基于新型树状结构的无线传感器网络桥梁结构健康监测系统研究

常规的无线传感器网络通过支持任意两点之间的通信,实现相距多跳的节点之间通信,然而在节点密集布设情况下,任意两点之间的通信会导致数据重叠,进而造成有限带宽资源的浪费.基于新型树状结构的无线传感器网络利用业务的方向性特点,在桥梁结构健康监测系统中,把节点构造成以传感器节点-汇集节点-基站节点的深度为二的树,数据按照业务方向进行传输,可以有效减少资源浪费,提高通信效率.文章对传感器节点在桥梁结构健康监测系统中的定位问题进行了研究并给出了解决方案,提出通过两种休眠调度方法来减少节点及网络的能量消耗;通过对汇集节点的数据聚合模型的研究,给出分布式数据处理能有效减少数据通信量的结论;通过对基站节点的网络协议转换的研究,来实现大规模无线传感器网络的组网与应用.最后对.NET构架和开发语言的特点进行了说明.     

基于北斗卫星通信的森林火灾监测系统

森林资源多分布在野外或偏远山区,由于雷击等自然灾害时有发生,而且在大风的作用下,扩展速度极快,所以森林防火必须做到实时监测且快速响应.文章讨论了森林防火监测的设计原理及性能.系统采用模块化结构,主要包括传感器感知模块,主要功能是采集各项火警数据;单片机主控模块,其功能是控制各模块协调工作;北斗卫星通信模块,其主要功能是进行数据传输和通信.感知模块主要是针对火灾发生时产生的烟雾、火焰、发光等物理现象,运用烟雾、温度、光照等快速传感器进行综合监测,根据火灾严重性程度设置从低到高的三级报警模式,有力地提高了报警成功率.北斗通信模块采用GYM2003B北斗RDSS全功能通信模块,主控芯片采用宏晶科技有限公司生产的低功耗、抗干扰能力强的STC89C52RC单片机.实践证明,此系统具有结构简单、监测准确、报警成功率高及成本低等优点.     

带功放的火灾监测传感器网络节点的设计

目前ZigBee技术在火灾监测系统的应用还不是很成熟,而且节点之间的通信距离短.为解决ZigBee在火灾监测系统的应用问题,以CC2431芯片为核心器件,设计出一种能应用于火灾监测的带功放的传感器网络节点.介绍了火灾监测系统的总体结构,说明了火灾传感器节点硬件的各部分组成及具体设计方案,给出相应的硬件测试结果,最后简述了软件设计流程.     

基于LoRa的低功耗温度采集传感器系统设计

针对工业高炉冷却水温监测长期运行、维护成本高问题,设计一种基于LoRa(Long Range)的远距离低功耗无线传感器网络系统;系统搭建基于LoRa通信水温采集终端的模块能耗计算模型,通过对计算模型分析,提出了一种基于LoRa协议层的时钟同步协议和时分多址联合优化的无线通信策略;该策略利用LoRa通信技术完成信息交互,实现网关与终端节点的高精度时钟同步;网关完成可对无线资源调度,动态分配终端节点的时隙资源,以实现数据周期性上传,降低数据传输碰撞的概率,并优化无线资源的使用效率;实验表明,该通信策略与ALOHA通信协议相比,显著提高了通信的投递率和能源效率,进一步提高了LoRa在网络中的性能,所提出的联合优化的无线通信策略是有效的。     

面向智能家居中生理参数监测的安防系统网关设计

传统的家居系统实现了对火灾、盗窃等异常情况的监测和警报,满足了用户的基本需求。为了实现对家人健康体征的实时监测,提出了一种面向智能家居中生理参数监测的安防系统网关设计。对以SPCE061A为微控制器和n RF2401为无线传输模块的终端感知节点,以及以SPCE061A为控制器、n RF2401为射频模块和以PL2303为转换芯片的中心协调节点进行了设计。软件部分给出了MAC层、数据传输层的改进的通信协议。经测试,设计的网关能实现协议之间的转换,具有功耗低、可靠性高的优点,能辅助系统实现室内的数据和家人体征指标的实时采集和有效监测,并能在超出正常范围时发出警报。     

总线式烟温复合火灾探测器

文章介绍了基于CAN总线技术的烟温复合火灾探测器,主要论述了系统的硬件组成、烟温复合探测原理和实现、软件的设计流程。该探测器可以实现分布式火灾报警控制系统,系统中节点负责数据的采集和初步的处理,上位机对采集的数据进行运算,节点和上位机之间采用CAN总线进行通信。该系统在火灾报警的实时性和准确性方面有了较大的提高。     

矿井勘探钻孔多参量监测系统设计

为了有效的对矿井勘探钻孔数据进行长期监测,设计了一套地勘钻孔实时监测系统.系统以STM32F103RCT6为主控芯片,采用LoRa低功耗传输网络为通信方式,上位机软件采用Python程序设计,实现实时数据的监测和存储.其中系统监测上位机软件能够实现包括用户登录和管理、串口参数设置、数据实时显示、数据存储、显示当前时间及蓄电池电压、表格打印等功能.试验结果表明,矿井勘探钻孔多参量监测系统可扩展性强,运行稳定,能够满足对矿井勘探钻孔多参量监测的需求,具有较好的应用前景.     

基于ZigBee和WiFi的油田无线监测系统设计

针对油田数据的采集监测及远程应用的需求,提出了一种用于油田的无线网络系统。该系统将Zig Bee技术与Wi Fi技术相结合,实现监测信息的无线传输;传感节点以XBee PRO S2B为主控芯片,通过电量、压力、载荷、位移、温度传感器实时采集项目数据,采集到的数据通过Zig Bee网络传至Zig Bee-Wi Fi中继转换器转送至Wi Fi网络,转换器既作为Zig Bee网络的协调器,又作为Wi Fi网络的节点;通过Zig Bee网络与Wi Fi网络的结合,数据可以在移动手持设备上显示并并进行分析。系统实现了油田的远程监测、2种通信技术的转换及低功耗、高速率数据传输,使油田数据的采集更加方便、灵活。     

基于Zigbee的矿井安全监测系统设计

设计了一种基于ZigBee的矿井安全监测系统。实现了无线网络传输数据,终端节点实时采集数据信息,手持控制终端实时显示数据,手持控制终端灵活控制监控节点,遇险自动发送报警短信等功能。测试结果显示,低功耗、稳定性好、监控灵活,弥补了传统监测系统的不足。     

基于STM32的巢湖水域综合监测系统的设计与实现

设计了一种基于多传感器组合模块(MultiSM)的实时监控系统,以实现巢湖水域综合监测.该系统有两种类型的MultiSM,一种用于水质监测,另一种用于空气监测.系统的Mul-tiSM是基于STM32核心处理器,数据收集节点采用LoRaWan协议通过低功耗、高速、覆盖范围广的长距离通信模块将收集到的数据上传到基站.同时,设计了一种基于模糊决策的数据融合算法,以减少上传数据量、降低功耗,并提高网络吞吐量.该系统具有很大的研究价值和投资潜力.     

基于LoRa技术的便携式健康监测系统设计

针对传统老年监控护理系统功耗大、实时性差、数据传输效率低等问题,提出了一种基于低功耗广域网的智能无线传感器网络系统;系统中,通过依靠STM32处理器和传感器对环境与体征数据信息进行采集,然后利用LoRa技术将采集的数据通过SX1278模块发送至网关,再通过网关上传数据到云服务器;将处理后的数据通过云服务器显示给用户,实...     

WebGIS与WSN的林区火险监测系统设计

如何对森林火险进行实时、准确的监测预警,进而为林火的预防和灭火指挥提供决策支持,已成为急待解决的问题。以林区火险灾害预警为背景,应用无线传感器网络(WSN)与网络地理信息系统(WebGIS)技术,设计了一套能够实时对林区火险监测并预警的分布式监测系统,旨在实现火险信息的实时采集、传输、管理、分析和发布等功能。使用带有zigbee网络节点的烟雾传感器、温湿度传感器、风力传感器等模块采集林区环境信息,经过Sink网关汇聚前端节点数据后,通过GPRS(或CDMA)等无线通信方式传送至监控中心,系统监控中心根据接收到的环境数据进行分析和处理,以电子地图的形式展现火险监测和预警情况。介绍了Web地图服务系统结构及WebGIS软件平台,叙述了无线传感器网络的组成及工作原理,给出了本系统的软硬件设计方案及系统具备的主要功能。实验测试结果表明,该系统具有对重点林区的火险情况进行实时监测、火险预警、信息发布服务以及为相关职能部门提供决策支持等功能,具有较好的应用前景。     

大功率无线电力传感网络信道交叉映射机制

大功率无线电力传感网络通信组网中,信道的交叉映射可以实现分层管理和提高抗干扰性能抑制。传统方法中,采用多因性的时帧分布调节方法是实现大功率无线电力传感网络信道交叉映射,容易导致无线电力传感网络节点出现信道频移,数据通信丢包较大。提出一种基于数据转发链路估计的大功率无线电力传感网络信道交叉映射机制。构建节点数据传输模型,进行大功率交叉网络模型构建和信道模型构建,把传感器节点划分为多个簇,构建无线电力传感网络,实现节点优化覆盖。计算大功率交叉网络信道的数据转发链路转发冲激响应函数,实现网络信道的交叉映射机制改进。结果表明,该模型能有效提高数据转发成功率,数据收集的稳定性提高了10%,保证有较高的通信成功率,且功耗减少24%,信道的交叉映射可以实现分层管理,提高抗干扰性能抑制,性能优越传统方法。     

物联网专用频点自组网驱动路由协议算法分析

为了解决物联网专用频点自组网网络节点能量消耗容易失衡,当节点数增加时易产生链路故障的问题,设计一种改进物联网专用频点自组网驱动路由协议算法.以感知现场、汇聚节点和Internet为主要结构,构建物联网专用频点自组网网络模型.模型采用多媒体印刷读物(multimedia print reader,MPR)集合综合选取节点机制,以网络节点总能量消耗以及能量代价为基础,通过节点优化目标函数,确保自组网能量消耗处于均衡状态.通过网络路由协议改进算法,采用最小覆盖集实现物联网专用频点自组网链路故障的修复.结果表明,改进后的算法对路由链路信息转发具有良好的吞吐性能,可以提高网络数据传输性和连通性,并可增加节点生存时间,最终提升数据包到达率和数据控制量.     

基于MSP430的无线数据采集系统设计

针对传统环境监测系统的不足,提出了一种基于无线网络技术的数据采集系统设计方案,并详细阐述了其硬件系统和软件系统的设计方法。节点以MSP430单片机为控制核心,发射电路采用具有开关状态的丙类放大电路,接收电路采用具有间歇工作状态的超再生检波电路;监测终端节点和传感器探测节点通信采用27．145MHz载波、ASK调制方式,数据编码采用双相码,波特率为1kbps,通信协议采用时间片分层的方式,实现了各节点双向高效通信。经测试,能够满足工农业现场环境检测及远程监控的要求,具有广阔的应用前景。     

基于全光纤网络的电力抄表系统

为符合目前电力行业可持续、 智能化的发展趋势, 建设高效、 精准、 可靠性强的用电信息采集系统, 提出了一种将全光纤网络应用于智能电力抄表的解决方案。 在本地主干通讯网络应用塑料光纤作为信号传输 媒介, 在远程信道则采用石英光纤进行大量、 远距离的数据传输, 同时在计量设备和通信节点增设相应的光收 发模块, 使用电信息采集系统全光化。 实验结果表明, 全光集抄方案可将本地主干网络抄读成功率提升至 100% , 平均抄读耗时为 2. 1 s, 系统功耗为 50 mW, 这将给电力行业带来更多的智能化增值功能。     

基于远距离无线电和窄带物联网的杆塔姿态监测系统

针对现有高压输电杆塔姿态监测系统存在监测方式单一、监测精度低、无法实时监测和提前预警等缺点的问题,提出了一种基于远距离无线电和窄带物联网的杆塔姿态监测系统。系统采用STM32F103C8T6嵌入式单片机搭配微机电系统(micro-electro-mechanical system, MEMS)陀螺仪倾角传感器实时采集杆塔姿态数据,使用远距离无线电(long range radio, LoRa)局域网通信技术完成杆塔监测区域内多节点的数据交互与汇总,并通过窄带物联网专网将汇总后的数据上报至OneNET云平台以实现在线监测杆塔倾斜状态。同时为提高倾角传感器的测量精度及稳定性,针对零偏不稳定性、速率斜坡和角度随机游走白噪声建立随机漂移误差模型,通过引入Softmax函数完成自适应调节反馈功能,动态调整测量噪声协方差矩阵和过程噪声协方差矩阵来优化卡尔曼滤波算法,以提升在角速率变化较快的情况下卡尔曼滤波器的跟踪性能。杆塔姿态监测系统经过测试,具有输出数据精度高、功耗低的优点,工作稳定可靠,能够实时监测高压输电杆塔的姿态和完成预警等功能,对预防高压输电杆塔倾斜、倒塌,维持电力系统的安全运行有一定的...     

基于ZigBee的超低功耗电子货架标签系统

针对目前超市中纸质价码标签的信息更新时间长、手工更换效率低、人力成本高等缺点,开发出一套基于ZigBee协议栈BitCloud的低功耗电子货架标签（Electronic Shelf Label,简称ESL）系统。它以AT91SAM3S4C作为协调器和路由器控制芯片,ATmega128rfa1为终端节点控制芯片,构成一个多路由的Mesh网络。文中给出了系统的方案设计,并从软硬件两方面对系统能耗进行分析,结果表明节点的信息更新周期、空闲时间与睡眠时间的比值与功耗息息相关,而减少通信流量、选用较低工作频率、较低工作电压亦能有效降低系统功耗。     

基于位置信息的WSN数据汇聚路由算法

文章以无线传感器网络在建筑环境下的应用为研究背景,根据建筑能耗监测系统中无线数据传输网络特性,按位置信息对网络节点进行分簇,设计网络2级结构模型;并设计适合该网络模型的基于位置信息的WSN数据汇聚路由算法,保证簇头节点从邻居列表中选择最佳下一跳节点,最终实现与Sink节点的数据通信功能。仿真分析表明所设计的路由算法具有低时延、高可靠性、节能等优点。