一种面向智能家居的WPCN网络多维时长优化算法

研究基于无线能量补给的智能家居系统传输方案,利用中心节点(如改进的Wi Fi节点)向室内传感器节点进行无线能量补给,并联合优化能量信号传输时长与各个传感器节点的信息上报时长,在保障每个实时感知节点可以获得最低传输速率的前提下,最大化所有非实时感知节点的总传输速率。文中证明优化目标函数是能量传输时长的凹函数,并推导出给定能量传输时长下不同感知节点的最佳数据传输时长分配,进而提出基于黄金分割的最优求解算法。仿真结果表明,相比于现有的单独电池供电方案,引入无线充电可以显著提升系统总的可得传输速率,而相比于现有的单纯和速率最大化模型,所提方案可以更好地保障实时感知节点的数据成功传输。     

无线识别装置的无线智能充电器设计

充电器对充、放电电流、充电电压、温度等的监控需求越来越严格。文中基于AVR单片机实现无线智能充电器的设计,使用该设备充电时,只需将被充电电池放在充电器上,通过无线的方式就可以将充电器的能量及信息与电池进行传递,实现安全通信,间接地控制电池充电,做到无线充电和智能化,从而省去了电线连接的过程。可实时采集电池端电压、充电电流、电池温度、充电时间,并对充电过程中各个参数值进行智能控制,同时系统中还设计了充电保护电路,以防止电池的过充和过放对电池造成损害。     

一种基于ZigBee的联网型无线门锁系统设计

基于ZigBee无线通信与互联网技术,开发了一款低功耗的联网型无线门锁系统.无线门锁具有RFID卡片开门、数据交互、异常报警等功能,门锁管理系统软件实现对联网门锁的时间同步、授权管理、参数设置和电池监控,也可以通过移动端门禁管理应用进行远程监控.本系统的最大特点是实现了实时联网和门锁的低功耗设计,满足了市场上对安全高效联网型无线门锁系统的需求.测试结果表明:系统性能稳定可靠,具有较高的推广应用价值.     

低功耗自供电机械设备状态监测系统设计

为解决机械设备安全运行监测设备的续航能力差、需要频繁更换电池的问题,设计了一种低功耗自供电机械设备状态监测系统.该系统由磁悬浮电磁能量采集器、能量管理电路、低功耗无线传感电路以及监测上位机组成,通过收集机械设备运行状态下溢散的振动能量为监测节点供电,同时将机械设备运行状态下的温度和振动信息通过蓝牙传输方式发送到接收器,并在监测上位机显示和存储.设计了低功耗传感监测电路并优化了供电逻辑.对监测系统性能进行了实验测试,结果表明该系统可以实现机械设备的无线自供电监测.     

基于无线供电的非正交多址接入网络的鲁棒资源分配研究

无线能量传输是解决无线网络中节点设备能量短缺问题的新技术,非正交多址接入是缓解无线网络频谱紧缺难题和满足大规模节点接入需求的新型多址接入技术. 将两者相结合不仅可以缓解节点设备电池能量不足、需要频繁更换电池的问题,还可以提高系统的频谱效率,满足大规模节点接入的需求. 本文考虑基于无线供电的非正交多址接入网络,其中包含一个多天线的能量基站、多个单天线用户和一个单天线信息接收机. 在该网络中,下行链路和上行链路分别表示从能量基站到用户和从用户到信息接收机的物理信道. 在下行链路中,能量基站通过无线能量传输给多个用户提供可靠的能量;在上行链路中,用户使用收集到的能量并基于非正交多址接入技术发送信息给信息接收机. 在系统的下行链路信道状态信息不完美的实际情况下,设计鲁棒资源分配策略,联合设计能量基站的波束赋形向量、用户的发射功率和上下行链路间的时间分配,最大化系统的吞吐量. 仿真结果表明,所提鲁棒设计算法的吞吐量性能明显优于不具有鲁棒性的资源分配算法.     

粮仓无线测温模块的低功耗设计

在粮仓无线测温系统的设计中,测温模块由电池供电。它的低功耗设计是系统是否实用的关键技术之一。首先介绍了LPC932单片机及nRF905无线收发芯片的特点。根据其节能模式的特点,设计了一套基于间歇工作模式的低功耗软硬件方案。并在降低休眠电流方面,阐述了几点措施。试验证明,本文所述方案及措施在降低功耗上具有明显效果。     

一种太阳能供电的低功耗WSN节点的设计与实现

无线传感器节点的电源因受模块体积的限制,电源能量极其有限。如要保证节点正常工作,需要经常更换电池,而手工方式更换电池极为不便,故限制了无线传感器网络的应用。现设计了一种太阳能自供电的传感器节点模块,并在节点上移植TinyOS系统,从节点硬件、软件方面进行改进,实现低功耗功能。测试结果表明,这种太阳能供电的低功耗节点能够大大延长节点的使用寿命,可以在实际项目中广泛使用。     

WSN基于LT码的数据传输可靠性和能耗研究

无线传感器网络(WSN)由大量传感节点组成,一般被部署在环境较差、人迹罕至的地方,因此系统的传输可靠性一般具有动态不确定性.另外,WSN网络中的节点通常采用电池供电,节点能量受限也成为WSN网络质量的一个制约因素.文章主要分析和研究WSN网络中LT码的应用,并和采用传统差错控制编码方案的可靠性、能耗情况进行MATLAB仿真比较.仿真结果表明,相比于采用传统差错控制编码,基于LT码的WSN网络系统可靠性提高,能耗降低.     

基于计算吞吐量最大化的能量采集边缘计算系统在线资源优化配置

在基于可再生能量收集技术的移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)系统中,可再生能量到达和计算卸载无线信道呈现较强的时空变化特性,因此该系统的无线及计算资源管理与用户任务计算之间存在着动态适配的挑战。针对此类问题,本文研究多时隙多用户的能量采集边缘计算系统,建立可再生能量随机到达和无线信道模型以及预测误差模型,以系统总计算吞吐量最大化为准则,通过逐时隙联合优化用户本地计算和计算卸载模块,提出了一种在线滑动窗设计方案, 需要通过调整滑动窗长度M来实现。该方案逐时隙求解凸优化问题,基于离线资源动态管控的最优结构,实时制定资源管理策略,具有较低的计算复杂度。仿真实验结果表明,提出的在线滑动窗设计方案在系统计算吞吐量性能方面优于已有的基准方案,并在对抗信道/能量状态信息预测误差方面有较好的鲁棒性能。     

基于无线传感网络收集设备最佳传输策略研究

无线传感器可以集成能量收集设备进行长期自主的电池能量管理,现有研究都是基于电池状态完全已知的,但准确估计这种信息较难实现。研究主要针对部分状态信息进行分析,定义了一个性能指标函数,比较不同传输策略的优劣。考虑能量收集过程,分析能量独立到达最优化的具体方法。结合能量传输信道增益信息,为不同情境设计相应的传输策略。通过综合研究策略的性能指标及仿真分析,得出基于无线传感网络收集设备最佳传输策略。     

基于无线网络的电能质量监测与管理系统的设计

为了更好地解决电力系统中电能质量监测数据的传输方式选择、加强电力用户与管理部门之间的信息共享问题,提出了一种基于无线网络的电能质量监测与管理系统,通过新颖的电力线载波方式传输和传统的电能质量数据采集器相结合的监测终端、用户信息管理子系统,实现了通过无线网络通信将数据信息传输到远程监控中心,以及电力用户与远程监控中心信息共享,可查询相关数据信息.该系统符合电力系统电能质量监测的各项要求,并能很好地提高经济效益.     

基于ZigBee技术的无线传感器网络系统

从ZigBee技术主要特点出发,分析研究了ZigBee无线传感器网络的拓扑结构和协议栈,以及Jennic JN5121的ZigBee无线传感器网络的开发平台.无线传感器网络技术在现代电站设备远程状态监测中具有较好的应用前景.     

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发

根据农田环境的应用需求,设计了农田土壤温湿度监测系统,该系统由农田无线监测网络和远程数据中心两部分组成。采用以JN5121无线微处理器为核心的传感器节点开发策略,构建基于ZigBee协议的无线监测网络;采用ARM9微处理器S3C2410,基于嵌入式Linux开发的网关节点实现数据汇聚和GPRS通信方式的远程数据转发。远程数据中心的管理软件FieldNet采用了数据库管理模式,并通过应用ESRI嵌入式GIS组件库ArcEngine进行监测数据的实时变化和空间变异分析。系统的设计开发为精细农业时空差异性与决策灌溉研究提供了有效工具。     

基于WIFI的动车组辅助供电系统检测装置设计

针对动车组辅助供电系统的实时监测问题,本文以STM32单片机为核心控制器,并基于WIFI技术,对用于检测动车组辅助交直流供电系统电压电流装置进行设计。该方案中的智能采集仪表,可实时测量和采集380动车组三相辅助回路的负载启动和正常工作时的电压与电流数据,测量蓄电池充放电时的电流变化情况,并以无线的方式将数据发送给服务器。本方案使用的电压电流互感器,经过真有效值转换后可进行数据处理,并得到采集的电压和电流,同时将采集的信息通过WIFI无线模块显示到上位机,并通过触摸屏来显示和设定参数。该检测装置为动车组辅助交直流供电系统电压电流的实时监测提供了解决方案。     

用于变电站电气设备的非接触式测温系统设计

为了对变电站电气设备实现可靠、低功耗的在线温度监测,将非接触式测温技术、低功耗设计技术和无线传输技术相结合,设计并开发了一种新型测温系统。该系统实现了实时温度的图形化显示、异常预警和报警、查询统计和远程控制访问等功能,便于安装,不会干扰电气设备的正常运行。测试结果表明该系统能在100kV的高压电气设备上正常工作,并依靠1000mAh的锂电池供电持续工作3年,具有较高的工程应用价值。     

基于无线传感网络的输电线路多变量分布式局域监测系统

针对输电线路的风振灾害监测,研制了一套基于ZigBee技术的多变量无线监测系统.系统的下位机由中央控制模块、射频传输模块、传感器模块和电源管理模块组成;采用低功耗16位单片机MSP430为主控芯片,实现了数据采集与传输.系统上位机通过TTL转接和无线数传模块进行串口通信.经实验室与现场应用验证,本系统抗干扰能力强,单通道采样率达1k,有效传输距离达300m,具有多工作点同步监测并向上位机实时回传数据的功能,能实现对杆塔和导线振动、动态应力/应变、风速等多参数的在线监测,为形成输电线路风振无线监测和灾害预警机制提供有效的技术手段.     

基于无线传感器网络的水环境监测信息融合研究

将无线传感器网络技术引入水环境监测系统中,并通过研究和解决相关理论方法与技术有效提高水环境监测系统的整体效能。本文主要研究基于无线网络的水环境监测信息融合处理系统结构模型,并提出有效的多源信息融合方法、多传感器管理及协调控制策略。     

ZigBee网络系统节点硬件设计与实现

ZigBee是一种新型的低功率、低成本、近距离的无线通信技术,是实现无线传感器网络的理想解决方案。该文在简单介绍IEEE 802.15.4规范,ZigBee协议及其特点的基础上,着重讨论了基于Freescale ZigBee解决方案的ZigBee网络中各种网络节点的硬件设计与实现。网络节点的设计采用MC13213芯片和BeeStack ZigBee协议栈,其中协调器和路由器节点采用市电供电,终端节点采用电池供电。实验结果表明,整体网络具有自组网、自动路由和自愈功能,终端节点具有良好的低功耗特性。     

便携式心电监护仪的设计

根据社区医疗监护的发展趋势,设计了一款基于嵌入式系统的便携式心电监护仪。以MSP430单片机为核心处理器,将采集到的心电信号经心电采集电路的处理后,通过液晶实时显示心电波形和相关数据。以SD卡作为数据存储设备,通过ZigBee无线通信设备进行数据传输。该设计充分利用了MSP430单片机功耗低、体积小的优势,将其应用在社区心电监护系统中,为社区医疗和家庭监护提供了一种有效的解决方案。     

基于网络的水利工程现场信息化管理

文章介绍了基于ADSL网络视频监控管理系统、CDMA无线网络视频监控管理系统,以及在水利工程现场信息化管理方面的应用。