基于无线传感器网络的矿井应急通信系统的研究

文章介绍了一种基于无线传感器网络的矿井应急通信系统的设计方案,阐述了无线传感器网络的结构、特点及无线传感器网络技术、移动通信技术在矿井应急通信系统中的应用设计。该矿井应急通信系统利用无线传感器网络进行紧急状态下矿井数据的采集和收集,利用成熟、信号覆盖面广的移动通信技术进行信号的传输,将数据实时地传送到处理中心和相关的责任人,便于对紧急情况的决策处理。     

基于线性回归的无线传感器网络分布式数据采集优化策略

事件监测是无线传感器网络中最重要的应用之一,部署在监测区域内的传感器节点通过对感知数据信息的采集、处理和传输等基本操作完成具体的监测任务,在各种操作中,节点之间的数据传输是最消耗能量的.为了减少节点之间的通信数据量,达到降低网络能耗和延长网络生命周期的目的,该文提出了一种能量高效的基于线性回归的无线传感器网络分布式数据采集优化策略,通过应用线性回归分析方法构建感知数据模型,保持感知数据的特征,使节点仅传输回归模型的参数信息,代替传输实际监测的感知数据信息.仿真实验结果表明,文中提出的数据采集优化策略能通过较小的通信量有效地实现事件监测区域感知数据的预测和估计,降低网络的总能量消耗,延长网络的生命周期.     

基于Sun SPOT平台的无线传感器网络多跳路由协议设计

多跳路由协议是无线传感器网络中的关键技术之一,针对传统多跳传输协议在无线传感器网络的实际应用中存在部署过程过于复杂等问题,设计了一种灵活实用的基于Sink节点控制的无线传感器网络多跳传输协议(Sink Controlling Multi-hop Protocol,SCMP)。Sink节点通过发送命令信息实现对传感器节点的控制,并收集各个节点的路由信息从而获得全局路由,然后对传感器节点的数据传输进行进一步控制。在Sun SPOT平台上对SCMP进行了部署实验,结果表明,基于Sink节点控制的多跳传输协议更加方便灵活,在实际的无线传感器网络应用中具有一定的有效性和可行性。     

基于Mesh技术的矿井应急救灾通信系统设计研究

针对矿井应急通信系统存在的呼吸器影响语音清晰度、缺少视频信息、缺少环境参数监测和传输功能等问题,提出了一种基于无线Mesh技术的矿井应急救灾通信系统设计方案,简要介绍了无线Mesh的基本原理及结构,给出了矿井应急救灾通信系统的组网方式、整体架构和主要设备的设计方案,详细阐述了网络服务质量的保证、无线Mesh网络的动态路由选择、业务准入与控制和音视频流无缝移动传输等关键技术难题及解决办法。实际应用表明,该系统能同时实现井上指挥中心、井下指挥中心和井下救护人员之间的语音和视频通信功能,并能在井上和井下指挥中心实时显示救灾现场的环境参数。     

基于无线传感器网络的应急气象观测系统设计

针对传统车载移动气象台在复杂地形中灵活性差和覆盖面积小的缺点,提出了一种基于无线传感器网络的应急气象观测系统。系统包括数据采集层和远程数据传输层,数据采集层实现了一种基于无线传感器网络的便携式气象观测节点,远程数据传输层实现了一种具有通用分组无线业务（GPRS）和北斗卫星通信模块的车载网关。测试结果表明：系统在应急气象观测中便于部署,可以有效扩大气象观测网络的覆盖面积,提高气象观测密度和精度,保证气象观测数据的稳定传输。     

一种基于WSN的井下无线应急通信节点设计

针对煤矿井下应急通讯应用需求,提出了基于无线传感器网络(WSN)的井下无线应急通信系统架构,设计由微处理器电路、无线收发模块、传感器电路、电源、和天线所组成的井下无线应急通信系统节点,低功耗设计;按照功能开展模块化,提高节点灵活适用性;最后测试了设计节点点对点通信性能,得到相应的距离与丢包率之间的关系曲线;井下无线应急通信有效通信距离达到45 m,能够满足井下大规模应用组网需求.     

太阳能违章占用应急车道抓拍系统的实现

笔者提出了一种基于太阳能和无线VPN网络违章占用应急车道抓拍系统的实现方案,给出了系统实现框架和具体实现的方法,该方案利用太阳能供电系统采用视频检测技术对占用应急车道车辆进行检测抓拍,通过无线VPN网络将违章图片和信息发送至后台服务器。阐述了相应的视频检测方法以及VPN搭建方法,该实现方案适用于无法进行有线网络传输、无市电供应的应用场景,具有很高的实用价值。     

无线传感器网络中基于事件驱动的输出反馈控制

近10年,随着传感器、无线网络技术的发展,无线传感器网络促进了一系列新型网络化应用的诞生.然而在这一系列应用中,无线传感器网络耗能过多成为了制约其发展的瓶颈.在实际的应用中,传输所消耗的能量占电池总消耗能量的90%,因此研究节点数据传输节能问题有着巨大的实际意义.基于事件驱动的线性离散时不变系统的输出反馈控制算法,所提出的事件驱动传输策略能决定传感器何时发送数据.首先,通过一类近似二次值函数来推导出这种传输策略,基于此类传输机制,该系统可以很好地平衡执行器性能和无线传输速率.其次,利用所给出的传输策略设计了相应的输出反馈控制器.最后,通过数值仿真验证了理论结果的可行性和有效性.     

一种能量有效控制的实时无线传感器网络路由协议

提出了一种能量有效控制实时无线传感器网络路由协议.该协议通过信息类分处理,动态聚点策略,基于遗传算法的单跳延迟实现了网络传输端到端的实时性保证以及网络能量有效性控制;利用上溯重新路由方法,来处理网络拥塞问题,并实现了处理拥塞的智能化.经过实际应用,证明该协议是十分有效的,能满足无线传感器网络传输实时性和能量有效性要求.     

无线充电传感器网络能量效率优化研究

本文将SWIPT技术应用到无线充电传感器网络中,提出了一种基于SWIPT的协作传输协议（简称CTS）,利用无线信息和能量的协作传输来提高无线能量传输的效率。在此基础上,设计了一个以最大化网络效用为目的的资源分配策略优化问题,并提出RAPOA算法来求解问题。仿真实验表明CTS最大化了网络效用,提高了无线充电传感器网络的能量传输效率。     

Bio-inspired data transmission scheme to multiple sinks for the long-term operation of wireless sensor networks

Wireless sensor networks have a wide range of applications, such as natural environmental monitoring, object tracking, and environmental control in residential spaces or plants. In wireless sensor networks, many sensor nodes with limited resources are placed in an observation area and used to gather information about environments. Therefore, a data gathering scheme (or a routing algorithm) for saving and balancing the energy consumption of each sensor node is needed to prolong the lifetime of wireless sensor networks. This article proposes a new bio-inspired data transmission scheme for the long-term operation of wireless sensor networks. By using the proposed scheme, autonomous load-balancing data transmission to multiple sinks can be actualized. We evaluate the proposed scheme using computer simulations to verify its effectiveness, and also discuss its development potential.     

被动式煤矿井下环境安全监测系统设计

介绍了一种基于ZigBee无线网络及传感器检测技术的新型被动式煤矿井下环境安全监测系统设计方案。该系统将带有传感器的移动检测终端设备置于矿工帽子上,通过无线传感网络,实现被动式的环境监测及无线信息传输,大大增加了监测的灵活性,并解决了监测死角的问题。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

用于大坝安全监测的长距离WSNs节点设计

针对大坝安全监测的需求,结合无线传感器网络的特点,设计了一种基于JN5139无线射频模块的用于大坝安全监测的无线传感器网络节点。简要介绍了无线传感器网络的典型网络结构,重点描述了无线传感器网络节点的硬件和软件设计,并通过在野外环境下搭建簇—树型网络,对传感器网络进行测试。实验结果表明节点数据采集准确,传输可靠。     

Healing on the cloud: Secure cloud architecture for medical wireless sensor networks

There has been a host of research works on wireless sensor networks (WSN) for medical applications. However, the major shortcoming of these efforts is a lack of consideration of data management. Indeed, the huge amount of high sensitive data generated and collected by medical sensor networks introduces several challenges that existing architectures cannot solve. These challenges include scalability, availability and security. Furthermore, WSNs for medical applications provide useful and real information about patients’ health state. This information should be available for healthcare providers to facilitate response and to improve the rescue process of a patient during emergency. Hence, emergency management is another challenge for medical wireless sensor networks. In this paper, we propose an innovative architecture for collecting and accessing large amount of data generated by medical sensor networks. Our architecture overcomes all the aforementioned challenges and makes easy information sharing between healthcare professionals in normal and emergency situations. Furthermore, we propose an effective and flexible security mechanism that guarantees confidentiality, integrity as well as fine-grained access control to outsourced medical data. This mechanism relies on Ciphertext Policy Attribute-based Encryption (CP-ABE) to achieve high flexibility and performance. Finally, we carry out extensive simulations that allow showing that our scheme provides an efficient, fine-grained and scalable access control in normal and emergency situations.     

一种无线传感器网络安全方案*

提出了一种无线传感器网络安全方案.它不但提供了一般的安全手段,还支持网内安全处理以延长网络生命期以及概率性多路径冗余传输来识别恶意节点.     

无线传感器网络的数据汇聚机制

针方法是首先将传感区域内部的所有传感器节点采集的数据都传送对传感器网络的特点，提出了一种最小传输成本生成树的数据汇聚机制。具体实现给传感区域内离汇聚点最近的节点，经过数据汇聚后，将汇聚的数据通过最短路径传递给汇聚点。仿真结果显示最小传输代价生成树的数据拒聚能够减少数据传输量50％-80％，并具有较小的传输时延。     

压缩感知的IPv6无线传感网信息隐藏方法

保障隐私数据安全是IPv6无线传感网安全的一个重要研究内容,信息隐藏技术能够利用隐私数据的特点实现数据的不可见性,在隐私安全保护方面发挥着重要作用.针对IPv6无线传感网的特点和数据隐匿性的安全需求,结合压缩感知理论,实现隐秘传输的计算开销集中在资源富裕的汇聚节点端.利用压缩感知,有效地将感知层节点端的计算开销大幅度降低,提出一种适用于IPv6无线传感网环境下的信息隐藏方法.该方法主要包括隐藏密钥的管理、嵌入算法的设计和提取算法的设计,以此为IPv6无线传感网敏感数据的传输提供隐匿性,保障网络中敏感数据的安全性.结果表明,该信息隐藏算法在嵌入过程中,随着敏感数据的增加,通信开销低于25%.