基于扩频通信的无线抄表系统设计与实现

针对基于Zigbee技术的无线抄表系统成本高、抗干扰能力弱、通信距离受限的缺点,提出了一种扩频通信与GSM技术相结合的远程无线抄表系统设计。结合低功耗的射频收发芯片sx1278,设计了汇总节点、中继节点以及水表采集节点硬件电路,确定了通信的数据帧结构,制定了相应的组网算法。在抄表区域中采用抗干扰能力强的扩频通信技术进行无线抄表,在远距离通信中采用GSM技术将汇总的水表数据传送到控制中心,整个抄表系统具有低功耗、抗干扰能力强、自组网特点,能够实现远程控制无线自组织组网抄表。测试结果表明,设计的系统能够实现稳定的自组网,具有较高的抄表成功率、较好的性能和广泛的应用前景。     

基于传感网技术的无线智能抄水表系统设计

基于传感网技术设计的无线智能抄水表系统,系统保留传统的机械水表,采用零功耗传感器WG112把水表的转动转化为脉冲信号,通过设计的低功耗智能水表测试水表读数,各用户的智能水表以无线方式组成-智能传感网,在抄表人员无须进入室内的情况下,采用手持抄表器采集用户水表读数,实现自动、高效的智能抄水表方式;同时,抄表器可通过USB...     

基于工作流的Zigbee无线抄表系统设计与实现

Zigbee是一种新型的低成本、低功率、自组织的无线通信技术,是实现近距离传感器网络的理想解决方案.该文从工作流的角度设计了Zigbee无线抄表系统,首先详细介绍了该抄表系统的状态转换过程和工作流程,然后分别阐述了系统内协调器和路由节点的工作流程,最后在此基础上,实现了Zigbee网状网络的抄表系统.实验结果表明,该系统具有低功耗、自组网、自动路由和自愈功能,适用于居民小区抄表.     

基于si4432的无线自组网抄表系统的设计

无线自组网技术在无线数据传输中占据重要地位,是无线数据传输的关键。基于si4432低功耗的无线自组网络的抄表系统,采用MSP430的主控芯片,能够快速、可靠地传输数据,具有传输距离远、性能稳定、功耗低、性价比高等优势。该网络主从节点,从从节点之间能够自动识别、组网,传输过程能够寻找最优路径;通过多级跳跃传输距离可达10 km以上。通过si4432对前导码同步字的识别机制,应用于模块间的地址识别,保证数据在制定模块间传输,可增大整个网络节点的数量和稳定性。该系统运行对水表数据进行了采集,结果表明该系统能够稳定、快速抄取水表数据,应用于水表等智能仪表抄表领域,可高效实现远程自动抄表。     

基于LoRa的智能抄表系统设计与实现

针对ZigBee在无线抄表网络中通信距离短、网络路由复杂、抗干扰能力弱的缺点,提出了一种基于LoRa的无线智能抄表系统的设计方案;该方案以SX1278的LoRa调制技术为核心,采用星型、链型网络进行自组网络设计,构建了通信距离远、可抵抗多种干扰源等复杂网络环境下的智能抄表系统;介绍了系统网络拓扑结构、LoRa节点软硬件和应用层自定义通信协议的设计过程,实现了对智能电表的能耗数据采集和远程管理,最后对系统进行了测试分析;实验结果表明,该方案具有通信距离远、功耗低、组网便捷、实时性好的特点,有着广泛的应用前景。     

基于ZigBee的微功率无线抄表系统设计

针对目前抄表系统中存在的成本高、功耗大、网络规模小、抗干扰能力差等问题,提出了一种基于ZigBee协议的微功率无线抄表系统。该系统以STM32F103微控制器和CC1100E无线射频芯片为核心,对网络中的终端电表节点无线通信模块、集中器节点无线通信模块的硬件和软件进行了模块化设计。试验表明该无线抄表系统具有功耗低、成本低、可靠性高、灵活性强和可扩展性等特点。     

基于NB-IoT智能水表抄表系统设计与实现

针对目前智能水表抄表系统存在传输距离短、覆盖范围小、穿透力不强、数据传输稳定性差等问题,提出一种基于窄带物联网(NB-IoT)的智能水表抄表系统。对系统的框架结构进行了总体设计;对系统的硬件和软件的主要模块进行了介绍,硬件方面,主要包括STM32主控模块、采集模块、BC95无线通信模块以及电源模块等;软件方面主要包括BC95模块通信模块和集中器主控模块等。对系统实测结果表明:基于窄带物联网智能水表抄表系统具有传输距离长、覆盖范围广、穿透力强、数据稳定、功耗低等优点,该研究对供水公司技术变革实现智能化管理起到积极的影响。     

数字远传燃气表的低功耗设计与实现

无线传感器网络中节点的能量是一种非常有限资源,考虑到低功耗实现的三个主要解决方面,设计并实现了一款低功耗的数字远传燃气表节点,提出了节点的节能设计要点,给出了各个模块的具体设计。理论计算和实验表明:本文的低功耗设计可以使燃气表节点的使用寿命提高至3～5年,极大程度的满足了燃气公共事业计量抄表的应用需要。     

基于LoRa无线通信技术的智能水表系统

为了解决人工抄表数据可靠性不高、抄表不便捷、用户缴费困难等一系列问题,现提出一种基于LoRa调制技术的无线智能水表系统的设计方案：该方案以LoRa调制技术为核心,采用星型、链型网络进行自组织网络设计,构建了通信距离远、功耗低、可抵抗多种干扰源等复杂网络环境下的智能水表系统。在论述系统的过程中重点阐述了智能系统的软硬件设计方案和应用层自定义网络协议,以及智能水表数据采集和远程管理的软件设计方法,在方案设计的最后进行了系统测试分析,测试结果表明了基于LoRa的智能水表系统在通信距离和功耗上具有明显优势。这些优势给LoRa无线通信技术未来构建大规模自组织网络提供了可能,在远程抄表领域该智能水表系统有着广泛的应用前景。     

基于RF的无线抄表系统设计

在分析目前无线抄表使用的主要技术基础上,结合目前规划智能电网和智能电表的大量需求,提出一种基于RF无线芯片和RS-485通信标准的无线抄表系统,在不改动传统仪表的工作方式的条件下,为传统仪表加上数据采集模块、中继模块和汇聚模块,通过RF无线传输模块构建通信网,制定了相应的通信协议,进行中继通信,扩大传输距离,实现了远程无线抄表的功能,该抄表系统硬件电路简单、成本低廉、操作简单;通过实验测试,所设计的无线抄表系统性能良好,具有广泛的应用前景。     

节能感知的无线传感网接入控制与路由优化策略

为降低能耗,延长输电线路监测网络传感器寿命,提出一种新的媒体接入控制与路由联合优化策略。构建无线传感网通信框架,并基于该框架给出一种自适应的簇内调度策略,旨在减少传感器节点的空闲监听,从而降低节点能耗。给出一种按需路由协议,在确保能量等级和信道质量的同时在簇间进行最佳路由选择,基于簇头剩余能量及其到基站的距离,利用非均匀簇技术平衡节点能量分布,延长网络寿命,并构建能耗和延迟模型进行性能评估。实验结果表明,该方案在节能的同时能够显著降低数据传输时延。     

有效能量空洞避免的无线传感器网络混合多跳路由算法

针对在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点之间能量消耗不均衡容易引发"能量空洞"现象的问题,在研究平面和层次路由协议的基础上,提出了一种有效能量空洞避免的混合多跳路由算法。首先,引入热点区域划分的概念对监测区域进行划分;然后,在分簇阶段,对热点区域外的节点采用非均匀分簇结构,融合簇内数据以减少流入热点区域的数据量;其次,对热点区域内的节点不采取分簇以降低区域内节点的分簇能耗;最后,在簇间通信阶段,通过粒子群优化(PSO)算法寻找同时满足相邻两跳间最大通信距离的最小化和最大通信跳数的最小化的最优传输路径,实现整个网络的能量消耗最低。理论分析和实验结果均表明,所提算法在能量有效性和能耗均衡分配方面都要优于基于增强学习的生命期优化路由协议(RLLO)和基于模糊理论的多层分簇式路由协议(MLFC),网络生存周期分别提高了20.1%和40.5%,可以有效避免"能量空洞"。     

高效无线传感器网络强k-栅栏覆盖节能算法

为了进一步降低监测穿越行为的无线传感器网络强k-栅栏覆盖的能耗,首先证明了强k-栅栏覆盖最小能耗问题是NP难的,进而提出了一个节点感知功率可调的启发式节能算法HARPN。该算法根据栅栏中相邻节点的间距和前向节点的状态制定了4种节点感知半径的计算规则,再根据节点感知半径的大小确定节点的感知功率等级,在保证传感栅栏贯通的前提下,尽可能降低栅栏整体的能耗。理论分析和仿真实验表明,在相同的栅栏波动条件下,HARPN算法的适应性和稳定性更强,网络平均能耗约为Heuristic-2算法的62%,网络的生存期进一步延长。     

无线传感器网络最小能量簇群构造策略

尽可能延长无线传感器网络（WSNs）的生命周期是设计和部署网络所面临的最大挑战之一。由于节点配备的能量有限，采用分簇方式组织节点可以极大地降低节点与Sink节点通信的能耗。簇群成员节点和簇头的通信方式与簇群的拓扑结构决定整个簇群的能量消耗速度。文中分析了簇群节点采用Multi-hop通信方式时，节点通过中继节点与簇头通信时能量消耗的模型，然后在选择链路的最优跳数的基础上，提出建立最小能量中继链路的方法，实现通信能耗的最小化。对WSNs的设计和实施具有一定的指导意义。     

基于萤火虫算法的无线传感器网络节点重部署策略

节点部署是无线传感器网络研究的重要问题之一.针对节点部署过程中的能量空洞问题,提出了一种基于萤火虫算法(FA)的节点重部署(NRBFA)策略.首先,在节点随机部署的传感器网络中,利用k-means算法进行分簇并引入冗余节点;然后,利用FA移动冗余节点,以分担簇头(CH)负载并均衡网络中节点的能耗;最后,再次利用FA寻找...     

负载均衡的无线传感器网络拓扑控制算法

针对无线传感器网络节点能耗分布不均匀的问题,提出一种负载均衡的拓扑控制算法,该算法将节点看作数据转发节点,把节点间距离和节点剩余能量作为拓扑构建的依据,对剩余能量较少的节点赋予一定的节点度约束,从而均衡网络负载,解决网络中部分节点因负载过重而导致的能耗过大问题,有效延长网络生命期。     

一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议

针对无线传感器网络最小跳数路由协议数据包多路径冗余传输,能量消耗不均衡等问题,提出了一种改进的无线传感器网络最小跳数路由协议。该协议通过引入侦听机制在网络中建立传输路径,同时采用一种新的能量均衡策略解决关键节点能耗过快的问题,以有效延长网络寿命。通过自主研发的无线传感器网络仿真平台进行仿真,比较最小跳数路由协议和改进协议的性能。实验结果表明:改进协议能够很好的均衡网络能量消耗,提高网络能量有效性,延长了网络寿命。     

一种基于AHP和FIS的WSN路由算法

无线传感器网络（WSN）由许多传感器节点组成,这些传感器节点为了降低能量消耗会周期性地在醒与睡2种模式下进行切换。在异步WSN中,发送节点往往要等接收节点醒来才能进行数据转发,为了缩短该等待时延,发送节点选择多个节点作为候选转发节点,由于任何候选转发节点都有可能进行数据路由,使得邻居节点评估和候选转发节点选择对网络性能产生较大影响。为了更好地进行节点评估与选择,提出一种基于层次分析法（AHP）和模糊推理系统（FIS）的WSN路由算法DAF。将剩余能量、距离和角度作为评估准则,利用AHP确定评估准则的权重,通过FIS动态构建AHP中的成对比较矩阵,并根据该矩阵动态计算出邻居节点的评分,按评分高低选择候选转发节点。实验结果表明,在改变节点数量、睡眠时长和通信半径的对比测试中,DAF在生命周期、能量消耗和平均冗余传输性能方面均优于ORW和ORR算法。     

基于博弈论的无线传感器网络簇间路由选择算法

针对无线传感器网络(WSN)中,网络覆盖范围大,但传感器节点通信范围有限,长距离传输容易造成数据丢失的问题,提出了一种基于博弈论的无线传感器网络簇间路由算法,通过建立以网络服务质量(QoS)和节点剩余能量为效用函数的博弈模型,并求解其纳什均衡来解决以上问题。仿真结果表明：所提出的博弈模型在优化网络服务质量、降低节点能耗的同时,延长了整个网络的生存时间。     

基于功率控制和冲突避免的无线Mesh网络低能耗MAC协议

为了解决IEEE 802.11协议在无线Mesh网络中能量利用效率低的问题,提出一种改进的低能耗MAC协议PCCA。PCCA协议在IEEE 802.11协议的基础上加入两个核心算法,即动态功率控制算法(DPCA)和冲突避免算法(CAA),以此降低能耗。DPCA通过接收节点计算发送节点所需的最佳发射功率,降低数据发送的能耗;CAA利用邻居通信状态表对潜在的冲突进行判断,让可能引起冲突的节点进入休眠以节约能量。仿真结果表明PCCA协议最多可降低约20%的能耗。