基于ZigBee的集中式无线定位系统设计

提出了一种采用集中式处理方式的ZigBee无线传感网络定位系统.该定位系统由网关节点、参考节点、子网关(增强型参考节点)、移动终端节点和PC服务器组成,可实现实时定位、终端报警等功能,具有实时性高、能耗低等优点.为了克服复杂环境和地域范围对ZigBee无线网络覆盖的制约,将整个无线网络分割成多个子网,并与传统的TCP/IP协议通信实现融合.该无线定位系统辅以相应传感器可同时用于数据采集和监控等应用.     

智能小区家庭网关系统设计与实现

针对传统智能家庭网关存在组网复杂、价格昂贵、功能单一、实用性差、未能和小区物业系统建立信息交互等缺点,设计了一种智能小区家庭网关系统。该系统以嵌入式开发板Raspberry Pi为家庭网关主控核心;结合低功耗、低成本的ZigBee无线通信技术获取家庭终端节点信息;通过Qt图形界面开发平台编写人机交互界面,可以使人们通过可视化界面控制家庭终端节点。试验表明,该系统可实现预期效果,同时也提高了智能家庭网关的实用性、可靠性,满足广大消费者需求。与传统网关相比,该网关可以自适应地增删家居终端节点;具有一个移植性比较强和内容丰富的Qt图形操作界面;可以和小区物业系统进行通信,以满足紧急情况下报警的需求。该研究有助于为智能家居系统的深入研究从产品设计、制造、销售提供理论依据,同时也将提高产品科技含量,增加产品附加值。     

基于马尔科夫链的LoRaWAN网络节点性能分析

低功耗广域网LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)能兼顾低功耗与远通信距离,已经应用于很多领域。本文分析了LoRaWAN协议中A类节点发送数据的过程,据此建立了包含各个状态转移概率的马尔科夫模型。然后,基于SX1278芯片的相关参数对协议模型进行了仿真,并分析了LoRaWAN网络中网关回复时机、节点数量、频段数、链路质量等因素对A类节点发送数据的延时和能耗的影响。仿真结果表明,在单网关且总信道数不变的情况下,减少频段数,延后网关确认回复可以缩短节点发送数据的延时,降低节点发送数据的能耗。这对提升LoRaWAN网络性能具有很强的参考性。     

6LoWPAN多网关设计与实现

6LoWPAN是基于IEEE802.15.4标准的低功耗有损无线传感器网络承载IPv6协议的适配层技术。在6LoWPAN网络中,传感节点通过网关与Internet进行数据交互,导致靠近网关的节点与其他节点相比,能耗和负载严重不均衡。当前的6LoWPAN传感器网络协议不支持多网关路由功能。提出了一种基于rank值最小的多网关选择算法,在不增加额外信令的条件下,对现有6LoWPAN协议增加了多网关的支持,设计完成了6LoWPAN多网关系统方案,并在实际平台下实现。结果分析表明,该设计方案能够获得预期功能和性能,实现6LoWPAN节点能够自由选择网关,与Internet无缝互联互接。     

矿用终端节点能耗研究

通过分析CC2530的低功耗模式以及基于ZigBee协议的Z-Stack协议栈的休眠与唤醒机制,设计了一种基于CC2530的矿用无线传感器网络终端节点。采用基于福禄克万用表测量的实测方法,测试该终端节点的能耗,得出结论:终端节点与协调器建立连接时消耗的电流最大,在休眠与唤醒模式下电流消耗较小;终端节点的平均工作电流受发射功率影响较小;终端节点的休眠周期直接影响电流消耗,周期越长,则能耗越低。     

基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统设计

针对催化燃烧式甲烷传感器功耗较高及有线瓦斯浓度监测系统安装成本高、扩展性和灵活性差、维护工作量大等问题,设计了基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统,详细介绍了瓦斯浓度采集节点与LoRa智能网关的软硬件设计。瓦斯浓度采集节点采用STM32L151超低功耗系列处理器,通过电源管理模块将系统电源分为可控的3个部分,并通过功耗控制策略降低功耗:(1)单片机核心系统采用低功耗模式;(2) MJC4/2.8J甲烷检测用载体催化元件采用动态通电方式,以降低平均电流;(3)采集节点中除单片机核心系统外的其他模块按需供电。LoRa智能网关利用嵌入式实时操作系统μC/OS-II进行任务调度,使网关性能达到最优,提高CPU的利用率。测试结果表明,瓦斯浓度采集节点具有较好的数据传输性能,功耗控制策略可有效降低采集节点的平均电流,从而延长电池使用时间,降低系统维护工作量。     

基于LoRa的远程监测系统设计

针对传统远程监测系统功耗大、可扩展性弱的问题,设计了一种基于LoRa的远程监测系统。在该系统中,基于STM32设计的传感器节点可对周边环境信息进行采集,然后将采集的数据通过SX1278射频芯片发送到网关节点。网关作为中继,通过通用分组无线业务(GPRS)模块将接收到的数据按照一定格式发送至服务器端。为解决网络拥塞问题,网关与传感器节点间的通信在LoRaWAN规范基础上采用了ADCMAC规范来平衡能源功耗和网络性能。实验测试表明:系统运行稳定,具有低功耗、可扩展性强等特点。     

物联网综合实训平台的设计与实现

设计了一种基于物联网技术的综合实训平台,采用CC2530单片机作为节点控制器,S3C2440作为嵌入式网关。终端节点采集传感器信号并通过无线网络发送到嵌入式网关,网关通过英特网或移动网络将数据发送至客户端电脑或移动终端上。用户在电脑或移动终端上可远程控制和监测终端节点。文章给出了实训平台的系统组成和具体的软硬件设计并最终制作了样机。     

基于物联网的分布式水质实时监控系统设计

针对现有水质监控系统成本高、功耗大、传输距离短等不足,本文设计了一种分布式水质在线监控系统。该系统基于LoRa技术和NB-LoT技术搭建了一种具有三层网络拓扑的系统架构,并建立通信链路传输模型与节点功耗评估模型;以此为基础采用全新一代LoRa调制解调器和具备业界更低静态电流的电源管理芯片构建硬件平台,同时设计了一种包含定时唤醒和空中唤醒的双唤醒软件机制,解决了传统水质监控系统无法同时兼顾远距离传输和低功耗运行的两难问题。通过设计合理的容错机制,消除了无线通信固有的通信误码问题对系统的影响。实地组网试验表明,终端节点电池消耗量仅为15.95mAH/天,网关节点与终端节点最远传输距离超过10km,通信误码率小于3%,且通过超时重发机制实现所有数据100%成功传输,具有较强的网络鲁棒性。     

基于物联网的航空物流查询平台

针对国内航空物流信息化建设方面的问题,提出并设计了一套基于物联网的航空物流查询系统。该系统通过RFID技术完成数据采集,并通过RS232串口将数据传输到ZigBee终端节点,然后利用ZigBee无线网络进行短距离传输到路由节点,最后经过 ZigBee 网关将信息传输出去。实验结果表明该平台可以对航空货物进行智能化、可视化、信息化管理。该设计为航空物流管理提供了新的思路,有良好的应用前景。     

基于ZigBee的HVAC系统温湿度节点设计

由于有限的监测点,故HVAC系统无法实现优化控制,系统耗能大。本文进行了基于无线ZigBee协议的传感器节点的开发,并在此基础上组成现场检测与调节无线传感器网络。给出了优化的HVAC系统结构,终端节点硬件设计和软件设计,并针对设计中的一些常见问题,进行了详细的说明。所设计的终端节点具有检测和调节功能,协调器节点具有网关功能。无线节点安装容易,设置方便,可以简化系统的维护,适用于楼宇自动化领域温湿度监控。     

低功耗无线传感终端网络系统设计与实现

针对无线传感网络系统中终端节点、中继器等设备存在的低功耗技术需求,以MSP430芯片为核心,设计一种对环境温湿度等参数进行检测的低功耗无线传感终端网络系统。为了降低节点功耗,在ZigBee协议栈基础上进行改进,设计了传感终端节点的正常、监控和维护三种工作模式,使传感终端和中继器节点能够按照实际需求控制采样时机和速率,以降低传感节点用于无线通信的能量开销。实测结果表明,该无线传感器网络系统功能可靠,技术指标达到了系统节点低功耗设计目标。     

基于LoRa的河流水质监测系统设计

针对传统河流水质监测系统难以实现广覆盖与低功耗等问题,设计了一种基于LoRa的河流水质监测系统,以LoRa-SX1278芯片作为通信模块,STM32F103RCT6作为节点主控制器,将传感器采集到的水质数据通过LoRa上传至网关,网关汇集数据之后再上传至服务器,用户可在监测终端查看实时数据,评估覆盖流域水质情况,对水质污染现象及重大事故进行预警,以降低水质污染带来的风险与危害。根据野外复杂环境下的测试,在传输速率为1.2 Kb/s,发射功率30 dBm的情况下,节点可在1200 m范围内达到小于9%的丢包率;在使用6000 mA·h电池,每一小时进行一次数据采集并上传的情况下,单个节点的有效工作时间理论上可达到30个月。该系统可实现远距离低功耗的数据采集,对河流水质实时监测的研究有一定参考价值。     

基于LoRa技术的温室群远程监控系统的设计

针对现有温室监控系统存在距离短、布线难、能耗大、可靠性差且多个温室不能同时监控的问题,设计一种基于LoRa技术的温室群远程监控系统.选择以STM32F103C8T6处理器、SX1278无线芯片和DHT11温湿度等传感器组成精简的低功耗节点硬件电路,采用定时收发的方式设计自组网协议,结合节点、网关和上位机软件设计,实现温室群(各温室间直线距离在2 KM范围内)中各环境因子的远程监控,通过实验验证了系统的连通性、实时性、可靠性和可操作性.     

物联网智能感知节点π网低功耗软硬件划分建模

物联网智能感知节点的低功耗软硬件划分的优劣直接影响节点的续航能力和网络寿命。针对现有物联网智能感知节点的软硬件划分存在能耗较高的问题,提出了基于π网的物联网智能感知节点的低功耗软硬件划分模型。首先对物联网智能感知节点进行带约束定义,得到智能感知节点的约束模型;然后根据π网理论,建立基于π网的智能感知节点软硬件划分模型,实现依据软硬件IP核功耗和系统总体功耗约束下的低功耗软硬件划分,并对模型进行了演化分析。分析与实验仿真结果表明,与基于禁忌搜索算法和遗传算法的模型相比,该模型在适应度、划分执行时间和最小系统划分能耗等方面具有一定的优越性和实用性,可降低物联网智能感知节点能耗,提高其续航能力。     

基于嵌入式及ZigBee技术的居室环境监测系统

设计了一套智能家居环境监测系统。系统通过ZigBee终端节点采集居室传感器数据信息,在居室内部建立ZigBee无线网络,并将传感器信息由ZigBee协调器模块传给系统的嵌入式家庭网关,由家庭网关对所接收的数据协议处理后,进行数据融合和模糊处理,最后将其转化成日常生活语言式的直观信息,显示到QT界面系统中。该网关也可以通过无线网络给各个终端节点发送指令信息或Internet网络与外部进行信息的沟通。系统具有手持可移动的特点,不仅可以随意增减节点数,也可将采集节点随意放置,应用于超市或者其他环境中。     

基于CC1310的供水管道泄露检测定位系统设计

基于TI公司的无线通信芯片CC1310，设计和实现了一个低成本的供水管道无线泄露检测定位系统。该系统由传感器节点?集中器以及无线网关组成。其中传感器与集中器节点采用CC1310芯片实现，网关由ESP8266模块实现。检测数据由ESP8266模块传输到PC上位机，最后上位机对传感器节点与集中器的测量数据进行互相关性计算，并由此进行泄漏的判定与定位。初步的实验测试表明，该系统能够发现供水管道的泄漏状况，同时其定位能力也满足实际需求。     

基于场景模式的智能家居系统设计

为了使家居系统更加人性化,设计了一种基于场景模式的智能家居系统。该系统以Android手机为监控终端,以USB无线网卡、GPRS模块和S3C2440构成家庭网关,以nRF24LE1为家庭节点组网模块。介绍了该系统的无线组网协议、节点及网关硬件组成、网关服务程序设计和Android监控界面设计。     

基于物联网的食用菌大棚智能测控系统设计与实现

：食用菌大棚需要为食用菌提供合适的生长环境,针对当前传统大棚生产模式存在的问题,我们设计了一种基于物联网的食用菌大棚测控系统,以提高产量,减少人力物力的消耗。该系统借助ZigBee网络实现。在单个大棚内的多个位置放置环境检测终端节点,多个设备控制终端节点以及1个网关设备;网关设备通过ZigBee网络实时收集来自检测终端...     

基于计算迁移技术的大电网调控系统移动终端优化设计

本文基于计算迁移技术设计了大电网调控系统移动终端.以计算迁移技术为载体,基于人机移动交互协议,通过调控人员行为数据分析,移动终端身份认证与访问控制相关体系,个性化推荐.通过系统测试,结果表明在大电网调控系统移动终端中引进计算迁移技术,可转移终端计算任务,降低终端能耗.