基于无线传感器网络的手持终端设计

以油罐区的安全防治为背景,设计开发出一种便携式的基于无线传感器网络的手持终端设备,用以实现对油罐区各储油罐的实时信息监控.手持终端以CC2530作为主控芯片,在ZigBee协议栈Z-Stack的基础上设计程序,和分布在油罐区的采集节点共同组建了ZigBee无线传感器网络,使用者可以搜索并选择无线传感网络中存在的节点,实时查看该节点的温湿度、可燃气体浓度等与火灾相关的参数信息.文章提供了手持终端的硬件组成模块和电路原理图,并结合功能需要给出软件设计方案.     

基于LoRa无线技术的动车轴温无线监测系统设计

针对机车机械师和列车安检员不能够及时发现列车热轴现象问题,本文设计了基于LoRa无线技术的动车组列车轴温监测系统,该系统由采集节点和手持监测终端两部分组成.采集节点能够实时通过温度传感器采集列车轴温的温度,一旦温度过度不正常,即通过基于LoRa无线技术的无线模块发送到手持终端,发出告警信号.此外采集节点还具有自检、低电量提醒等功能.手持终端能够实时接收并显示采集节点发送的轴温信息,并能够将轴温信息写入SD卡进行存储,为研究人员后续的研究提供准确可靠的实验数据.该系统经过大量测试,能够满足列车监测需要.     

面向环境监测的无线传感器网络节点设计

环境监测是无线传感器网络的一个重要应用领域。本文介绍了一种基于JN5121-Z01-M01无线微处理器模块的无线传感器网络终端节点的软硬件设计方案。实验证明：节点工作状况良好,整个网络具有较高的可靠性,可以实现对环境振动信息实时、准确的监测;节点硬件具有很强的通用性,只需要适当的扩展就可以实现对温度、光强等其他信息的采集。     

基于ZigBee与WiFi的无线智能照明系统设计

为了提高照明系统的使用效率,减少电能的浪费;设计了一种以TI公司的CC2530芯片与Ralink公司RT5350芯片为核心的,结合了ZigBee与WiFi技术的无线智能照明系统;该系统在控制终端与各照明节点之间构建混合型无线通信网络,并实现了将ZigBee网络与UPnP标准相结合;控制终端可实时监测各照明节点的状态,同时可发送控制命令到各终端节点;分析了系统的工作原理、硬件架构、软件设计;实验结果表明,该系统能够可靠地完成信息的采集与发送,误包率在50 m 范围内可控制在4.0%以内,系统具有误包率低,稳定可靠,成本低等优点,实现了照明系统的网络化管理。     

基于三网融合的感知与控制物联网平台的构架

文章将无线传感网络、因特网Internet、移动3G网这三网融合,提出了一个基于三网融合的感知与控制物联网平台的构架,该平台既可以通过无线传感网络监测环境信息或设备状态,在手持终端或Web服务器等处获取得到的监测信息;也可以从手持终端或Web服务器等处,对无线传感网络进行反馈控制。文章介绍了系统的整体框架、数据流以及各个模块的设计方案。     

井下人员精确定位系统无线终端同步升级方法

针对井下人员定位系统采用无线应用内编程（IAP）方式进行固件升级存在的升级期间标志卡无法正常使用、升级效率较低、安全性不高等问题,提出了一种井下人员精确定位系统无线终端同步升级方法。给出了井下人员精确定位系统架构和无线终端同步升级方法流程,重点介绍了无线终端同步升级的安全性设计和高并发技术实现。安全性设计：为提升空中数据传输的安全性,针对读卡器与标志卡之间的数据传输方式,采用高级加密标准（AES）加密器进行针对性加密;为确保标志卡无线升级后运行正常,在标志卡完成接收即将切换时引入信息摘要算法MD5进行完整性校验。高并发技术实现：利用矿井全覆盖的超宽带（UWB）无线通信网络扩展并兼容无线升级协议,实现井下所有标志卡分布式多节点同步升级;通过断点续传方式,解决运动状态下多节点之间数据切换的问题;基于时隙ALOHA算法,提出一种动态时隙分配机制,以保证人员精确定位系统的容量及响应效率。测试结果表明,该方法可以在井下人员精确定位系统内兼容运行,在不影响系统性能指标的情况下,实现所有无线终端定位标志卡嵌入式固件的无线升级,升级成功率为100%,且升级过程高效、可靠、安全。     

基于Android平板电脑的无线索力测量系统终端设计

为了方便现场测量,提高测量效率,提出了一种基于 Android 平板电脑的拉索索力无线测量系统终端设计方案。介绍了系统的结构组成,重点讲解了手持终端硬件设计以及应用程序设计与实现。该终端具有良好的人机交互界面,实际操作简单,携带方便,性能稳定,在工程上具有较高的应用前景。     

基于Tiny OS2.0和Android4.2的可燃气监测系统

为了有效地减少由可燃气泄漏导致的损失和加强对可燃气使用的安全监测,提出了一种基于无线传感网络的可燃气监测系统;该系统主要由可燃气体无线监测节点和移动监控终端构成,其中无线监测节点是以8位超低功耗微处理芯片ATmega1281、2.4GHz射频芯片AT86RF230和通用可燃气体传感器MQ-2为核心器件,基于tinyos2.0平台利用nesC语言设计完成节点感知程序;移动监控终端选用ARM处理器S5PV210,并基于安卓4.2平台设计实现实时报警、移动监控、动态显示等功能;试验结果表明,该系统具有布设简单、测量精度高、功耗低等优点,误警率不超过0.5%并可持续工作180天。     

基于太阳能光伏的无线户外环境监测系统设计

设计了一种采用太阳能供电模式的无线户外环境监测系统;该系统由终端节点,ZigBee-GSM网关和上位机数据存储中心组成,集成ZigBee和GSM无线通信,根据用户发送的短信指令控制终端节点数据采集的通断,同时用户发送短信指令远程查询户外环境的重要信息;针对户外环境因子的特点,选用工业级、灵敏度高的传感器,对户外不同位置的PM2.5浓度和紫外线指数进行测量,测量结果既可在上位机实时显示和存储,也可以由ZigBee-GSM网关通过SIM900A模块发送至移动终端;户外测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输可靠,能快速地实现远程遥测功能,为户外环境远程监测提供了一种技术手段。     

基于无线传感器网络的路灯监控系统

应用Zigbee无线传感器网络技术对传统路灯控制节点进行改进,设计了一套智能照明系统。整套系统硬件包括路灯节点和路由节点两部分。可通过上位机程序,实现对路灯开关状态、环境光强、路灯寿命和故障报警等进行远程监测,同时可以对路灯的开关,工作时间,亮度等状态进行远程控制,有效的解决了路灯系统的监测难,排查难的问题,实现了城市照明的智能化控制。     

抽油井无线传感器网络太阳能示功仪硬件设计

针对当前抽油井示功仪普遍存在的充电维护费用高、网络接入功能弱化等问题,基于太阳能技术、Zig Bee无线自组网技术、双轴加速度传感器和应变式压力传感器,设计实现了新一代一体化太阳能示功仪.详细介绍了示功仪各单元的硬件组成与实现,并构建了面向抽油井工况监测的无线传感器网络。在长庆油田部署了7个示功仪节点、7个无线压力传感器节点和1个多协议网关进行现场测试并试运行。结果表明:示功仪对游梁式抽油机位移测量的最大误差为0.09m,太阳能支持节点连续7个阴雨天正常工作,实测示功图符合抽油井工况实际。     

一种移动无线视频传感器节点的覆盖算法

在现有的无线传感器网络覆盖算法的研究中,缺乏对移动节点路径规划的研究,而针对具有视频传感器节点的网络仍使用普通传感器圆形覆盖区域的测量方法来计算覆盖面积,并不完全符合实际情况.基于这两方面的原因,本文提出了一种适用于无线视频传感器节点的最大覆盖算法,并提出一种对于视频传感器节点覆盖面积的计量方法.该算法能够使节点在保证网络连通性的前提下,达到最大的有效监测范围.此外,本文建立了相应的仿真实验模型,对该算法的有效性和覆盖面积进行了实验与分析.结果表明,本算法的节点监测面积大约为使用随机运动算法的节点监测面积的1.5倍左右,并可以保证网络的连通性.     

Research of localization approach for the new comer in wireless sensor networks

When some sensor nodes of wireless sensor networks (WSN) can not work forever because of long-term work or failure caused by attack, a few new comers need to be put into the network. For the application of the new comer in WSN, an accurate and effective localization algorithm based on received signal strength indicator (RSSI) is proposed. Through a few necessary nodes’ participation and the collaboration between the new comer and its one-hop and two-hop neighbor nodes, the accurate localization of the new comer is achieved. Simulation results show that the localization accuracy is about 17% of sensor node’s radio frequency (RF) transmission range, when the measurement error is 10% and the standard deviation for Gauss error of original sensor nodes’ coordinate is about 20% of sensor node’s RF transmission range. Simulation results also verify nice stability and adaptability of the new comer’s location algorithm.     

基于无线传感器网络的安全网络运行环境构建

无线传感器网络被广泛应用到了军事和民用领域,安全问题始终是无线传感器网络需要突破的重要瓶颈,目前安全机制主要针对单一的攻击行为或针对攻击的某个阶段进行防护,没有形成一套完整的计算环境的安全保护机制。针对上述问题,提出了一种无线传感器网络安全运行环境构建方案,充分考虑无线传感器节点的计算能力及能耗,静态度量和动态度量相结合,主、被动相结合保障无线传感器网络组网和运行过程中计算环境的安全。仿真实验表明,该方案可以有效识别恶意节点,能耗较低,能够确保少量节点遭到攻击时全网仍能正常运转。     

医院无线网络信息节点安全性度量方法研究

为了提高医院无线网络信息节点安全性,确保医院无线网络通信的畅通,提出一种基于传感器量化融合跟踪检测的医院无线网络信息节点安全性度量方法。构建医院无线网络信息节点的自适应转发控制模型,采用节点剩余能量融合识别方法进行节点的自适应调度,在物联网环境下实现医院无线网络信息节点的优化定位部署,构建节点的路由探测协议,利用医院无线网络信息节点自身的存活度进行无线传感网络模式下的节点转发链路均衡处理,采用传感器量化融合跟踪测试方法实现医院无线网络信息节点的安全性度量。仿真测试结果表明,采用该方法进行医院无线网络信息节点安全性度量的准确性较高,节点的能量开销较小,提高了节点数据转发的准确率。     

用于智能电网的有差别射频充电传感器网络

针对应用于智能电网中的无线传感器网络(WSNs)节点能量受限问题,分析了基于无线射频充电技术的为传感器节点充电技术,改进了可持续无线充电传感器网络(SWRSNs),提出有差别射频充电传感器网络(DRRSNs)技术,增加节点的优先级设置,建立整数线性规划模型,用CPLEX求解模型确定标志性节点位置。求解数据表明:节点获得的能量平均提高105%,高优先级节点比低优先级节点平均多获得43%的能量,提高了节点的寿命,保证了WSNs的可靠性,但是路径访问效率平均降低了14%。     

无线传感网络中基于无线能量补给的能量感知路由算法

针对无线传感网络中随机分布传感器节点能量消耗不均衡的问题,提出了一种基于无线能量补给的能量感知路由算法。休眠节点不仅可以在无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)传输方式下通过功率分割方法进行无线能量补给,还可以在信息传输方式下通过无线能量收集方法进行能量补给,重新进入活跃状态,为信息传播提供更好的路由,提高传感器节点的能量利用,延长传感网络的使用寿命。在该算法中,通过优化节点间的信息和能量分配,最小化传输功率,引入能量路由度量方法,选择能耗最小的路径作为传输路径。仿真结果表明,本文提出的算法可以有效地利用节点资源,均衡多跳能量受限无线传感器网络中的能量分布。     

基于ZigBee技术的葡萄园无线监测节点的研究与设计

针对解决葡萄园环境参数的无线监测问题,论文提出了一套无线实时监测葡萄园生态环境的方案,设计了一种能够实时采集、传输葡萄园环境参数采集系统.该系统基于无线传感器网络技术,采用CC2530芯片为基础设计,传感器节点上接有空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器以及二氧化碳浓度传感器,通过这些传感器采集葡萄园环境参数.传感器节点将采集的环境参数经无线方式传给采集节点,采集节点通过串口将数据传输到PC机的数据库中,实现了葡萄园环境参数的无线实时监测.测试证明,该系统具有功耗低、传输实时数据、可靠性高等优点,能够地满足葡萄园环境参数监测的应用要求.     

WSN节点电池供电性能测试研究

无线传感器网络的传感器节点主要依靠电池供电,为保证节点能较长时间地稳定工作,对电池的供电性能具有较高的要求。本文作者组建了一个基于ZigBee协议的节点功耗测试网络,提供了一种基于WSN的电池电压在线监测的方法,测量误差范围在1%左右,分别对镍氢电池和太阳能电池供电性能进行了测试。实验结果显示,在数据采集周期为2s~600s的情况下,用普通镍氢电池为WSN节点供电只能维持其正常工作10天左右;而使用2000mAh锂电池搭配0.7W太阳能电池板对传感器节点进行供电时,可以维持节点长时间工作,本文的工作可以为今后节点电源设计和节点生存时间估计提供参考。