煤机设备无线自供电状态监测系统

针对当下煤机设备状态监测系统时效性差、通信电缆铺设困难、需要定期更换电池等问题,提出了一种基于无线传感器网络与自供电技术的监测系统设计方法。系统由能量采集模块、无线传感器网络及监测上位机组成,通过能量采集模块收集煤机设备振动能量为节点电路供电,采用无线传感器网络与上位机实现设备关键状态信息的采集、传输与处理。测试结果表明,系统可在30 m有效范围内实现对煤机设备运行状态的实时监测,能量采集模块最大输出功率可达378 mW,能够有效收集设备振动能量实现系统能源自供给。     

振动能量供电的矿用无线监测节点设计应用

以矿用采煤机振动状态检测为研究对象,详细叙述振动能量供电的矿用无线监测节点的总体设计,对无线监测节点的硬件组成及功能介绍的基础上,给出无线监测节点传感器的选择依据,通过对传感器电荷放大电路及低通滤波电路的分析计算,提高了监测节点精度,减少了监测能耗,为后续振动能量收集技术的实际应用研究提供依据。     

基于无线传感器网络的瓦斯监测系统

针对无线传感器网络技术和瓦斯监测的发展现状,提出了基于无线传感器网络的瓦斯监测系统的网络构建方案,对网络中的瓦斯传感器节点的硬件结构进行了设计,并对系统的软件进行了分析和设计。无线传感器网络技术在瓦斯监测方面拥有广阔的应用前景。     

无线传感器网络中移动充电和数据收集策略

为解决传统的无线传感器网络中节点电池容量严重受约束的问题,一些新兴技术如无线射频能量捕获技术被应用到传感器网络中。在这种射频能量捕获的可充电无线传感器网络中,为了节约成本,一般采用可以移动的能量发射机(小车)周期性地移动给所有传感器节点供电。其中,如何规划小车的移动轨迹以及如何分配充电时间是一个值得关注的问题。基于一个分簇的无线传感器网络,研究无线传感器网络的射频能量捕获和数据收集问题。对于所有簇,采用旅行商问题的近似解来规划小车的行车顺序和路径。小车周期性地停留在各个簇点一定的时间,在此时间内,小车先给簇内的传感器节点供能然后收集其捕获的数据。在节点数据率不同和相同的两种情况下,通过线性规划算法解决了某个簇内总时间固定情况下,分配充电时间和每个节点发送数据时间以达到小车所能收集的数据的总吞吐量最大的问题。为了解决每个传感器节点的公平性问题,还研究了上述两种情况下的最大共同吞吐量问题。实验结果表明,所设计的时间分配算法吞吐量性能优于一般的平均时间分配算法。     

具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路北大核心CSCD

在应用了电磁式振动能量收集技术的无线传感器网络节点中,针对半导体芯片在微能量供电的情况下会锁定在一个较低的亚阈值电压使其无法正常工作的问题,文中设计了具有迟滞触发特性的振动能量收集器管理电路。该电路在储能电压达到阈值之前,开关断开,保证存储足够能量。通过Proteus软件对管理电路进行仿真并分析其工作原理。设计管理电路PCB,完成联调测试。实验证明:电路具有明显的迟滞触发性能,静态功耗低,能稳定为无线传感器网络节点提供充足电能。     

基于Φ-OTDR技术的城市地下供水管网主干线泄漏检测与定位

为解决城市地下供水管网水泄漏无法检测及定位的问题,提出基于相位敏感的光时域反射仪Φ-OTDR技术的水声泄漏检测技术。该技术作为一种分布式光纤振动传感器,具有多点探测、灵敏度高、结构简单、低成本等先天优势,应用于城市地下供水管道的实时监测,具有很好的发展前景。本文搭建供水管道水泄漏的模拟实验平台,通过分析泄漏信号的特征频谱分量,排除现场实验环境中其他干扰因素的影响,实现对水泄漏信号的识别,分离与定位,并得到了较高的信噪比。理论分析和现场模拟实验表明,Φ-OTDR技术可以应用于城市地下供水管网漏水事件的监测与定位。     

基于压电发电的无线传感节点自取能技术

针对无线传感网络节点续航难题,提出了一种无线传感网络节点自取能的设计方案。该方案运用悬臂梁式压电发电结构,俘获环境能量;运用新型压电毫微功率能量收集电源芯片LTC3588-1和锂离子电池充放电管理芯片LTC4071搭建电路,进行能量收集与存储;运用低功耗MSP430单片机设计无线传感器节点,进行实际验证。结果表明:该方案结构简单,成本较低,满足低频振动环境下无线传感网络节点的数据采集和发送。     

浅谈无线传感网络在管网监测中的应用

无线自组织传感器网络属新世纪最重要的物联网技术,也为现有市政管网监测技术领域存在的问题提供了很好的解决方法.本文根据无线传感器网络的特点,结合管网监测技术的现状与不足,分析了无线传感网络技术应用于管网监测领域的优势及相关技术难点,探讨了管网无线监测系统应用的关键技术内容和方法.     

物联网技术在管网泄漏监测系统的应用研究

为了提高管网泄漏监测系统的数据化、智能化,该文提出了一种基于物联网技术的管网泄漏在线监测系统。该方法由现场前端控制器采集管道负压波、温度、流量等数据,前端控制器之间可进行相互通信,站点处设置站点控制器,前端与前端、前端与站点、站点与站点之间构成传感器和前端网络模式,相互之间交换数据,以便于更快、更准地传输泄漏信号到监控平台。经过前期研究与实验验证,该方法能完成管网泄漏的在线监测、数据整合及智能定位。     

基于振动能量俘获的无线传感器自供能技术研究

振动浮能器是一种采用压电材料和电磁感应原理的一种技术,其主要结构形式是在主梁上粘贴压电材料,并使用永磁材料将其做成集中质量块,实现压电材料的机电耦合直接转换以及电磁感应的能量转换。利用振动浮获器,将外界的振动转换为能量源,将能量进行收集,并为无线传感器进行供电,实现无线传感器的能量自供。本文将对振动浮能器的结构进行具体研究,解决无线网络传感器的能量供给问题。     

基于Zigbee无线传感器网络的水环境监测系统

针对现有有线水环境监测系统布线困难、成本高、监测水域范围受限制等问题,设计了一种基于Zigbee无线传感器网络的水环境监测系统。该系统以Zigbee无线传感器网络和3G网络为核心,通过布置在监测水域的传感器节点进行数据采集,多个传感器节点构成1个无线网络,网关节点负责数据收集并通过3G网络传输给远程数据管理中心。实验表明:系统构建简单,工作稳定可靠,适应于大范围的水环境实时监测。     

适用于输电线路监测的自供电无线在线监测系统

高空输电线路的实时在线监测对于电网安全可靠运行非常重要,然而输电线路在线监测系统的传统电源供给方式如感应取电、太阳能等方式,难以满足实际应用场景的需求。提出一种基于电磁-压电-摩擦纳米发电机的混合式自供电能量收集方法,将输电线路振动能转换为电能为在线监测系统供电,同时采集输电线路温度、弧垂、微风振动信息,无线发送至终端服务器,实现对电网线路的实时监控预警。系统包括复合能量收集器、电源管理模块、传感监测模块、无线通信模块、数据分析与处理模块等,实现低功耗自供电感知、无线数据收发、电磁屏蔽、数据分析与展示及实时监控预警等多项功能。系统收集环境振动能实现自供电传感,结合无线传输互联网技术形成的无线输电线监测网络实时性强、监测效率高,对提高国家电力系统的稳定性和可靠性具有非常重要的意义。     

基于甲烷监测的无线传感器网络节点的硬件设计

设计一种用于甲烷气体监测的无线传感器网络节点硬件电路,可对煤矿瓦斯、家用天然气管道泄漏进行探测。以超低功耗的MSP430F149单片机为控制核心,以射频nRF905芯片为无线传输模块,以TP-1.1A甲烷传感器及其外围电路为传感器模块,重点分析了功耗,实现了网络节点的硬件电路设计,并测试了不同条件下传感器的感知精度、节点的功耗与收发信息次数的关系。结果表明该节点具有良好的甲烷监测的能力。     

振动能量的矿用无线监测节点总体设计及性能测试

以无线监测网络供电难为研究背景,提出了振动能量的矿用无线监测节点,通过对压电俘能器、无线监测节点的硬件以及软件等结构的整体设计,弥补了无线监测网络供电难的不足,同时对检测节点进行了性能测试,测试结果显示,延长了节点储能单元更换周期,实现了对机械设备的振动监测,且运行效果良好。     

长输架空管道振动状况无线监测系统的研发

为给长输架空管道安全评估提供现场数据,开发出振动状况无线监测系统。利用无线通讯技术实现分布式多节点三轴加速度传感器组网,并开发出对应的振动状态监测PC端软件,软件可实现振动数据动态显示与存储。该系统应用于某化工园区长输管道现场测试,记录了管道加速度-时间曲线,通过测试数据分析出管道振动的频谱分布、最大振动速度和最大振动位移。该系统所测振动数据可为架空管道安全评估提供理论指导。     

面向应急环境监测的无线传感器网络节点设计

突发性环境污染事故的应急监测要求监测数据能及时而有效地采集和传输,以便管理部门能够及时应对各种突发状况。针对传统的有线传输网络铺设麻烦、可移动性差和数据传输不稳定等问题,设计了一种应用于污染源应急监测系统的无线传感器网络节点,硬件上采用C8051F340微控制器和XBee-PRO无线传输模块构架节点,并构建了一个基于ZigBee技术的无线传感器网络,最终实现污染源现场数据的高效采集、传输以及处理。研究结果表明,该无线传感器网络节点能应对各种突发情况,具有很好的稳定性。     

基于TinyOS2.x的WSN图形化仿真平台设计与实现

由于无线传感器网络(WSN)规模大、难以人工维护等特点,仿真实验成为评价大规模无线传感器网络性能指标的重要方法。TinyOS2.x仿真工具TOSSIM只能在字符界面中进行无线传感器网络仿真,并且TOSSIM无法实现节点能量监测。针对现有TOSSIM的不足,根据改进的能耗模型,提出了一种无线传感器节点的剩余能量计算算法;并根据剩余能量计算算法,设计了TinyOS2.x传感器节点剩余能量计算组件和传感器节点应用程序,通过Qt软件开发技术设计了图形化仿真软件。实验结果表明,改进的仿真工具可以直观、准确地实现无线传感器网络实时仿真。     

全方向振动能收集转电能装置设计

传感器等微小设备使用功率越来小,人类行走,车辆运行,机械运转,海水波涛起伏等等现象都存在振动,使得振动能量转换为电能可以作为微小设备传感器的能量源,是当前振动能利用的研究热点之一,针对无线监测中电池寿命限制整个系统使用寿命问题,研究一种振动能量供电系统,将振动能量转为电能,利用质量球作为全方向收集振动能的动力源,联接机械系统以自行收集微小振动能,在达到定值时自动释放能量,转换成电能,并以高于汲取的功率释放,使得由机械能转换的电能电压可以直接为电子设备使用。对不便更换电池的监测系统中电能的补充,延长监测系统中电池使用寿命具有重要意义。     

基于改进AFSA算法的智慧农业监测网络研究

智慧化农业监测实际上是将无线传感器网络应用于农业监测场景中实时采集农田、气象、养殖等方面的数据。多个微小型嵌入式系统相互协作共同构成无线传感器网络,可实时监测、感知、收集和处理环境信息,并以无线通信方式进行信息交互。无线传感器网络覆盖是无线传感器网络监测的基础,直接影响网络感知质量。建立了面向农业场景的无线传感器网络覆盖问题模型,提出了一种基于改进人工鱼群算法的覆盖优化策略,提高了网络覆盖率和算法收敛性,得到最优网络传感器节点覆盖。     

具有能量获取能力的低功耗ZigBee无线传感器网络节点设计

基于ZigBee技术的无线传感器网络具有巨大的应用前景。由于网络节点能量有限,如何设计低能耗的ZigBee无线传感器网络节点,最大限度地利用自身能量,同时从环境尽可能获取能量,是提高网络节点生命周期的二大关键问题。本文一方面系统分析了ZigBee无线传感器网络节点中各个部分引起的能量消耗,提出从节点硬件结构和网络协议两方面来降低网络系统能耗,延长网络生命周期的策略。另一方面提出从环境中获取能量的ZigBee无线传感器节点设计思想,设计开发了具有能量自获取能力的ZigBee无线传感器网络节点,用太阳能光伏电池和风能发电机作为生能器件,用超级电容器和锂离子电池作为储存器件,并采用低功耗的能量获取管理策略,实现了能量的自动获取与充分利用。