基于Zig Bee技术的大坝安全监测WSNs节点设计

针对无线传感器网络(WSNs)在大坝安全监测中的需求,结合大坝安全监测传感器网络和ZigBee技术的特点,提出一种基于射频芯片CC2430的WSNs大坝安全监测系统解决方案。简要介绍了传感器网络体系结构,重点阐述了其网络节点的硬件设计和软件设计。并在实验室环境下搭建了一个簇-树型传感器网络,对传感器网络进行了测试并对节点进行了标定。实验表明:节点采集传感器数据准确,在实验室环境下数据传输可靠、准确,数据丢失率为0。     

基于无线传感器网络的远距离结构健康监测

针对复合材料结构健康监测的特点和需求,实现了一套基于无线传感器网络(WSNs)的远距离结构健康监测系统。系统构成包括前端传感监测子系统、WSNs子系统和远终端监控子系统。为了扩大系统的监测范围,降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性、智能性和抗毁性,研究了自制的无线传感节点、多跳路由技术及小型化配接电路,改进了终端程序和网络节点程序。实验证明:相对于传统有线的监测方式,基于WSNs的结构健康监测具有灵活性高、负重轻、成本低、搭建移动方便、维护容易等优点。     

无线传感器网络中节点部署算法研究综述

无线传感器网络(WSNs)是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用前景.总结了WSNs部署算法的研究现状,并分别从部署方式、监测目标、网络架构及节点是否移动等多个角度对其进行分析比较.最后给出了WSNs部署算法的应用关键点和未来发展趋势.     

基于WSNs的水轮发电机组振动监测系统设计

开发了基于CC2430的水轮发电机组振动监测系统,讨论了无线传感器网络(WSNs)节点的软硬件设计、监控系统的软件设计及存在的问题和解决方案。通过实例应用表明:设计和开发的基于WSNs的水轮发电机组振动监测系统可靠、实用。     

一种无线传感器网络实际环境测试系统

为实现无线传感器网络(WSNs)在实际环境下的综合性能测试,提出了一种无线传感器网络测试系统。系统采用全实物布置策略,以基于Linux操作系统的测试床为核心;支持多个节点和异构节点的通用测试,能够满足大规模、通用性和可扩展性需求;功能丰富,支持对节点的在线编程、电源控制以及状态监测。     

基于WSNs的混凝土中钢筋腐蚀度无线监测系统设计

针对钢筋腐蚀传统监测方法的不足,提出了一种基于无线传感器网络(WSNs)的混凝土中钢筋腐蚀度远程监测系统的设计方案.该系统将WSNs技术与监测钢筋腐蚀的电化学方法相结合,利用MnO2全固态参比电极来跟踪测量混凝土结构中钢筋的腐蚀电位,选用低功耗芯片CC2530作为WSNs节点的射频收发器,将WSNs节点采集到的电位信号通过WCDMA网络和Internet发送到上位机,上位机采用Lab-VIEW软件设计一种人性化的监测界面,显示采集的混凝土钢筋腐蚀信息.实验结果表明:该系统采集到的电位信号能够较好地反映钢筋腐蚀程度,性能稳定,可靠性较强.     

无线传感器网络中的传感器节点分组控制策略

研究无线传感器网络(WSNs)的传感器节点分组控制策略和软件实现方法。针对WSNs通信问题和分布监测的实际需求,制定传感器节点分组控制策略、单元组的模块化控制流程以及故障处理方法,保证多节点监测独立性、相关节点采集同步性以及数据传输可靠性。在程序实现方面,建立通信接口层、消息分发层、策略控制层组成的软件架构,实现WSNs远程控制软件,并进行了多传感器节点控制和数据传输可靠性的测试实验。     

输电线路在线监测WSNs优化部署研究

应用于输电线路在线监测的无线传感器网络(WSNs)通常呈长链型,存在跳数多、时延大的问题。引入具备无线公网通信模块的异构节点能够优化WSNs时延性能。考虑网络中传感器节点分布不均匀引起的数据分布不均匀这一普遍现象及其对时延的影响,建立了异构WSNs的最大时延模型;同时考虑网段划分和异构节点部署对时延的影响,提出了一种基于局部搜索思想的网络优化部署方法来优化网络时延。仿真结果表明:上述方法能有效降低网络最大时延,提高网络实时性。     

月球环境下无线传感器网络节点的设计

讨论了月球环境对无线传感器节点的影响;调查与分析了现有的无线传感器节点,对其中的几种著名节点作了简要介绍,并分析了它们对月球环境的适应性;介绍了月球环境下的一种无线传感器网络(WSNs)节点的结构,并从节点的角度讨论了将WSNs用于月球表面要解决的主要问题和关键技术。     

无线传感器网络节点的低功耗设计

无线传感器网络(WSNs)能够协作地实时监测、感知和采集各种环境对象的信息,并将信息传递给系统用户主机进行分析处理。节点具有感知和路由的功能,在实际的应用中,功耗是影响节点工作寿命的关键因素。设计分析了WSNs系统功率消耗的构成,并从硬件和软件方面提出和总结了WSNs的低功耗设计方法,设计了一种低功耗的WSNs节点,并进行了测试,结果证明:该方法适合WSNs节点的应用,具有易使用、低功耗特点。     

分布式无线地震数据采集同步技术研究

针对目前分布式无线地震数据采集中由于采集节点增多、无线传输延时等因素导致的各采集节点间数据采集同步精度不高的问题,研究并设计了一种针对分布式无线数据同步采集中各个节点同步授时以及对采集数据包进行精确时间标记的方案。采用GPS(Global Positioning System)授时技术对各个采集节点时钟进行授时,同时利用GPS精准的秒脉冲对本地压控晶振器频率误差进行实时修正。采用在地震采集数据包中加入精确的时间戳信息的方法,保证了各个节点间同步误差限制在0.1ms以内。即使在GPS失效的情况下,压控晶振器和计数器联合作用仍可保证各节点同步采集稳定工作6小时。     

基于ZigBee的无线水表抄表系统的设计

为方便、准确、及时地对用户水表用水量进行抄读,实现水表抄表的自动化、网络化和规范化,建立了基于ZigBee无线网络的自动抄表系统,提出了无线抄表的方案,并完成了对节点电路及各相应模块电路的设计。通过测试,节点模块能准确地对脉冲水表进行抄读,并且各节点之间可以顺利、准确地实现数据的传输,证实了将ZigBee技术应用于无线抄表的可能性。     

无线传感器网络节点硬件的模块化设计

简要介绍了射频芯片CC2430的性能和特点,设计了一种基于CC2430的无线传感器网络节点硬件的模块化设计方案。该设计由控制模块进行节点的功能管理,采集模块负责数据的采集和调理,无线模块进行数据上传和命令的传达,电源模块提供并管理节点的各模块用电。     

改进遗传算法的WSN节点最优路由选择策略

针对无线传感器节点数据传输过程中的能量消耗问题,为了提高节点数据传输实时性,提出一种改进遗传算法的无线传感器网络节点最优路由选择策略。根据无线传感器网络的拓扑结构将监测区域划分不同大小的簇,并根据节点剩余能量选择每一个簇的簇头节点,然后将簇头节点编码成遗传算法的个体,根据数据转发能量耗能和延迟时间构建个体的适应度函数,并通过模拟自然界生物进化过程中的选择、交叉、变异等操作,找到节点数据转发的最优路径,在Matlab 2012平台上对数据路由算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,相对其他路由选择策略,提出的路由选择策略不仅可以均衡各个传感器节点的剩余能量,而且大幅度减少了数据转发路由过程中的能量消耗和延迟时间。     

WSN中基于压缩感知的分簇数据收集算法

为减少无线传感器网络的数据通信量和能量消耗,基于WSN节点数据时空相关性的特性,提出一种将K-means均衡分簇和CS理论相结合的数据收集方法。首先,通过K-means聚类算法均匀划分网络成簇。然后,各簇首对采集到的数据进行基于时空相关性的压缩感知并传输至基站Sink节点。最后,Sink节点采用OMP算法对收集到的数据进行精准重构。仿真结果表明,该算法有效减少了无线传感器网络的数据通信量和压缩感知算法重构过程所需要的观测量。     

利用环境余热供电的无线温度测量系统设计

无线测量节点的供电是无线测量系统在实际应用中受限制的主要问题之一.为解决此问题提出了一种收集工业生产现场环境余热并转换成电能为无线测量节点供电的方法.设计了由多个无线温度测量节点和一个Sink节点组成的无线温度测量系统.无线温度测量节点以CC2530为核心处理器,用热电偶测量温度,节点电源由能量收集模块供给.能量收集模块用热电片收集环境余热,以LTC3109为核心构成电源管理模块从而获得3.3 V输出电压.设计了上位机软件实时显示和保存Sink节点收到的各测温节点的温度数据.实验表明,在一定环境条件下能量收集模块可以为无线温度测量节点提供工作电源,为无线测量节点供电提供了一种参考解决方案.     

基于无线射频传输的钢丝绳无损检测系统设计

针对复杂环境下钢丝绳无损检测的要求,设计和建立了一种基于无线射频传输的分布式检测系统。首先,各数据采集节点将钢丝绳的漏磁信号通过无线射频方式传送到数据接收节点;然后,由数据接收节点将信号通过串口传送给主机;最后,由主机对各点采集的信号进行集中处理。实验结果表明:系统能准确地检测到钢丝绳附近的漏磁信号。     

基于nRF401的无线多点数据采集系统

本文设计了一个基于nRF401无线数传芯片的通用无线工业数据采集系统.整个系统是以MSP430单片机为核心来进行终端节点数据采集,并对无线通信芯片与上位机之间的数据通信进行控制,实现了无线多点数据采集的功能.文章中给出了各硬件模块的电路图,并对各个模块的功能和特点进行了详细的说明.软件设计部分给出了上位机模块和终端节点模块的无线通信部分的基本流程图,并对无线通信模块的设计思想进行了重点阐述,指出了该系统的应用前景和未来发展趋势.     

吞吐量最大化的二维无线能量传输算法

针对无线网络中节点能量的局限性,提出了一种网络吞吐量最大化的二维无线能量传输优化算法。根据各节点捕获能量的时域分布,依次从节点维度和时间维度进行节点间的能量分配和传输。根据两节点间的高斯双工信道模型,建立基于能量传输的网络吞吐量模型。引入节点维度和时间维度的能量传输效率,建立了能量传输解析模型,并提出二维无线能量传输算法,实现了网络吞吐量最大化。实验结果表明,该算法能有效地优化网络节点能量分配,提高网络的总吞吐量。     

无线传感器网络中一种能量有效的数据存储方法

如何有效地对传感器在过去历史时间段内采集的大量感知数据进行存储,以备将来的信息查询和数据分析已经成为无线传感器网络应用面临的一个难题.介绍了一种基于树型路由的分布式数据存储方法,通过采用动态规划方法选择存储节点,使存储节点能量均衡和所有节点能耗之和最小,从而达到整个无线传感器网络能量有效.仿真实验结果表明,这种数据存储方法能够获得较好的能量均衡和总能耗较小,从而有效地延长整个无线传感器网络的生命周期.