一种无线传感器网络节点的研制

无线传感器网络系统中,每个传感器节点都具有无线通信功能,各个测点的传感器单元,对此处的参数进行测量,并组成一个无线网络,将测量数据通过该网络以无线方式传送到监控中心。无线传感器网络系统与传统的有线传感器网络相比,具有耗资小、安装方便、维护和更新费用低等优势,非常适合用于对布线困难的区域、人员不能到达的区域和一些临时的场合的状况进行远程监测,如大型建筑的健康状态监测,空间探索,灾害预测,获取敌方战场信息等,也因此成为国际上的前沿热点研究领域。针对环境及结构状态监测,我们设计了一种无线传感器网络,该网络由若干传感器节点,一个无线接收功能的网络控制节点及一台计算机构成。无线传感器节点分布于需要监测的区域内,执行数据采集、处理和无线通信等工作,网络控制节点接收各传感器的数据并以有线的方式将数据传送给计算机。结构如图1所示。本文详细介绍了该无线传感器网络中无线传感器节点的设计,并给出实验测试结果。     

基于IPv6的无线高原冻土监测系统

设计了一种新型的高原冻土监测系统。采用ARM7内核的MCU进行控制,并基于IPv6协议利用IPv6技术和GPRS技术相结合的方式,建立了可自组网的无线传感器网络,实现了对指定区域环境参数的实时监测。系统使用了多个土壤水分传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、氮气传感器对高原冻土环境进行全方位实时观测。各监测点将数据通过基于IPv6的无线网络传送给汇聚节点,汇聚节点再通过GPRS网络将数据传送给监控中心。监控中心可以对数据进行记录和分析,更好地指导环境保护和建设工作。     

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。     

基于IaaS云平台的无线传感网实时监测系统

本文基于中科大IaaS云平台设计并实现了一种无线传感网实时监测系统.利用6LoWPAN建立可自组网的无线传感器网络,系统中各个传感器节点将传感器采集的数据发送至汇聚节点,汇聚节点通过网络将数据传送至中科大云平台服务器中进行记录和分析.本文采用Nginx作为Web服务器,uWSGI应用服务器和Tornado应用服务器分别处理用户的非实时数据和实时数据请求.采用WebSocket技术实现实时数据的传输,提高了系统实时性.测试结果表明本文对构建可靠且可灵活部署的实时监测系统具有指导意义.     

无线微型传感器网关研究

随着无线微型传感器网络的发展，无线微型传感器网络的研究成为了热点。无线微型传感器网关是基于嵌入式μClinux操作系统，并由MCF5272处理器、图像压缩芯片和GPRS模块组成的。简单介绍了无线微型传感器网关组成以及基于μClinux的无线传感器网关的实现，同时给出了通过无线微型传感器网关进行的家庭图像临视结果。样机实验结果表明，所研究的网关节点可行，且具有GPS定位功能。研究工作为家庭自动化的无线通信提供了一定的保障。     

基于WSN的汽车尾气监测系统汇聚节点硬件设计

汽车尾气是环境污染的重要来源之一,描述了一种使用无线传感器网络对汽车尾气实时在线监测的方法.为实现系统中汇聚节点需要处理大量数据,通信方式多样的功能,提出了一种以ARM7处理器作为汇聚节点控制器的硬件设计方案.分析了基于无线传感器网络的汽车尾气监测系统汇聚节点的设计需求,进而介绍了其系统构成,最后详细说明了汇聚节点的硬件设计与实现.     

基于Zig Bee的无线传感器网络大气监测系统设计

大气污染问题突出且日益严重,对大气环境实时准确地监测具有重大社会意义。现有的监测手段实时性差、维护困难,难以满足实际需求。针对上述情况,设计了一种基于Zig Bee技术的大气监测系统,并详细阐述了系统的整体框架结构和实现方案。系统包括无线传感器网络和远程监测中心2个部分。其中无线传感器网络包括传感器节点和网关节点。传感器节点以CC2530为核心搭建,负责采集大气环境数据并通过多跳方式将数据实时发送至网关节点;网关节点以LPC2138为核心搭建,负责汇总传感器节点的数据并通过GPRS实现与远程监测中心的通信。远程监测中心使用在Microsoft Visual C++6.0环境下编制的监测软件,通过网络模块完成数据接收、显示及存储,为用户提供一个友好的人机界面。     

基于Zigbee的嵌入式监测系统设计与实现

在分析无线传感器网络体系结构的基础上,提出了一种基于Zigbee的嵌入式无线监测系统。该系统通过部署在监测区域的Zigbee节点,将监测数据汇集到网关节点,实现数据的远程监控。研究了嵌入式操作系统uc／OS—Ⅱ的工作原理,实现了其在网关节点上的移植,同时介绍了TCP／IP协议栈在us／OS—Ⅱ中的实现。设计了监测数据帧格式,实现了树状网络拓扑结构。     

RFID传感器网络在食品生产领域的研究

综合RFID和无线传感器网络的优点,提出了RFID传感器网络,并针对生产过程中的食品监控,比较详细地介绍RFID无线传感器网络在食品生产环节的系统架构及网关节点的主要结构.     

基于WSN的家居安防系统中防入侵探测节点的设计

针对家居安防智能化的需要,将无线传感器网络的用于家居安防,设计了一种探测非法入侵的无线传感器网络节点;该节点以超低功耗的nRF9E5无线单片机为核心,通过热释电红外传感器对非法入侵进行探测;探测节点可将热释电红外传感器探测到的入侵信息通过无线方式传送至家庭网关,在发出声光报警之同时,还可通过系统将入侵信息传送给用户;测试结果表明,该设计方案成本低,性能可靠,实现了对8m范围内非法入侵者的探测。     

基于无线传感器网络的粮情监测系统

针对粮情监测系统的实际应用背景,提出一种由PC主机、一个汇聚节点（sink节点）以及众多WSN节点构成的无线粮情监测系统。文章详细介绍了WSN节点的硬件结构和无线通信协议,并结合主机开发环境,对系统监测软件的设计作了说明。系统实际运行结果表明,该系统具有结构简单、易于安装、运行稳定可靠、抗干扰能力强等优点。     

基于汇聚节点移动的能量均衡路由协议的研究

在无线传感器网络路由协议的设计中,传感器节点的监测数据要以多跳中继的方式向sink汇聚节点进行传输。在sink汇聚节点固定网络,临近sink汇聚节点的传感器节点需要中转其他节点的监测数据,从而耗费大量的电池能量,很容易造成过早地死亡,使网络的连通度下降,甚至会造成网络的分割,缩短了网络寿命。为了解决这一问题,从sink汇聚节点的角度,提出了一个基于sink汇聚节点移动的能量均衡的路由协议——SERP路由协议,通过sink汇聚节点的移动,使其附近的传感器节点不断地发生变化也就是网络内的“热点”不断地发生变化,从而促使传感器节点间的负载得到均衡,达到延长网络寿命的目的。在协议中,首先将无线传感器网络的监测区域分成有限个虚拟单元格,然后以每个单元格的中心作为sink汇聚节点的移动位置,最后通过线性规划确定sink汇聚节点在每个位置的停留时间。针对上述路由协议,对它进行了仿真分析,结果显示网络内节点的能量消耗比较高效均衡,有效地延长了网络寿命。     

An enhanced real-time routing protocol with load distribution for mobile wireless sensor networks

Mobile wireless sensor network (MWSN) is a wireless ad hoc network that consists of a very large number of tiny sensor nodes communicating with each other in which sensor nodes are either equipped with motors for active mobility or attached to mobile objects for passive mobility. A real-time routing protocol for MWSN is an exciting area of research because messages in the network are delivered according to their end-to-end deadlines (packet lifetime) while sensor nodes are mobile. This paper proposes an enhanced real-time with load distribution (ERTLD) routing protocol for MWSN which is based on our previous routing protocol RTLD. ERTLD utilized corona mechanism and optimal forwarding metrics to forward the data packet in MWSN. It computes the optimal forwarding node based on RSSI, remaining battery level of sensor nodes and packet delay over one-hop. ERTLD ensures high packet delivery ratio and experiences minimum end-to-end delay in WSN and MWSN compared to baseline routing protocol. In this paper we consider a highly dynamic wireless sensor network system in which the sensor nodes and the base station (sink) are mobile. ERTLD has been successfully studied and verified through simulation experiment.     

Efficient data-forwarding method in delay-tolerant P2P networking for IoT services

These days Internet of Things (IoT), which consists of smart objects such as sensor nodes is the most important technology for providing intelligent services. In the IoT ecosystem, wireless sensor networks deliver collected information from IoT devices to a server via sink nodes, and IoT services are provided by peer-to-peer (P2P) networking between the server and the IoT devices. Particularly, IoT applications with wide service area requires the mobile sink nodes to cover the service area. To employ mobile sink nodes, the network adopts delay-tolerant capability by which delay-tolerant nodes try to transmit data when they connect to the mobile sink node in the application service field. However, if the connection status between a IoT device and a mobile sink node is not good, the efficiency of data forwarding will be decreased. In addition, retransmission in bad connection cause high energy consumption for data transmission. Therefore, data forwarding in the delay-tolerant based services needs to take the connection status into account. The proposed method predicts the connection status using naïve Bayesian classifier and determines whether the delay tolerant node transmits data to the mobile sink node or not. Furthermore, the efficiency of the proposed method was validated through extensive computer simulations.     

WSN-UAV基于FPGA的异步带优先级数据转发轮询控制系统

在林、农作物监测作业中,可通过散布无线传感器节点形成的自组织WSN收集作物环境信息。将UAV应用于分簇式WSN作为移动的数据收集节点sink时,UAV不仅需要转发各簇首节点的信息,还需转发自带传感器检测到的重要信息。为了保证UAV传感器检测信息及时转发,并进一步降低簇首节点能耗,延长WSN网络寿命,提出异步带优先级的数据转发轮询控制系统方案,应用马尔可夫链和概率母函数进行建模以分析系统性能。用自带异步读写FIFO功能的FPGA作为主控器件,基于FPGA设计该轮询系统硬件电路结构,验证了该轮询控制系统的可行性和高效性。实验结果表明,该方案能保证UAV及时转发重要数据,缩短服务延迟,提高WSN能耗效率,优化系统性能。     

基于改进ACO的WSN感知数据传输策略研究

无线传感器网络(WSN)能够利用传感器节点快速准确地获取物理世界的信息从而作为物联网的感知层在监控领域得到了广泛的应用,而能量利用率是能量受限无线传感器网络的一个关键属性,直接影响网络的生命周期.经典的分层路由LEACH(及其变种)算法是无线传感器网络中最常见的节能路由协议.该文提出了一种改进的LEACH算法,由sin...     

Practical deployment of an in-field soil property wireless sensor network

A soil property monitoring system based on wireless sensor network technology (WSN) was developed and deployed in a wheat field. The system included a local WSN with multiple sensor nodes to acquire soil property data, a data sink, and a long-distance cellular network to transmit field data to a remote database. The quality of service of the system was evaluated based on the average packet delivery rate and valid data rate, which were both above 95% for each sensor node during the tests. The system could provide users an easy access of real-time field data.     

WSN in cyber physical systems: Enhanced energy management routing approach using software agents

Recently, the cyber physical system has emerged as a promising direction to enrich the interactions between physical and virtual worlds. Meanwhile, a lot of research is dedicated to wireless sensor networks as an integral part of cyber physical systems. A wireless sensor network (WSN) is a wireless network consisting of spatially distributed autonomous devices that use sensors to monitor physical or environmental conditions. These autonomous devices, or nodes, combine with routers and a gateway to create a typical WSN system. Shrinking size and increasing deployment density of wireless sensor nodes implies the smaller equipped battery size. This means emerging wireless sensor nodes must compete for efficient energy utilization to increase the WSN lifetime. The network lifetime is defined as the time duration until the first sensor node in a network fails due to battery depletion. One solution for enhancing the lifetime of WSN is to utilize mobile agents. In this paper, we propose an agent-based approach that performs data processing and data aggregation decisions locally i.e., at nodes rather than bringing data back to a central processor (sink). Our proposed approach increases the network lifetime by generating an optimal routing path for mobile agents to transverse the network. The proposed approach consists of two phases. In the first phase, Dijkstra’s algorithm is used to generate a complete graph to connect all source nodes in a WSN. In the second phase, a genetic algorithm is used to generate the best-approximated route for mobile agents in a radio harsh environment to route the sensory data to the base-station. To demonstrate the feasibility of our approach, a formal analysis and experimental results are presented.     

一种基于语义的无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络中，为了监测多个事件，监测区域可能需要布置多种不同类别的传感器节点以监测不同的事件属性，通过对每个传感器节点感知属性信息的融合处理，来判别事件是否发生。如何快速地将生成的事件路由到sink节点是个重要的研究课题。文中将传统的路由算法与分布式事件存储和语义思想相结合，提出了一种基于语义的无线传感器网络路由算法。在该算法中，一个传感器节点只需要关心自己通信范围内的邻居节点，不需要知道整个网络的状况，算法具有冗余数据少，节能性好，网络生存周期比较理想，实现简单等特点。该算法也可以为无线传感器网络的时空查询算法的研究提供一定基础。     

一种基于语义的无线传感器网络路由算法

在无线传感器网络中,为了监测多个事件,监测区域可能需要布置多种不同类别的传感器节点以监测不同的事件属性,通过对每个传感器节点感知属性信息的融合处理,来判别事件是否发生。如何快速地将生成的事件路由到sink节点是个重要的研究课题。文中将传统的路由算法与分布式事件存储和语义思想相结合,提出了一种基于语义的无线传感器网络路由算法。在该算法中,一个传感器节点只需要关心自己通信范围内的邻居节点,不需要知道整个网络的状况,算法具有冗余数据少,节能性好,网络生存周期比较理想,实现简单等特点。该算法也可以为无线传感器网络的时空查询算法的研究提供一定基础。