感器网络体系结构,重点阐述了其网络节点的硬件设计和软件设计。并在实验室环境下搭建了一个簇-树型传感器网络,对传感器网络进行了测试并对节点进行了标定。实验表明:节点采集传感器数据准确,在实验室环境下数据传输可靠、准确,数据丢失率为0。     

Zigbee无线传感器网络在安全监测系统中的应用

现阶段各种煤矿安全监测系统的网络传感器接人不灵活和跟进不方便等问题,仍然是系统的瓶颈;通过对Zigbee技术和无线传感器网络体系结构的分析发现,运用它们可使上述问题得到很好地解决;在已有的有线传感器网络的基础上,将分布于井下的狭窄或不规则地带的监测传感器节点纳入一个智能化、结构灵活的无线网络系统,组成一个层次化且具有本安特性的无线传感器网络,再将该网络与主井光纤骨干冈相连接,形成一个有线和无线相结合的传感器网络系统,该系统能够灵活改变节点位置或者增加和减少节点数量,从而解决现有系统中的诸多问题。     

用于应变监测的无线传感器网络节点的设计

针对结构健康监测中应变监测系统的器件连线复杂、维修难度大的特点,设计了用于应变监测的无线传感器网络节点,其中,包括多通道应变传感信号调理电路模块、数字处理模块和无线收发模块的开发。对用于应变监测的无线传感器网络节点进行了标定,并通过无线传感器网络的载荷定位试验验证了用于应变监测的无线传感器网络节点抗干扰性强,实时性好,具有较高的稳定性和可靠性。     

基于无线传感器网络的远距离结构健康监测

针对复合材料结构健康监测的特点和需求,实现了一套基于无线传感器网络(WSNs)的远距离结构健康监测系统。系统构成包括前端传感监测子系统、WSNs子系统和远终端监控子系统。为了扩大系统的监测范围,降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性、智能性和抗毁性,研究了自制的无线传感节点、多跳路由技术及小型化配接电路,改进了终端程序和网络节点程序。实验证明:相对于传统有线的监测方式,基于WSNs的结构健康监测具有灵活性高、负重轻、成本低、搭建移动方便、维护容易等优点。     

大型起重机械在线监测的无线传感器网络节点设计

从大型起重机械结构健康监测的实际应用出发,结合无线传感器网络分布式、高鲁棒性的特点,设计了一种基于Zig Bee的可对大型起重机械长期在线监测的无线传感器节点系统,并结合LabVIEW针对节点的通信距离、数据传输可靠性以及功耗等进行了现场实验,证明了节点能够很好地完成结构健康监测数据的采集与发送,能够满足在实际现场环境中大型起重机械结构健康监测对通信距离和可靠性以及节点功耗的要求.     

基于ZigBee无线传感器网络的煤矿监测系统设计

文章介绍了基于ZigBee无线传感器网络的煤矿监测系统的结构组成、适用于煤矿井巷环境的ZigBee无线传感器网络拓扑结构及网络节点的构成、软硬件设计等。凭借基于ZigBee技术的无线传感器网络节点可移动、组网快速简单、成本低、网络易维护等特点,该监测系统有着很大的推广应用价值。     

无线传感器网络在文物保护中的应用

无线传感器网络是计算、通信和传感器三项技术结合的产物,被视为环境监测和建设监测的一个发展方向,有着广泛的应用领域,文物保护是其潜在的应用领域之一.介绍无线传感器网络的特点及其在文物保护中应用的必要性,提出博物馆文物保护系统无线传感器网络构建方案,以及无线传感器网络节点、汇节点和博物馆监控中心软件等部分的设计方案.与传统的文物保护系统相比,该系统具有易于扩充,测量准确等特点.     

无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用研究

针对无线传感器网络技术在桥梁结构健康监测中的应用,研究并开发了基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测系统.采用能量均衡分簇路由算法、时间同步算法和能量管理算法,组建了低功耗、节点能量消耗均衡、具有多跳路由结构的无线传感器网络.同时,应用加速度传感器检测桥梁振动的加速度数据,通过FFT变换由加速度数据得到桥梁的固有频率,并根据固有频率分析桥梁的健康状况.系统在公路高架桥中进行了应用试验,试验结果表明,系统便携性好,监测数据可靠.     

滑坡监测系统的无线传感器网络设计

滑坡是一种严重的地质灾害,对居住在山区的人们的生命和财产造成严重的威胁,滑坡监测系统可采用zigBee无线传感器网络技术和北斗卫星相结合对滑坡的状态进行监测。文章介绍了基于zigBee无线传感器技术的滑坡监测系统的实际应用方法,研制了包括普通节点和网关节点、面向滑坡监测的无线传感器网络节点,从而完成了滑坡参数的实时采集和传输。     

A migration-based approach towards resource-efficient wireless structural health monitoring

Wireless sensor networks have emerged as a complementary technology to conventional, cable-based systems for structural health monitoring. However, the wireless transmission of sensor data and the on-board execution of engineering analyses directly on the sensor nodes can consume a significant amount of the inherently restricted node resources. This paper presents an agent migration approach towards resource-efficient wireless sensor networks. Autonomous software agents, referred to as “on-board agents”, are embedded into the wireless sensor nodes employed for structural health monitoring performing simple resource-efficient routines to continuously analyze, aggregate, and communicate the sensor data to a central server. Once potential anomalies are detected in the observed structural system, the on-board agents autonomously request for specialized software programs (“migrating agents”) that physically migrate to the sensor nodes to analyze the suspected anomaly on demand. In addition to the localized data analyses, a central information pool available on the central server is accessible by the software agents (and by human users), facilitating a distributed-cooperative assessment of the global condition of the monitored structure. As a result of this study, a 95% reduction of memory utilization and a 96% reduction of power consumption of the wireless sensor nodes have been achieved as compared with traditional approaches.     

面向家庭的无线便携老年人健康信息远程获取系统

针对家庭日常生活老年人和社区医疗设施的实际状况,尝试构建面向家庭的无线便携老年人健康信息远程获取系统,其架构由无线传感网络生理数据采集器、社区医疗服务中心生理参数远程获取系统两部分组成,采集器基于nrf24l01由一个中继路由节点协调控制多个生理参数采集节点的星型网络构建,采集节点基于STC12系列MCU作为主控搭建系统,具有生理参数测量、历史记录查询、数据发送等功能;中继路由基于LPC2132 ARM7芯片作为主控MCU搭建系统,实现汇总采集器各节点采集数据,通过WIFI发送至社区医疗中心PC服务器数据获取系统;社区远端服务器数据获取系统作为服务端,基于SOCKET为ARM中继路由客户端服务,采用长连接方式,安全可靠通信获取数据,为社区医疗服务中心、远端大型医疗中心远程医疗监护提供可靠的健康信息支持,有助于提高老年人日常生活质量.     

采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统

电线故障会引起火灾,对电线温度、电流进行在线监测能预防事故发生。设计了采用自供电无线传感网络的电线安全监测系统,系统由传感节点、中继节点、路由节点、服务器和客户端组成。采用自供电技术解决无线传感网络监测系统中传感节点不能持续供能的问题,对传感节点工作状态进行控制以降低传感节点能耗,传感节点具有体积小、能耗低、不用更换电池等特点。分析自供电条件下,无线传感网络的网络结构,引入中继节点,延伸通信距离。将系统用于电线安全监测,该系统通信可靠、工作时间长、数据实时、人机操作方便,为电线安全的监测提供了技术支持。     

一种移动无线视频传感器节点的覆盖算法

在现有的无线传感器网络覆盖算法的研究中,缺乏对移动节点路径规划的研究,而针对具有视频传感器节点的网络仍使用普通传感器圆形覆盖区域的测量方法来计算覆盖面积,并不完全符合实际情况.基于这两方面的原因,本文提出了一种适用于无线视频传感器节点的最大覆盖算法,并提出一种对于视频传感器节点覆盖面积的计量方法.该算法能够使节点在保证网络连通性的前提下,达到最大的有效监测范围.此外,本文建立了相应的仿真实验模型,对该算法的有效性和覆盖面积进行了实验与分析.结果表明,本算法的节点监测面积大约为使用随机运动算法的节点监测面积的1.5倍左右,并可以保证网络的连通性.     

无线传感器网络节点实现模型

无线传感器网络是集成了嵌入系统、无线通信、分布计算、检测技术,由大量无线微型传感器节点组成的新型网络。无线传感器网络节点是构成无线传感器网络的基础。分析了无线传感网络节点的信号处理过程,对比研究了基于微处理器和基于现代信号处理在系统可编程的两种无线传感网络节点的实现模型。采用现代可编程实现的无线传感网络节点模型体积小、功耗低、速度快。基于微处理器的节点具有极大的灵活性。     

重金属监测的光学单元无线化系统设计与研究

基于无线传感器网络技术,结合光学测量高精度的特性,设计了一套用于重金属监测的无线化系统.首先,完成了无线采集节点的整体架构设计;其次,在分析光学传感单元的特性及机理基础上,采用模块化设计方法,进行了光学无线采集节点的各个单元硬件设计和相应的软件设计;最后,对无线系统进行了功能验证实验.实验表明,所设计的光学无线化系统具有精度高、低成本、低功耗、布设便捷等优点,在重金属监测等相关领域具有很好的应用前景和实用价值.     

基于无线传感器网络的土壤湿度监控系统

为提高水资源的利用效率,且针对传统土壤湿度监控系统难以布线、抗干扰性能差等缺点,设计了一种无线土壤湿度监控系统。传感器节点以CC430单片机为节点核心并辅有土壤湿度传感器等一些外部元件,多节点间应用SimpliciTI无线通信协议组成一个小型的射频网络。主控节点通过GPRS模块向数据监控中心上传传感器节点采集的湿度数据并管理灌溉控制模块,数据监控中心可向无线网络发送控制命令。实验结果显示,基于协议的该系统稳定性高、移植性强、易于扩充,本设计将无线传感器网络技术应用到农业生产中,提出了一种新型实用的方案。