基于TC35的无线传感器网络远程监控系统

针对无线传感器网络通信距离受限的问题,采用GSM模块TC35设计一种利用GSM网络传输短消息的无线传感器网络远程监控系统。介绍该系统的体系结构、工作原理,并说明了硬件设计及软件实现。该系统具有实现简单、通信成本低、系统容量大和可靠性高等优点。实验结果表明该系统运行稳定可靠,可实现对监控区域的远程监控。     

基于无线传感网络的环境监控系统

为了实现对环境系统的动态远程监控,设计了一种基于Zigbee的无线传感网络监控系统.Zigbee无线数传终端模块通过内置的单片机系统,实现了不同传感器的接口协议,并对传感器数据进行了实时读取、编码与发送;系统中的协调器实现对数据包的接收、解码、验证并将正确的数据转发数据至服务器;无线传感网络中引入了ZStack协议,从而实现了对无线终端与协调器节点的动态增删;监控终端分为桌面与移动端,通过无线网络访问服务器中存储的数据,实现对环境系统的远程实时监控.     

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。     

ISM频段无线热计量传感器网络节点模块的设计与开发

针对智能住宅建筑能效监管需求和现有热计量系统布线成本高、改造难度大的问题,将ISM频段无线收发芯片应用于无线热计量数据的传输过程中,对热计量传感器网络基本结构和工作原理进行了研究,开发了一种无线热计量数据传感器网络节点模块,设计了该节点模块的基本结构和主要电路,并重点介绍了其SPI接口连接方式及数据传输方法、无线收发芯片寄存器读写控制和热计量数据的无线收发过程。实验结果表明,所设计的无线热计量传感器网络节点模块在保证热计量数据稳定、可靠采集传输的同时,大大地增加了热计量传感器网络的灵活性和适用性,为住宅建筑能效数据的智能化采集、传输和管理提供了一种经济、高效的解决方法。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。     

基于CDMA 1X的无线数传系统设计

CDMA 1X是中国联通推出的一种新型移动数据通信业务。系统以数传终端为核心，将现场的数据进行编码处理，并转换成在公网中传送的数据格式，通过中国联通的CDMA 1X无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。本文详细介绍无线数传系统的硬件组成和软件设计方法；阐述基于CDMA 1X业务实现数据无线传输的设计思路以及基于MSP430微处理器和CDMA模块CCl的数传终端设计方案；给出数传终端的硬件设计电路以及相关软件流程图等。该系统可以实现远程的数据传输，在许多无人值守并需要数据传输的场所可以得到广泛的应用。     

基于Zigbee的无线电能表数据采集系统设计

为了解决电网营运数据的远程采集,实现电能表运行状态的远程实时监控,设计了一种基于Zigbee的无线电能表数据采集系统。详细介绍了系统终端的无线解决方案,并在CC2530模块开发平台上完成了系统终端无线电能表的设计。该无线终端主要完成电量的数据采集、显示和无线传输功能。考虑到整个系统的网络组建效率和网络的可扩展性,数据采集系统的无线方案实现主要采用Zigbee技术进行网络搭建,完成无线电能表采集数据的传输和汇总,最终通过GPRS模块将数据上传到远程上位机。试验证明,该系统能够稳定地采集多路终端数据,并上传数据,满足了电能表数据远程采集和上传的需求。     

无线传感器网络的控制协议及协议覆盖性能评价研究

在无线通信、传感技术及嵌入式技术不断发展的过程中逐渐形成了无线传感器网络,覆盖策略是无线传感器网络中最基本的问题,也是最需要解决的问题,其能够保证无线传感器节点部署实现被检测目标和区域的覆盖。在无线传感器网络不断发展的过程中,覆盖传输控制出现了多种问题。基于此,就对无线传感器网络控制问题进行分析,总结了目前传输控制协议和设计的思想,提出了全新的无线传感器网络覆盖控制协议,最后对协议的性能进行研究,证明其具有良好的覆盖率,能够实现快速收敛。     

无线传感器网络概率覆盖模型研究

针对无线传感器网络中随机部署节点的网络覆盖问题,提出一个基于正方形区域的概率覆盖模型。根据一定的覆盖期望值,在考虑网络边界影响的条件下给出所需部署的节点数。模拟实验结果表明,该模型可以在不依赖节点信息的前提下,以尽可能少的节点实现网络覆盖。     

环境监测系统无线传感器网络的设计与实现

介绍了无线传感器网络针对环境监测应用的网络模型,实现各模块协同智能化和个体智能化控制。说明了整个系统的通信流程,详细介绍了远程传输和远程控制的过程。实现了一种对zigbee网络中每个节点数据流量进行统计的方法,并获得网络流量统计图,由此说明zigbee网络的能耗分布。     

Connectivity and coverage maintenance in wireless sensor networks

One of the main design challenges for wireless sensor networks (WSNs) is to obtain long system lifetime without sacrificing system original performance such as communication connectivity and sensing coverage. A large number of sensor nodes are deployed in redundant fashion in dense sensor networks, which lead to higher energy consumption. We propose a distributed framework for energy efficient connectivity and coverage maintenance in WSNs. In our framework, each sensor makes self-scheduling to separately control the states of RF and sensing unit based on dynamic coordinated reconstruction mechanism. A novel energy-balanced distributed connected dominating set algorithm is presented to make connectivity maintenance; and also a distributed node sensing scheduling is brought forward to maintain the network coverage according to the surveillance requirements. We implemented our framework by C++ programming, and the simulation results show that our framework outperforms several related work by considerably improving the energy performance of sensor networks to effectively extend network lifetime.     

Metaheuristics for maximization of obstacles constrained area coverage in heterogeneous wireless sensor networks

Wireless Sensor Networks (WSNs) collect and transfer environmental data from a predefined field to a base station to be processed and analyzed. A major problem in designing WSNs is coverage maximization, in which a given number of sensor nodes must be deployed in a way that maximizes area coverage of a given network, without violating practical constraints. This is a known NP-hard problem and thus requires metaheuristic approaches for practical problem sizes.Two metaheuristics, namely Genetic Algorithm and Particle Swarm Optimization are proposed to tackle this problem. Our new contributions include a partial use of heuristic initialization, new fitness function, modified virtual force algorithm, addition of a uniform deceleration to the calculation of inertia weight and addition of the influence of sub-populations’ head individuals. The proposed algorithms are comprehensively experimented and compared with the current state-of-the-art for the equivalent problem without obstacles. Experimental results not only suggest which algorithms should be applied to which cases, but also provide insights into parameter settings, effects of heuristic initialization and effects of virtual force algorithm in each case. These conclusions are meaningful for our future research on obstacles constrained area coverage problems related to connectivity and lifetime of WSNs.     

无线传感器网络覆盖质量远程监控系统设计

无线传感器网络（WSNs）节点散布情况对其工作性能有着很大的影响,所以设计了通信定位平台用于远程监控节点的位置和覆盖质量.WSNs由基于北斗二代（BD2）定位模块、nRF905射频收发器和C8051F310单片机的无线传感器节点组成,网关节点采用询问的方式收集各传感器节点的位置信息,并最终通过北斗一代（BD1）通信卫星传递给远程数据监控中心.系统硬件设备简单,能够被广泛应用于各种远程WSNs的位置监控.     

基于CVT模型的无线传感器网络覆盖优化

针对目前无线传感器网络(WSNs)节点随机部署时覆盖率低的不足,提出了一种质心化的Voronoi图(CVT)模型和圆覆盖结合的方法用于网络覆盖的优化方法.将网络覆盖优化问题简化,转化为每个WSNs节点各自覆盖对应Voronoi多边形区域的优化问题,降低了问题的复杂性,不仅使得WSNs的节点部署和区域划分更加合理,同时使得网络覆盖范围更佳.实验结果表明:模型能够有效提高WSNs的覆盖率,提供了更优的网络通信服务.     

基于标号随机Petri网的GSM性能分析

GSM移动通讯网络系统是目前国内覆盖最广、可靠性最高、容量最大、保密性强的公共无线数字传输系统.GSM通信分系统在车载单元与监控中心之间进行数据传输,其性能优劣对车载定位系统起着十分重要的作用.结合实时UML状态机的直观、平台无关性特点和LSPN的理论分析能力,研究了GSM通信模块的工作模式,结合实例初步探索了该方法在移动通讯网络性能分析中的适用性.     

Analysis of low power wireless links in smart grid environments

Recently, wireless sensor networks (WSNs) have been used in various smart grid applications, including remote power system monitoring and control, power fraud detection, wireless automatic metering, fault diagnostics, demand response, outage detection, overhead transmission line monitoring, load control, and distribution automation. However, harsh smart grid environment propagation characteristics cause great challenges in the reliability of WSN communications in smart grid applications. To this end, the analysis of wireless link reliability and channel characterizations can help network designers to foresee the performance of the deployed WSN for specific smart grid propagation environments, and guide the network engineers to make design decisions for the channel modulation, encoding schemes, output power, and frequency band. This paper presents a detailed analysis of low power wireless link reliability in different smart grid environments, such as 500 kV outdoor substation environment, indoor main power control room, and underground network transformer vaults. Specifically, the proposed analysis aims to evaluate the impact of different sensor radio parameters, such as modulation, encoding, transmission power, packet size, as well as the channel propagation characteristics of different smart grid propagation environments on the performance of the deployed sensor network in smart grid. Overall, the main objective of this paper is to help network designers quantifying the impact of the smart grid propagation environment and sensor radio characteristics on low power wireless link reliability in harsh smart grid environments.     

双协议融合的WSNs温室环境监控系统设计

针对温室环境数据无线采集、视频监控及远程管理的需求,设计了一种基于无线传感器网络（ WSNs）的智能温室环境监控系统。系统采用ZigBee和WiFi融合通信技术组成智能网关,其中,ZigBee无线通信设备用于采集温室环境数据,WiFi通信设备用于无线视频传输和远程通信。所设计系统既避免了传统温室环境有线监控安装和维护的繁琐,同时解决了ZigBee WSNs传输速率较低、无线传输距离较近的缺点,温室环境监控功能得到拓展。经过测试验证,正常情况下网络丢包率小于1%,系统实现了温室环境远程监控管理的各项性能,具有良好的应用性和可扩展性。     

基于无线传感器网络的海水水质在线监测系统开发

针对海水水质现场采样监测问题的困难性,提出了一种利用无线传感器网络技术和计算机技术的在线监测方案。方案涵盖感知层、网络层和应用层,通过把现有的水质传感器连接到微控制器上,利用无线传输模块实现点区域的数据汇集,汇集数据通过GPRS模块接入互联网中,上位机服务器接收和处理数据并把结果存放到数据库中。方案对无线传感器网络的布设做了简单的介绍,给出了监测网络的数据传输存储流程,并对上位机服务器程序和海水水质数据库的建设做了详细介绍。方案通过实物搭建和实验验证了可行性。     

基于NiosII和3G无线网络的远程数据传输系统

为了实现有线网络难以覆盖的远程数据传输,设计了基于NiosII系统的远程数据传输系统。系统中使用FPGA芯片的IP核构建NiosII控制系统和与3G模块通信的UART接口,同时设计了数据传输控制程序和通信协议,实现了通过3G无线网络的数据远程传输。针对电力系统的远程数据采集进行了测试,系统功能完善,运行可靠。