面向机械振动监测的无线传感器网络节点的设计

针对机械振动信号监测的特点和现有无线传感器网络节点的不足,提出了一种基于MEMS加速度传感器的无线传感器网络大容量测振节点的设计.节点采用了模块化的设计思想,主要包括AVR微控制器、可编程逻辑器件CPLD、多通道16位A/D转换器、SD卡存储器和MEMS传感器,初步解决机械振动信号采集和大容量存储的难题.通过实验验证了该设计方案的可行性.     

低功耗机械振动无线传感器网络节点结构设计EI北大核心CSCD

针对目前机械振动无线传感器网络节点能耗高的问题,提出一种低功耗节点硬件结构设计方法。采用低功耗、高灵敏度MEMS加速度传感器采集机械振动信号,简化电源及调理电路;采用通带可调的开关电容低通滤波器,实现低功耗动态抗混叠滤波;在充分考虑存储速度的前提下,采用低读写电流的外部Flash存储芯片实现连续、高速数字信号流的存储;采用片上系统级芯片作为整体控制核心,集采集、存储、无线传输于一体,在保证机械振动信号采集性能的同时,极大的减小节点体积与功耗。对比实验结果表明基于该低功耗硬件结构的机械振动无线传感器网络节点具有较低的功耗水平。     

基于混合拓扑的机械无线传感器网络多信道数据传输方法

针对机械振动无线传感器网络节点因信道带宽窄导致网络传输速率过低,在大量原始数据传输需求下实时性较差的问题,提出一种基于簇树星型混合拓扑的多信道数据传输方法。对各传感器网络节点进行树间通信干扰最小化信道分配,避免邻频干扰影响树间并行通信,在数据同步采集结束后,各节点以分配信道组建簇树星型混合拓扑网络进行数据传输;采用树间通信握手机制和树间通信优先级抢占机制解决簇树星型混合拓扑带来的树间互盲问题;将各采集节点短地址作为调度信息载入信标进行广播,各采集节点根据调度信息决定进行数据传输或者休眠,实现树内通信能耗最小化时序调度。将提出的多信道数据传输方法与载波侦听多路访问/冲突避免机制进行对比,实验结果表明该方法能有效提高机械振动无线传感器网络数据传输速率。     

无线传感器网络节点通信与定位综合信号设计

针对无线传感器网络中依赖于接收信号强度指示(RSSI)的极大似然定位算法易受环境噪声影响的问题,设计传感器节点的通信与定位一体化信号。对锚节点的激励信号设置较小的载波频偏并设计激励信号,将传输的数字序列与距离信息调制到一个信号星座图中,未知节点通过对信号的信息解调可以初步计算未知节点与锚节点间的距离。未知节点将初步的估计距离信息发送给锚节点来调节信号频偏,再次精细距离的测量准确度,最后采用极大似然法直接计算未知节点的位置。该方法是在一体化的通信信号中解调数字序列和距离信息,避免再将信号强度转化为距离的过程。仿真结果表明：节点的通信与定位综合信号可以一定程度上提高定位准确度,在不同的节点数、锚节点数、通信半径和信噪比下定位误差分别为22.44%、21.15%、19.18%和21.79%,可为节点定位提供一个简便的计算方案。     

基于鱼群优化算法的无线传感器网络部署

摘 要：无线传感器网络的部署优化能够提高网络覆盖率和服务质量。针对由固定节点和少量移动节点构成的无线传感器网络,提出了一种基于鱼群算法的网络部署优化方案。以网络覆盖率为目标函数,将移动节点的位置迁移过程抽象为人工鱼的追尾和觅食行为。并在人工鱼状态更新过程中,加入了虚拟力影响因子来引导人工鱼的游动方向。模拟实验结果证明,融合虚拟力的鱼群算法全局寻优能力强,可有效提高网络覆盖率,优化网络性能。     

地铁列车振动环境响应的无线传感器网络快速评定

地铁列车振动环境微弱响应的无线传感器网络测试需要mg量级的加速度测试精度,常规板载MEMS加速度传感器通常难以满足。采用低噪声运算放大器OPA4344与模拟/数字转换器QF4A512,将MEMS加速度传感器SD1221L-002量程限定在±0.2 g,同时采用进行信号转换与调理,达到了0.043 mg的加速度测试分辨率,满足了地铁列车环境微振测试要求。基于英特尔Imote2无线传感器网络硬件平台与嵌入式软件平台ISHMP Services Toolsuite,实现了地铁列车振动环境加速度测试专用无线传感器网络系统。基于Tiny OS开源操作系统,采用组件式结构程序语言nes C编写了嵌入式应用组件Vibration Level Calculation,实现了环境振级的嵌入式计算。应用该系统,对一地铁紧邻地下空间内地铁列车环境振动响应进行了实测。通过传感节点采集环境加速度信号,在传感节点Imote2主板内嵌入式计算振级,通过无线传输数据,在终端直接显示出测试环境振级分布。通过回溯存储于传感节点内三分之一倍频程中心频率上的振级数据,获得了各测点1/3倍频程。该系统实现了地铁列车振动环境响应的快速评定。     

钨矿环境监测无线传感器网络节点的设计与实现

针对当前钨矿环境监测系统大多采用存在监测盲区的有线网络这一问题,设计无线传感器网络监测系统,实现对环境参数的监测。实践结果表明该系统具有较高的实用价值和应用前景。     

环境监测无线传感器网络节点能源技术

介绍环境监测无线传感器网络节点能源技术,主要包括无线传感器网络节点的体系结构,IRIS模块仅有邮票大小和节能策略的设计等。     

新型无线传感器网络节点的设计与研制

本文设计了一款新型的无线传感器网络节点。该节点不仅能够在短距离内与其它节点组成网状的拓扑结构,进行短距离的通信数据传输,还能通过GPRS网络连接互联网,同时节点上使用太阳能充电,这样大大地提高了节点的监控的范围以及适应场合。本节点使用TI公司低功耗的CC2530N核心,SIM900A作为GPRS网络连接模块,外接低功耗的SHT11空气温、湿度传感器和监控摄像头等。通过测试结果表明：该节点不仅在短距离能通过zigbee协议与其它节点自动识别组网来进行数据传输,还能够通信GPRS网络把数据传输到互联网上,功耗低、数据传输稳定。     

无线传感器网络温度监测的节点设计

温度的测量在仓储管理、生产制造以及日常生活中被广泛应用。介绍基于AVR--ATmega128L微控制器和AT86RF230无线射频芯片的无线传感器温度监测节点的设计方案,该节点具有低功耗、体积小、适用广的特点。     

用于无线传感器网络的光伏微能源系统设计

微型传感器节点通常采用能量有限的电池供电,电池的使用寿命限制了传感器节点的寿命.针对传感器网络的特征和需求,设计了光伏微能源系统,并与微型传感器节点集成,形成自供电的微系统.光伏微能源系统主要包括光伏电池、聚合物锂电池和能源管理子系统.本文阐述了光伏微能源系统的设计,并对微系统的实验测试结果进行了分析.实验结果证明,光伏微能源系统能够自行补充能量,延长传感器网络的使用寿命.     

无线传感器网络数据转发器硬件电路设计

为了建立传感器节点和远端上位控制机之间的通信链路,利用无线传感器网络技术,设计实现了无线传感器网络数据转发器的硬件电路。数据转发器由工控机、无线通信模块以及电源管理模块三部分组成。系统能源主要来自于太阳能蓄电池,为了达到无线传感器网络的低功耗要求,数据转发器采用休眠任务唤醒模式。实际应用表明,此系统具备低功耗、能量自给、可远距离控制的特点,具有广阔的应用前景。     

机械振动信号内在模式的复杂性评估

针对机械振动信号非平稳特性,利用经验模式分解法将其分解为若干个内在的振荡模式（即基本模式分量）,从而使得不同的基本模式包含有不同的设备状态信息。借助近似熵的概念,可定理描述原始信号和各振荡模式的复杂性,实现对机械振动信号内在模式复杂性的定理评估。该方法不仅有助于揭示和认识转子系统的复杂动力学行为,还能有效地监测系统状态的早期变化,及时捕捉机组潜在的隐患,预防故障的升级恶化。工程应用实例表明,该方法可有效提取机组的故障信息,从而为机械设备状态监测和故障诊断提供一种行之有效的新方法。     

基于ZigBee无线传感网的泥石流多发地数据采集系统

针对有线传感网数据采集系统布线成本高以及无法在环境恶劣的野外放置等问题,介绍一种基于ZigBee无线传感网的数据采集系统。该系统由基于MSP430单片机的主机、子机组成,子机由太阳能供电连接传感器,放置在户外采集数据,主机连接PC机放置在室内,主机和子机通过ZigBee无线网络通信。该系统实现了野外数据的采集和无线传输,具有实时性、稳定性等特点,可用于地质分析和泥石流预警等系统,以及各种无线传感网数据采集系统。     

基于局部网络拓扑特征的鲁棒节点定位算法

针对无线传感器网络的较大测距误差严重影响定位算法精度和鲁棒性的问题,利用节点均匀部署网络的拓扑特征,提出了一种基于局部网络拓扑特征的鲁棒节点定位算法(LFLS算法).该算法通过构建节点测距高估粗差阈值参数和测距低估粗差阈值参数,在对未知节点1跳测距数据集进行粗差识别及剔除等预处理滤波的基础上,使用高斯加权最小二乘定位算法实现节点定位.仿真结果表明,基于局部网络拓扑特征的鲁棒节点定位算法的定位精度明显优于未采用局部网络拓扑特征进行粗差预处理的加权最小二乘定位算法,其中粗差测距直接相关节点的定位精度改进尤为明显.     

An integrated method for comprehensive sensor network development in complex power plant systems

The rapid advancement of powerful monitoring devices and computers permits one to design a comprehensive sensor network as the foundation of an efficient plant condition monitoring and diagnosis system. For the development of such a comprehensive sensor network in complex power plant systems, the work presented here describes the rationale and implementation of an integrated method incorporating a structural system hierarchy and a functional system hierarchy, a fault–symptom matrix, sensor selection criteria, use of a sensor installation feasibility study, and advanced instrumentation steps. In selecting instrumentation to use we include the state of the art technologies concerning data processing and data integration as a means of extending the plant's feasible diagnostic coverage. The application of the design technique described here to the specific example component of the turbine generator demonstrates how each step of the presented method contributes to completion of the sensor network development in a systematic way.     

超低功耗无线数字温度传感器的研制

研制了一种低功耗、电池供电的无线数字温度传感器。此传感器以PIC16F73单片机、数字温度传感器DS18B20、单片射频收发芯片nRF901为核心，工作频率433MHz，测温范围-400℃～85℃，分辨力为0．0625℃，测温精度0．5℃，静态电流小于8μA，动态电流小于0．75mA，在市区环境中，可靠通信距离40m。     

基于卡尔曼滤波的机械振动WSNs时间抖动累积误差抑制方法

针对机械振动无线传感器网络连续高频采样的时间抖动累积误差大的问题,提出一种基于卡尔曼滤波的时间抖动累积误差抑制方法.首先设计基于IEEE 802.11标准的机械振动采集节点,并分析其时间抖动累积误差产生的原因;然后通过父子链路轮询时钟同步,采用卡尔曼滤波估计节点间时钟的频率偏移;最后各节点根据实际采样频率与时钟频率的关...