基于ZigBee的矿井监测系统中以太网网关设计

针对矿井监测系统中将无线传感网络节点接入工业以太网的需求,提出一种ZigBee/以太网网关的设计方案。该方案使用CC2530作为传感节点、路由节点及协调器节点,组成树型网络拓扑结构;使用STM32F103做主控制器,ENC28J60做网络控制器,实现ZigBee数据和以太网数据的相互转换和传输。设计了网关硬件电路,ZigBee无线组网、数据帧转换以及驱动程序。测试结果表明,该网关能正常传输数据,性能可靠,实现了不同数据帧之间的转换。     

WSN中基于虚拟静电场的多sink路由算法

根据无线传感器网络(WSN)中数据转发与静电场中电荷移动的相似性,将sink节点和传感器节点的监测数据分别抽象成正、负电荷,无线传感器网络被抽象成由sink激发的虚拟静电场.以最大化网络生存时间为目标,以虚拟静电场中的静电引力作为路由选择标准,提出了多sink无线传感器网络路由算法.算法综合考虑传感器节点能耗的有效性和均衡性,以及sink的负载平衡,根据sink的邻居节点和传感器节点的剩余能量,为sink和传感器节点的数据分配相当电量的正、负电荷,依据电荷间的静电引力进行路由选择.理论分析与仿真实验结果表明:该路由算法具有较低的时间复杂性,能够有效的均衡节点的能量消耗,延长网络生存时间.     

无线传感网的移动与静态sink相结合的节能策略

针对无线传感器网络WSNs(wireless sensor networks)存在的"sink邻居问题",提出移动与静态sink相结合的节能策略(ESCMS).该策略使静态sink节点位于检测区域的中心,移动sink位于距离静态sink节点一定距离处做快速移动,到达固定站点后停留并采集数据.区域外围节点将感知的数据发送给移动sink,而区域中心处的节点将感知的数据发送给静态sink,整个监控区域大部分数据由于采用单跳传输方式从而减小节点的能耗.相比于其他的只使用移动sink策略,ESCMS由于静态sink节点的存在可以减小传输距离,从而延长网络生命期并提高了数据吞吐量.在理论分析的基础上证明了ESCMS可以有效地使得网络生命期延长至6倍多.设计并实施了一系列仿真实验,结果表明:使用ESCMS策略与使用静态sink相比,可以将网络生命期延长至6倍,与仅采用移动sink的GMRE策略相比,可以提升50%.     

周期性数据采集无线传感器网络的设计

针对小范围内周期性数据的采集特点,采用改进的免冲突周期调度算法,实现了无线传感器网络中各节点对信道的时分复用,避免了因监听和对信道的竞争而消耗更多的能量.讨论了算法对网络容量和同步周期的限制,给出了确定累积误差和同步消息发布周期的方法.无线收发模块采用硬件支持IEEE 802.15.4协议的CC2430芯片,设计了满足该协议中MAC层的各类帧结构,以及传感器节点和汇聚节点的通信程序.     

无线传感器网络节点能耗状态转换模型研究

针对无线传感器网络节点的能量管理与优化问题,对无线传感器网络节点中主要的功率可管理部件工作状态进行分析,建立了MCU处理器、模数转换器和无线收发模块之间的状态转换关系模型。详细阐述了器件间的状态转换关系和条件,并给出了多种休眠模式间的转换时间阈值的估计方法。该模型反映了无线传感器网络节点实际工作状态的转换关系,为节点的动态能耗管理的优化设计提供了实际应用参考。     

可多跳预约信道的无线传感器网络MAC协议——CRMAC

针对无线传感器网络的特点,提出低能耗低延时的无线传感器网络MAC协议--CRMAC.该协议将节点工作时间分离为信道预约时间和数据发送时间.在信道预约时间里,有数据发送的节点发送预定信道帧通知多跳的转发节点,确定节点的数据发送时间框架.在数据传送时间里,只有需要发送或接收数据的节点被唤醒,而其它节点保持睡眠状态.     

无线传感器网络节点的系统设计

无线传感器网络节点的系统设计是组建无线传感器网络的关键技术之一。根据无线传感器网络的低功耗特性,讨论了基于Texas Instruments的节点硬件设计方案,由此来实现节点硬件设计。网络节点的设计采用Msp430F1611处理器芯片和CC2420射频芯片,并简单讨论了TinyOS程序下节点之间的网络拓扑结构的形成和上位机数据采集。试验结果表明,整体网络中的节点具有自组网,数据采集等功能。     

基于最小跳数的无线传感器网络跨层设计

传统的严格分层参考模型无法实现对无线传感器网络资源的有效管理和运用,跨层设计是提高网络整体性能的一种有效方法。针对无线传感器网络能量、计算资源、存储资源和带宽资源有限的特点,提出一种基于最小跳数的路由层和MAC层的跨层协议设计方案。MAC层和路由层通过共享sensor节点到sink节点的最小跳数信息,在MAC层建立时间梯度,解决多个节点共享无线信道的问题;并在路由层建立路由表,解决路由选择问题。仿真结果表明,该方案在降低网络能耗的同时,在降低传输延迟,提高数据投递率方面也取得了良好的性能。     

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.     

基于无线传感器网络的大气环境监测系统设计

介绍了无线传感器网络在环境监测领域的应用背景和国内外研究现状。对大气环境监测用无线传感器网络的节点硬件结构进行了设计,提出了基于无线传感器网络的大气环境监测系统的网络构建方案,并对系统的软件进行了分析和设计。展望了无线传感器网络在其它相关领域的应用前景。     

人体运动传感数据的无线采集方案设计

提出运用无线传感网络的方法实现人体运动传感数据的采集.该系统包含传感节点、簇首节点和汇聚节点.采用分层分簇的组网形式,传感节点通过无线的形式自适应地连接到某个簇首节点.每个簇首节点采用分时的形式组织各自的传感节点,并进行数据融合,转发到汇聚节点,汇聚节点通过USB接口把数据传到上位PC机.针对该方案的特点,对传感节点和簇首节点之间的无线传感器网络设计了一套协议,主要包含节点间的时间同步机制和节点申请入网竞争的时延退避机制.实验结果表明,该协议具有数据通信可靠性高、丢包率低的优点.     

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发

根据农田环境的应用需求,设计了农田土壤温湿度监测系统,该系统由农田无线监测网络和远程数据中心两部分组成。采用以JN5121无线微处理器为核心的传感器节点开发策略,构建基于ZigBee协议的无线监测网络;采用ARM9微处理器S3C2410,基于嵌入式Linux开发的网关节点实现数据汇聚和GPRS通信方式的远程数据转发。远程数据中心的管理软件FieldNet采用了数据库管理模式,并通过应用ESRI嵌入式GIS组件库ArcEngine进行监测数据的实时变化和空间变异分析。系统的设计开发为精细农业时空差异性与决策灌溉研究提供了有效工具。     

基于Boosting算法的Pegasis路由协议在无线传感器网络中的应用

一种基于Boosting算法的新无线传感器网络节点数据处理方法在文章中被提出,以提高使用Pegasis路由协议的无线传感器网络目标辩识率并降低系统能耗。文章对无线传感器网络中从簇头到汇聚节点的数据处理过程进行了重新设计,在簇头使用数据融合技术以减少数据信息冗余和系统能耗,在汇聚节点采用Gentle Boosting算法提高信息准确度并实现最优决策簇的选取。基于Boosting算法的数据处理方法在保持Pegasis路由协议优点基础上,在系统辩识率与系统能耗两者之间寻找到一个较为理想的平衡点。最后实验结果显示,与传统方法相比文章中的数据处理方法在提高辩识率与降低系统能耗方面拥有更好的性能。     

基于ZigBee技术的针织圆机工况监测系统的构建

监测方案基于无线传感器网络ZigBee技术来代替传统的有线网络来传输数据,实时监测每台圆机的生产状况。方案中无线网络由普通传感器节点、汇节点和网络协调器组成,负责针织圆机各种工况信息的采集和传输,本文还详细介绍了方案的网络结构、节点硬件设计和ZigBee模块的通信流程。     

基于无线传感网络的煤矿井下瓦斯与温度监测系统

瓦斯和温度检测是煤矿安全生产中重要的工作,针对煤矿井下布线不方便的特点,提出了利用射频芯片的无线传感器网络来采集和传输瓦斯与温度信息的系统架构。系统由移动节点和固定节点组成。移动节点和固定节点、固定节点与固定节点之间采用无线技术传递信息。固定节点中的汇聚节点收集相应范围内的瓦斯与温度数据后通过载波方式将其传递给地面监控中心。实现了灵活组网、低开销、扩展性好和实时监测的功能,实施效果较好。     

无线传感网络设施粮仓温湿度监测系统的实现

在粮仓监控系统中,温湿度状况和空气是监测粮仓环境的重要数据。互联网技术、无线传感、4G等现代技术的不断发展,为粮仓温湿度的监测提供了稳定的技术条件,其最终部分是无线传感网络技术。无线传感网络技术主要有节点、汇聚节点、管理节点三个部分构成,本文将深入分析无线传感网络在粮仓温湿度监测系统中的实施策略。     

Design and performance analysis of wireless sensor network location node system for underground mine

Aiming at the application of a wireless sensor network to locating miners in underground mine, we design a wireless sensor network location node system, considering the communication performance and the intrinsic safety. The location node sys-tem consists of a mobile node, several fixed nodes, and a sink node, all of whose circuits were designed based on CC2430. A varis-tor and a RC circuit were used in the reset circuit of a sensor node to guarantee the intrinsic safety by reducing discharge energy, the theoretical analysis of the discharge energy shows that the reset circuit is an intrinsic safety one. The analysis and simulation about the performance of the location node system are discussed, such as network communication delay and packet loss rate, the results show that the highest network communication delay of the system is about 0.11 seconds, and the highest packet loss rate is about 0.13, which assures the location node system has a high reliability, and can locate miners in the underground mine,     

基于电网监测的无线传感器网络短路径路由算法

综合考虑距离、剩余能量、转发包数等因素,提出一种基于电网监测的无线传感器网络短路径路由算法(SPRA-PNM).SPRA-PNM算法通过短路径场的建立来预留多条较短距离路径,并在实际数据转发时选择剩余能量最大的节点转发,从而提高了传输可靠性和网络生命周期.实验仿真对路由转发数据消息时网络内的冗余消息包数量和网络的平均生存周期2种指标进行了性能评估.     

水利工程安全监测网视频传感器节点的设计与实现

视频监视系统通过提供水利工程及相关区域的实时视频数据,以辅助水利部门抗洪防汛和水资源调配．基于Zigbee无线通信技术的优点,提出了一种适合水利工程的基于Zigbee的视频传感器网络构架,在此基础上设计并实现了基于Zigbee通信协议的视频传感器节点和基于CDMA通信方式的汇聚节点．视频传感器节点通过CMOS摄像头采集环境事件的视频信息,然后利用无线Zigbee多跳方式将视频数据传输到汇聚节点,汇聚节点通过CD—MA移动通信与控制台或监控手机通信．     

基于仿生硬件的无线传感器网络节点自修复方法

针对现有无线传感器网络节点硬件固定,不能重新配置的问题,设计了一种全新的基于仿生硬件的无线传感器网络节点自修复方法,采用仿生硬件实现动态可重构无线传感器网络节点,以使节点能够自主地、动态地改变自身的结构和行为,在其部分硬件失效情况下进行节点的仿生自修复.该研究提出了相关节点的仿生自修复方法,研制了基于现场可编程阵列的仿...