嵌入式Ad hoc无线传感网络的载荷定位研究

Ad hoc传感网络是一种特殊的无线传感网络,除了具有普通无线网络传统的优点外,还具有无中心、自组织、多路由、动态拓扑等特点.本研究采用Ad hoc网络技术和Mica系列无线传感器,成功组建了无线传感网络,针对复合材料结构健康监测系统,实现了应变传感信号的采集,并结合模式识别技术,对结构所受集中载荷进行了定位研究,监测网络的系统性能也得到了优化.实验证明,Ad hoc传感网络用于智能材料结构监测是种好方法.     

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统

针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判剐了集中载荷模拟的损伤位置.本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成.为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块.实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易雏护和搭建移动方便等优点.     

基于ZigBee技术的无线传感器网络及其应用研究

无线传感网络是当前国内外传感器技术领域的热点研究课题,着重研究了基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的软硬件设计,实现了ZigBee无线传感器网络节点的设计,并运用该无线传感节点建立了基于ZigBee技术的无线结构健康监测系统,利用模式匹配的方法实现了基于无线传感器网络的载荷定位和结构紧固件失效的实时监测.     

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。     

森林火灾无线监测预警系统的设计与实现

针对传统森林火灾监测措施实时性差、实际应用受限的问题,利用无线传感网络技术,构建了基于ZigBee和GPRS的森林火灾监测预警系统.介绍了系统的结构,给出了主要功能模块的硬件设计方法和ZigBee无线传感网络中各功能节点的软件设计.同时,对传统的无线传感网的自组网方案进行了改进,并在分布式组网方案基础上实现了ZigBee无线传感网络节点的分簇置放.实践证明,该系统实现了森林火灾监测和预警的功能,提高了系统中数据传输的实时性、可靠性以及系统的可扩展性.     

面向无线传感结构健康监测的压缩感知方法研究

无线传感器网络在结构健康监测方面有着广泛的应用,但由于该领域的传感器数量和种类众多,数据压缩对系统的高效运行起着关键作用。因此,提出了一种基于压缩感知的无线传感结构健康监测方法,对航空铝板的结构振动信号采用高斯随机矩阵将高维信号序列投影到低维空间,获得稀疏采样的线性测量值,实现信号的压缩采样。研究改进的正交匹配追踪算法来实现稀疏信号的重构。实验结果表明,与已有的无线传感结构健康监测相比,采用压缩采样的监测方法具有良好的抗噪性,并能获得较好的数据压缩效果,节省了网络的带宽和能量;通过信号的近似重构（重构误差在±0.13）,能实现航空铝板损伤准确识别（误差0.84mm）。     

基于无线传感网络技术在高压开关柜测温中的应用研究

无线传感网络是目前国内外研究的热点课题,并且在结构健康监测中具有广阔应用前景。为了简化传感器铺设的及布线的繁琐,采用Nordic2.4G无线通信技术,高压开关柜中高压侧采用多点组网的方式,即高压侧多路测温系统,对应低压侧一路接收系统。本文方案利用无线收发nRF24L01芯片设计传感节点电路,介绍了系统硬件组成与工作原理,较好实现了温度的实时远程监测。     

结构加速度无线监测传感网络的软件设计与实现

介绍了结构加速度监测的无线传感网络的拓扑结构以及无线传感器节点的硬件单元,结合网络结构确定了网络的通信协议,并重点介绍了网络的软件设计,利用所建立的无线加速度传感器网络进行了实验测试。研究表明：将软件嵌入在网络硬件平台上,使节点组网方便,具有自校准功能;由软硬件集成的无线加速度传感器网络具有网络集成、功能集成、系统集成的特点,适合土木工程结构监测应用。     

基于无线传感网络的β辐射监测系统的实现

根据β辐射监测环境的特殊性和实际监测功能需求,以G-M计数管作为β辐射探测器,采用MSP430F1611单片机处理器和CC2530的无线收发器芯片的传感器节点设计,运用ZigBee无线传感网络技术于无线传感监测网络中,实现了一种新型的基于无线传感网络的β辐射监测系统,具有低功耗、自组网,监测数据高可靠性、稳定性好,覆盖度广等优点,应用前景十分广阔.     

无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用研究

针对无线传感器网络技术在桥梁结构健康监测中的应用,研究并开发了基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测系统.采用能量均衡分簇路由算法、时间同步算法和能量管理算法,组建了低功耗、节点能量消耗均衡、具有多跳路由结构的无线传感器网络.同时,应用加速度传感器检测桥梁振动的加速度数据,通过FFT变换由加速度数据得到桥梁的固有频率,并根据固有频率分析桥梁的健康状况.系统在公路高架桥中进行了应用试验,试验结果表明,系统便携性好,监测数据可靠.     

粮库检测系统的网络设计

针对大型粮库粮食存储环境监测点分散的现状,设计一种树状拓扑结构的无线传感器网络中央监测系统。该系统以ZigBee无线传输技术为核心,结合温湿度传感器模块,构成无线传感器网络检测子节点。系统能够对现场环境实时检测,同时通过路由节点将检测到的数据上传给上位机,其中路由节点采用无线传输方式与终端节点进行通讯,使得现场检测到的数据能够实时传送给中央监控计算机,最终实现粮库内部的多点检测及和实时监控。     

地震监测无线传感器网络路由协议研究

针对无线传感器网络在地震监测应用中的路由需求,汲取现有无线传感器网络路由协议的优点,提出了一种适合于地震监测的无线传感器网络路由协议,称为能量高效的事件驱动型分簇路由协议EEECRP(Energy Efficient Event-driven Clustering Routing Protocol)。仿真结果表明此路由协议实时性好,能有效延长网络生命周期,较好地满足了应用的需求。     

一种WSN分簇路由协议研究和实现

近年来,我国兴建了众多基础设施,基础设施的健康监测直接关系着人们的生命和财产安全,也关系着基础设施的正常运行,因此研究面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议至关重要.目前已经有多个成熟平面路由协议和分层路由协议,但它们都存在传感器节点能量有限、结构简单等缺陷.为了延长网络寿命、提高信息传榆的可靠性,就需要对现有的路由协议做一些改进,以适应大规模的无线传感器网络.首先分析了设计无线传感器网络路由协议时面临的挑战,分类总结了典型的无线传感器网络路由协议及其优缺点;然后在详细分析LEACH协议的基础上,对LEACH协议在簇头节点选择和簇间路由方面进行改进,提出了面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议.将分簇优化算法和簇间多跳路由算法相结合,组成面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议.实验仿真表明,该路由协议有效地均衡了网络的能耗,推迟了多数节点的死亡,延长了网络的有效寿命.     

无线传感器网络路由算法仿真模型的研究

随着计算机技术、网络技术、无线通信技术的发展,当前在通信领域形成了一种无线传感器网络,无线传感器网络有诸多优势和功能,应用范围非常广,因为自身的特点,使得无线传感器网络的发展、技术等面临着新的挑战。无线传感器网络从组成到功能均和传统的无线通信网络不同,无线传感器网络的路由算法在不断地创新和突破。在无线传感器网络路由算法的设计中,需要将所有的资源高效利用放在首位,建立路由计算仿真模型。针对无线传感器网络路由算法的仿真模型进行了研究分析。     

无线传感器网络路由协议的节能研究与设计

由无线传感器网络的硬件结构、应用领域以及与传统网络的差异等决定了能量是无线传感器网络节点最重要的资源.为了尽量延长无线传感器网络的使用寿命,节能问题成为无线传感器网络研究中的一个关键和核心问题.介绍了无线传感器网络的体系结构,提出了现有的在无线传感器网络的无线通信方式在节约能耗方面所存在的一些问题.并根据这些问题,结合基于层次的分簇路由,提出了在路由建立和数据传输过程中如何根据整个无线传感器网络中节点的能耗分布情况,设计能量更高效的路由协议.     

基于无线传感器网络的电机运行状态监测系统设计

针对电机运行状态监测系统的特点,结合无线传感器网络,采用实施简便、性能可靠的定向洪泛路由策略,设计了新型的电机运行状态无线网络监测体系。应用Atmega128和CC2420设计了无线传感器网络的硬件系统,并使用该网络对异步电机定子的温度进行监测,实验结果表明该系统能对温度信号进行实时有效的采集。     

Routing in wireless sensor networks for wind turbine monitoring

Smart wireless sensor devices are rapidly emerging as key enablers of the next evolution in wind turbine monitoring. The potential for in-situ monitoring of turbine elements, employing methodologies that are not possible with existing wired technology, make it possible to attain new levels of granularity and autonomy in the monitoring of these structures. Wireless sensor devices are limited in terms of communication by the range of their radio modules and, thus, need to form networks in order to transfer data from distant points. Routing protocols are primary enablers of such ad hoc wireless sensor networks and these require the implementation of reliable and energy-efficient mechanisms to maximize network reliability and availability. Existing routing protocols cannot be directly applied to the monitoring of wind turbines without addressing the unique context and operational characteristics of these structures in multi-hop wireless communication. This work identifies the potential effects associated with the operation, environment and structure of wind turbines in wireless sensor network multi-hop communication, and proposes and evaluates a reliable routing protocol for wireless sensor networks employed in these domains.     

一种农田无线传感器网络能量控制与动态路由算法

精准作业过程中农田生境信息监测具有实时性、准确性及可持续性等性能要求,影响ZigBee农用无线传感器信息监测系统性能的关键因素主要包括设备功耗和网络延时。在AODVjr算法的基础上提出了一种能量控制和动态路由相结合的路由算法ES-AODVjr,该算法在监测设备功耗和数据报最短路径路由策略之间建立一种平衡,使得无线传感器...     

无线传感器网络技术

由传感器、微处理器和无线通信接口组成的无线传感器网络是一门日益引起人们研究兴趣的技术。它广阔的应用前景使其在医疗卫生、环境监测和军事领域得到了飞速发展。文中介绍了无线传感器网络研究中所涉及到的关键性问题,给出了相应的一些主要解决方法,指出了其中的优点和不足,并结合当前国际、国内技术前沿对传感器网络的未来进行了展望。     

Energy-efficient multipath routing in wireless sensor network considering wireless interference

Due to the energy and resource constraints of a wireless sensor node in a wireless sensor network (WSN), design of energy-efficient multipath routing protocols is a crucial concern for WSN applications. To provide high-quality monitoring information, many WSN applications require high-rate data transmission. Multipath routing protocols are often used to increase the network transmission rate and throughput. Although large-scale WSN can be supported by high bandwidth backbone network, the WSN remains the bottleneck due to resource constraints of wireless sensors and the effects of wireless interference. In this paper, we propose a multipath energy-efficient routing protocol for WSN that considers wireless interference. In the proposed routing protocol, nodes in the interference zone of the discovered path are marked and not allowed to take part in the subsequent routing process. In this way, the quality of wireless communication is improved because the effects of wireless interference can be reduced as much as possible. The network load is distributed on multiple paths instead of concentrating on only one path, and node energy cost is more balanced for the entire wireless network. The routing protocol is simulated in NS2 software. Simulation result shows that the proposed routing protocol achieves lower energy cost and longer network lifetime than that in the literature.