无线传感器网络节点及其功耗测量平台设计

针对青海高寒地区的特殊环境,为了更好地解决无线传感器网络节点的供电和续航问题,利用低功耗技术、太阳能光伏发电和混合储能系统,设计了一个光伏供电的无线传感器网络节点系统。其次,通过对无线传感器网络节点的功耗特点分析,基于微弱信号检测技术,设计了无线传感器网络节点功耗测量平台,并对所设计节点的工作、空闲和睡眠3个模式进行功耗测量分析实验。结果表明:无线通信模块的功耗最多,根据对所设计节点的功耗测量试验数据分析,验证了功耗测量平台的有效性和准确性。     

浅谈基于MSP430和nRF905的无线传感器网络设计

0引言无线传感器网络已经成为国内外研究的热点,在军事、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、远程控制等许多领域都有着广泛的应用前景。无线传感器网络的设计要遵循微型化、多功能化、智能化、网络化、无线化,低功耗的原则。利用MSP430微处理器功耗低的优势和nRF905无线收发芯片功耗低、控制简单的优点,MSP430+nRF905的组合特别适合于低功耗、短距离、小数据量的无线传感器网络。1硬件设计1.1网络结构整个网络主要由一个sink(数据汇集点)节点和多个传感器节点     

无线传感器网络节点的硬件设计

IEEE802.15.4是目前国际上无线传感器网络新的通信协议,而无线传感器网络节点的核心必须是微处理器和通信协议兼容.在介绍了设计要求和功能模块的基础上,论述了网络节点的硬件设计思路和设计方法,基于JN5121无线传感器网络的硬件组成,包括微处理器的结构、性能特点、外围电路及硬件平台的设计.介绍了JN5121的软件开发环境、射频部分的组成、连接及控制、以及开发的实物产品.无线传感器网络节点硬件的应用不仅满足了设计要求,而且具有低功耗的特点.     

无线传感器网络节点中AES协处理器的设计

针对无线传感器网络的特点,采用加解密复用,子模块复用技术,低成本MixColumn模块的设计,以及操作数隔离,编码优化,动态功耗管理等方法,基于Xilinx公司的Virtex4系列FPGA,完成了用于无线传感器网络节点中的AES-128加解密算法协处理器的优化设计以及FPGA实现。该设计处理速度、面积功耗等都满足常用无线传感器网络节点的要求。     

基于无线传感网络的智能温室测控系统设计

为了解决当前温室测控系统存在的布线复杂、节点功耗大、部署不灵活、管理不便等问题,本文设计了一种基于无线传感器网络的温室测控系统,以CC2430为核心开发无线传感器节点,完成温室环境因子实时监控;采用zigBee技术实现无线传感器网络自组网和监控数据自动汇聚;以MCGS组态设置用户界面,实现温室数据的管理和预警等功能。     

一种分布式、轻量级校园网无线传感器网络节点调度算法

无线传感器网络在数字校园网中具有广阔的应用前景.降低系统能耗以延长网络生存时间足校园无线传感器网络设计中的重要挑战,而节点调度是实现上述目标的重要手段.文中设计了一种分布式、轻量级的传感器节点调度算法.该算法不依赖节点精确位置信息,通信开销小,适用于大规模校园无线传感器网络.     

基于停车位检测的无线传感器节点低功耗设计

在无线传感网应用中,由于节点电池供电而且更换困难,功耗设计成为最关注的问题之一.从硬件与软件两个方面论述了传感器节点低功耗设计,硬件部分主要是从芯片选择和电路设计等方面实现;软件部分主要包括功耗模式控制、通信协议设计等方面降低空闲传输.设计了基于STM8L151Kx单片机与SI4432无线模块的无线传感器节点.实际测试表明,在停车场动态车位管理系统的应用场合表现出良好的性能.     

一种层次型无线传感器网络安全认证方案

在阐述无线传感器网络及其安全问题的同时,重点对层次型无线传感器网络安全认证方案展开研究.先对无线传感器网络安全框架协议SPINS进行分析,指出其不足之处.为进一步提高网络安全性,借鉴网络安全技术(如IPSec,SET等)中综合采用对称密码技术和非对称密码技术的思想,将证书应用于传感器网络中.根据传感器节点低功耗的特点,对其证书结构进行重新设计,通过重构的证书实现了传感器节点的身份认证和数据源认证.理论分析和仿真实验结果表明,本方案与SPINS方案相比,虽然使网络性能有所降低,但使网络安全性能有很大提高,能够有效地解决层次型无线传感器网络安全认证问题.     

基于无线传感器网络的环境温度监测系统设计

针对传统温度数据采集系统存在布线繁琐、网络维护困难等存在的问题,利用无线传感器网络具有功耗低、成本低、微型化的优点,设计了一种环境温度监测系统.传感器网络节点采用高性能低功耗的8位AVR系列单片机ATmegal28L和Chipcon公司的无线收发射频芯片CC2420,以及温度传感器DS18B20来设计.实验结果表明,该监测系统能够实现节点间通信以及数据的实时处理、显示和存储,可以用于环境温度监测.     

无线传感网络空气质量监测站的设计

以无线传感网络技术设计空气质量监测站的传感器节点和网关节点,采用CC2420和MC55作为节点的无线模块进行数据的收发,采用ATMEGA128八位AVR微处理器进行数据的处理和控制。文中论述了监测站的基本结构以及传感器节点和网关节点的硬件设计和基本工作流程。     

沙坝板栗优良品种及引种选优技术试验

本文提出基于ZigBee无线传感器网络构建城市公交实时信息采集和处理系统,实现对城市公交的智能调度与动态管理,解决公交车调度和乘客候车之间的信息实时交互问题.系统主要以射频芯片CC2420为核心,配合TI公司的低功耗微处理器MSP430构建ZigBee无线通信节点,本文论述了系统的构成和工作原理,对系统硬件电路进行了设计.     

海洋环境实时物联网监控系统设计

为了避免和减少海洋环境生态受污染的风险逐渐加剧而导致海洋灾害经常发生,设计了一种基于物联网技术和3G通信技术的海洋环境实时监控系统.首先,设计了海洋环境实时监控系统总体框图,将系统分为感知层、应用层和网络层,然后将监测区域的无线传感器网络按照层次型路由协议划分为簇,对簇头传感器节点、簇成员传感器节点和物联网网关节点均进行了硬件设计,同时对簇头传感器节点、簇成员传感器节点和物联网网关节点进行了软件流程设计.实验表明文中方法能对海洋环境信息进行实时监控,具有成本低、功耗低以及布设简单优点.     

基于相邻节点协作的无线传感器网络安全协议

为了解决无线传感器网络(WSN)密钥管理与认证协议设计中节点频繁的信息交换所带来的能量消耗过大的问题,提出了一种基于相邻节点协作的改进型密钥分配方案.该方案在节点密钥建立过程中加入了相邻节点的相关信息,结合密钥预分配技术,在提高系统抗毁性的同时,进一步降低了节点密钥建立的通信成本.与LEAP、NEKAP进行比较,结果表明,密钥分配方案在安全认证、抵御重放攻击以及节能等方面更具优势.     

在中继选择系统中的发送功率和调制方式的联合优化方案

在传感器网络中,降低网络总功耗和延长网络寿命是网络设计和优化的重要要求.本文研究了采用机会性中继选择的解码前传系统,提出了一种能提高系统功率效率的中继选择、调制方式和发送功率的联合优化方案.该方案中,源节点和中继节点使用不同的发送功率.在给定误码率和系统参数的条件下,可以通过分布式的计算方法获得最优解.仿真结果表明所提方案能获得比协作MIMO系统更高的功率效率.     

WSN在河流污染源实时监测系统中的应用

针对当前河流污染源监测中面临的监测点分散、布线困难和实时性差等特点,提出了利用具有节点功耗低、工作时间长、成本低、能自组织地通信以及在危险区域和大面积监测中容易布置等特点无线传感器网络,对河流污染源进行在线监测的方法.并着重讨论了该系统无线传感器网络体系结构、网络节点的构成,以及数据采集和无线传输的实现.     

基于DHT11的无线温湿度传感器网络节点的设计

基于温室和养殖孵化等场所需要及时监测环境温湿度的需求,设计了一种低成本、低功耗的无线温湿度传感器网络节点.主要介绍了节点的软硬件设计,详细阐述了DHT11温湿度传感器的时序.传感器节点的设计以超低功耗MSP430F122单片机为核心,配以DHT11和无线RF收发芯片NRF401实现了节点有效的数据采集和可靠的数据传输.节点具有功耗低、成本低、体积小、集成度高、工作稳定等优点.     

基于3G和无线传感器网络的土壤实时监控系统设计

针对以往土壤数据采集和监控系统中节点通信能力有限和功耗高等问题,提出了一种基于3G模块和无线传感器网络的土壤实时监控系统设计方案。首先,提出了系统的总体结构模型,然后对传感器和网关节点进行了硬件设计,以ATmega128L作为微处理器,nRF905射频收发芯片及外围电路作为无线通信模块,EM560作为3G通信模块,并采用L2610281和BD-2分别作为土壤温湿度和水分传感器,以节点为硬件基础编写了网络协议和客户端应用程序。通过远程客户端测试表明文中系统可以正确、实时地采集土壤的温湿度和含水量等信息,在参数超过阀值时,能启动电磁阀进行灌溉,具有很强的可行性。     

无线传感器网络WSN硬件设计

传感器网络节点作为一种微型化的嵌入式系统,构成了无线传感器网络的基础层支撑平台。因为无线传感器网络大部分是采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大,更换电池非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,从无线传感器网络节点的硬件设计到整个网络各层的协议设计都把节能作为设计的目标之一,尽可能延无线传感器网络的寿命。本文介绍了无线传感器网络的概念、特点以及无线传感器网络节点的组成,重点分析比较节点各组成单元各种常用芯片的特点,并且始终将低功耗作为比较的重要标准之一。     

基于无线传感器网络的光伏发电系统监测技术

研究在改进无线传感网络LEACH路由算法的基础上,构建出光伏组件远程在线监测方案,使同汇聚节点直接通信的节点数量有效降低。该方案的核心是DS 18B20温度传感器、电压电流采集电路、NRF24L01无线模块和MSP430G2553单片机,科学设计了传感器节点的硬件结构,同时在设计汇聚节点硬件时,借助的核心是NRF24L01无线模块、GPRS无线模块SIM900A和MSP430G2553单片机。软件开发平台是Visual Studio 2010,运用了SQL Server2008数据库技术,编程语言是C/C#,有效设计了系统监测管理上位机。软件系统测试结果显示出:特定通信距离范围中的监测系统能够稳定、正常地进行数据通信,具有良好的可靠性和实时性,确保了无线传感器网络监测对能源的需求。     

基于无线传感器网络的城市空气质量监测节点设计

给出了面向城市空气质量监测应用的无线传感器网络CO_2监测节点设计.该节点采用锂电池供电,使用LM3S811作为微处理器来处理TGS4161传感器采集的数据,再通过具有ZigBee协议芯片的CC2420来实现对数据的传输以及各个节点之间的无线通信.现场测试结果表明,基于本文的方案设计的CO_2监测节点与其它同类型方案相比具有成本更低、监测精度更高、能效更高的优点.