环境监测物联网传感器节点设计与实现

针对无线传感器网络中的传感器节点通常使用电池供电且能量不易补充的特点,设计了一种低功耗的适用于环境物联网实时监控的节点。节点分为传感器节点和汇聚节点。传感器节点采用MSP430F1611作为微处理器,采用TI公司的低功耗射频芯片CC2420作为通信模块。汇聚节点采用ARM9系列S3C2410作为微处理器,采用CC2420作为通信模块。对节点的硬件结构和软件流程进行了设计。最后,通过实验对网络中节点数据采集精度、节点功耗以及节点丢包率等进行了仿真和分析,结果证明,设计的节点能满足环境监测物联网的需要,具有数据采集精度高、功耗和成本低以及可靠性强的优点。     

振动信号在线检测的超低功耗无线传感器节点设计

本文介绍了实现在线振动检测和分析的无线传感器节点的超低功耗硬件设计。该传感器节点基于超低功耗单片机MSP430F135,由射频通信模块和加速度传感器及信号调理电路构成。我们主要研究了用集成加速度器件以低功耗方式实现振动信号在线检测的设计方法,以及使节点满足超低功耗和检测性能要求的系统各模块工作方式（包括模式和时序）和电能管理措施,使节点在满足在线实时检测和信号传送要求的基础上,其平均功耗达到采用电池供电的无线传感器节点的性能和寿命要求。     

基于压电能量收集技术的无线传感器节点设计

针对传统无线传感器模块在复杂环境中电池适应性差、维护困难的弊端,设计了基于压电能量收集自供电技术,并具有超低功耗特性的无线传感器网络节点模块;方案采用PZT陶瓷实现压电换能,围绕LTC3588-1进行电源管理,提出了以CC430作为控制核心的应用端低能耗工作模式算法,实现完整的系统构建;实验表明,压电能量收集器可以支持具备低功耗特性的无线传感器模块正常工作。     

基于ZigBee的多传感器物联网无线监测系统设计

设计一款基于zigbee的多传感器物联网无线监测系统,阐述该系统的主要功能,并对其总体结构、硬件电路以及软件设计进行详细论述。系统基于ZigBee技术组建树形无线传感器网络,以CC2530为核心设计模块化无线终端节点,集成了温度、湿度、烟雾、红外等的多传感器模块,组建无线监测系统。通过协调器节点无线采集数据,并利用GPRS模块远程传输数据,可实现环境信息、人流量、安防等监控。     

低功耗射频唤醒无线传感器网络设计

针对无线传感器网络采用睡眠/唤醒机制来实现低功耗时,不可避免地引起网络响应时延的问题.在波束供电技术的基础上提出了无线传感器网络低功耗射频唤醒机制,给出了低功耗射频唤醒无线传感器网络节点的硬件结构和详细设计.节点通过从电磁波中获取能量来及时地唤醒自己,以达到提高实时性的目的.性能分析表明低功耗射频唤醒无线传感器网络节点比采用传统睡眠/唤醒机制的节点具有更高的实时性和更低的功耗.     

微型温差电池的无线传感器节点自供电系统

伴随全球性的能源危机,利用环境中的动态能量为无线传感器网络供电已经成为一种趋势.本文设计了一个基于BQ25504芯片的无线传感器节点自供电系统,该系统可以在330mV电压下启动,在工作时以最大功率跟踪方式采集低至80 mV的温差能量,并能够动态地将能量通过能量缓冲器电路供给无线传感器节点使用.该系统有效地解决了基于微型温差电池的无线传感器节点自供电的问题.     

微能源技术在无线传感器网络中的应用

本文提出了在无线传感器网络中应用微能源技术,将太阳能电池作为电源为无线传感器网络中的节点供电.用太阳能电池替代传统的干电池,可以大大提高传感器节点的使用寿命,同时也可以降低传感器的使用成本,解决无线传感器网络的能源问题.     

环境监测无线传感器网络节点能源技术

节点能量提供与管理技术是无线传感器网络的关键技术之一。针对环境监测应用对无线传感器网络的特殊要求．提出了节点能源设计的基本原则，在此基础上，对可用的供电电池相关性能进行了比对。研究了适于环境监测的能源补充技术．设计了一套实用的太阳能能源补充系统，与单纯电池供电系统的供电能力进行了比对实验。最后讨论了降低节点能耗的相关技术。     

基于能量的无线传感器网络MAC协议研究

无线传感器网络采用能量有限的电池供电,能量决定了传感器网络的生命期,传感器节点的能耗主要集中在介质访问控制层协议(MAC)上.如何降低传感器网络MAC层协议的能耗,成了解决能量问题的关键.文章从减少数据流量,增加射频模块休眠时间和冲突避免3个方面,深入剖析了当前经典的MAC协议,通过分析得出,在节省能耗上,应该综合考虑各种MAC协议的运用.     

基于无线胎压传感器的耗能研究

本文首先介绍了胎压检测系统的架构和无线胎压传感器的硬件组成。然后,给出了详细的无线胎压传感器耗能构成,包括压力检测模块、温度检测模块、电压检测模块、信号调理模块、射频发射模块、低频接口、模块静态耗电、电池自放电及脉冲放电。最后,以某著名汽车主机厂采用的基于该耗能构成的无线胎压传感器为例,进行了计算和测试。结果表明无线胎压传感器的耗能绝大部分来自压力检测模块耗电、模块静态耗电及电池自放电,提出的无线胎压传感器耗能构成及计算方法具有合理性,满足使用要求。     

针对传感节点的基于signal-slot 电源管理方案设计与实现

随着传感网络和3G网络的融合,物联网已经成为新世纪最重要的技术之一,如何延长传感节点的工作时间已成为物联网研究的一个重要课题。传统的电源管理规范如APM(Advanced Power Management)和ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)主要针对PC设计,因其复杂性和对BIOS层要求等因素,在无线传感节点中并不适用。为了解决此问题,针对传感节点计算和存储能力有限的特点,我们首先开发了精简的signalslot框架,基于signal-slot框架,并设计了简单有效的电源管理方案SPM(Simple Power Management),并将SPM在流行的传感节点操作系统Contiki中实现。     

基于稀疏图码的物联网邻居节点发现

为了解决物联网中发现新节点的传统蜂窝随机接入方案不能适用于大规模节点的传感器网络的问题,首先基于组测试框架将邻居发现问题转换为压缩感知理论模型中的单向量测量问题,然后对测量矩阵进行精心构造,最后提出一种新颖的基于稀疏图码理论的逐步剥离恢复算法来解决物联网邻居节点发现问题。实验结果表明,该算法在低样本和时间复杂度下显著提高了大规模无线传感器网络活动邻居节点发现的有效性和准确性。     

无线传感器网络节点太阳能供电系统设计

ZigBee无线传感器网络节点太阳能供电系统由太阳能电池板、充电控制电路和锂电池组成,采集光能并将其转换为电能存储在锂电池中。通过锂电池充电管理芯片CN3063组成充电控制电路对锂电池进行充电管理。利用超低功耗锂电池电压检测芯片CN301组成放电保护电路,最大限度地延长锂电池的寿命。由于电源能量来自太阳能,因此非常适合野外布置的ZigBee无线传感器网络数据采集节点使用。     

基于SmartMesh IP技术的无线围岩移动传感器设计

为了解决基于RS-485总线通信的围岩移动传感器在工作面回采过程中线缆容易被扯断,离层数据无法可靠、实时上传的问题,以及现有无线顶板安全监控系统节点数量少、功耗高、实用性差的问题,创新性地提出了一种采用SmartMeshIP无线通信技术的,具有低功耗、自组网特点的无线围岩移动传感器设计方案。对电池电压采集电路、数码管显示电路、光控及遥控电路、元件信号处理电路、报警电路、无线组网模块接口电路六部分硬件电路,及各部分电路低功耗实现方法、电池电量计算与选型以及传感器的软件流程进行了研究。现场应用表明,该传感器无线自组网数据传输稳定可靠,运行功耗低,能够保证在不换电池的情况下工作1年以上。该研究对煤矿安全监测智慧化发展进行了有益的探索。     

物联网中无线传感器网络的安全技术

物联网被誉为信息革命的第三次浪潮,它的发展将产生巨大的社会效益和经济效益。伴随着物联网在各个领域的成功应用,安全问题也日趋显现。无线传感器网络由于在物联网中担当链接传统网络重任,安全问题尤其突出。文章以无线传感器网络的结构、特征为基础,分析了物联网所面临的安全挑战,并研究了其中的关键安全技术。     

基于IEEE 802.15.4协议的物联网节点通信编程

在基于物联网的高校后勤数字化建设项目中,对点到点节点的无线数据传输进行了设计。设计包括协议选取,硬件设计、软件设计、具体设计及最终的编程实现。完成了TinyOS系统中的程序编写,实现了项目建设中的点到点节点无线数据传输的设计要求。     

基于WirelessHART的电力无线传感网设计

为推动泛在电力物联网建设,提高感知层电力数据采集量,解决传统电力系统有线电表布线成本大、恶劣环境下施工不便及人工抄表效率差等问题,设计了一种基于WirelessHART协议的无线智能电表,建立节点路由算法与时间同步算法,使多台智能电表构成完整的电力无线传感网络,对电能实现实时可靠的电力计量与调度。将无线网关在上位机进行测试,判断网络的传输效率与稳定性。     

基于ZigBee的多传感器物联网无线监测系统

针对无线传感器网络在物联网无线监测中的应用,基于ZigBee技术组建树形无线网络,以SoC芯片CC2530为核心设计模块化无线节点硬件,集成了含温湿度和振动量等的多传感器模块,基于Z-stack协议栈完成了多传感器有限状态机程序和低功耗节点程序,并改进了协议栈对链路失效的管理机制。通过大量实验获取统计数据,无线节点点对点传输速率典型值为20 kb/s,多跳传输典型值为0.3 kb/s,系统具有较强的扩展性,能够较好地满足智能家居和安防监测等物联网应用。     

基于物联网技术的浮空器远置终端设计

浮空器在飞行时需要借助排气阀的开关,进行囊体压力和浮力调节,并通过采集安装在排气阀上的温度、压差等传感器的数据,监控飞行状态;现有排气阀的供电和控制信号,传感器的采集信号,一般通过安装在囊体上的线缆传输,随着浮空器体积的增加,排气阀数量的增多,使得现有通过线缆传输的方式,出现应用上的限制;对LoRa远距离无线通信技术进行研究,提出了基于物联网技术的浮空器远置终端设计,对分布在浮空器上的传感器数据进行无线传输并无线控制排气阀开关,设计硬件电路,通过软件进行仿真和调制,保证传输可靠性;从而验证了在浮空器上使用物联网技术采集并传输传感器数据的可行性,为浮空器上数据的采集传输和压差控制,提供了新的思路.