導航:首頁 > 無線網路 > 無線感測器網路與環境

無線感測器網路與環境

發布時間:2022-10-05 14:41:56

什麼是無線感測器網路

無線感測器的無線傳輸功能,常見的無線傳輸網路有RFID、ZigBee、紅外、藍牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB-IoT。
與傳統有線網路相比,無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點,主要的要求有: 低能耗、低成本、通用性、網路拓撲、安全、實時性、以數據為中心等。

❷ 感測器網路的特點有哪些

感測器網路的特點有緊密性,敏感性,互通性 。

感測器網路,是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網路,這些裝置使用感測器協作地監控不同位置的物理或環境狀況(比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物)。


無線感測器網路的發展最初起源於戰場監測等軍事應用。而現今無線感測器網路被應用於很多民用領域,如環境與生態監測、健康監護、家庭自動化、以及交通控制等。


所謂感測器網路是由大量部署在作用區域內的、具有無線通信與計算能力的微小感測器節點通過自組織方式構成的能根據環境自主完成指定任務的分布式智能化網路系統。


感測器網路特點

感測網路的節點間距離很短,一般採用多跳的無線通信方式進行通信。感測器網路可以在獨立的環境下運行,也可以通過網關連接到Internet,使用戶可以遠程訪問。


感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息。


通過嵌入式系統對信息進行處理,並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。


以上內容參考:網路-感測器網路

❸ 無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路的特點及關鍵技術

無線感測器網路被普遍認為是二十一世紀最重要的技術之一,是目前計算機網路、無線通信和微電子技術等領域的研究熱點。下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路的特點及關鍵技術,歡迎參考閱讀!

一、無線感測器網路的特點

與其他類型的無線網路相比,感測器網路有著鮮明的特徵。其主要特點可以歸納如下:

(一)感測器節點能量有限。當前感測器通常由內置的電池提供能量,由於體積受限,因而其攜帶的能量非常有限。如何使感測器節點有限的能量得到高效的利用,延長網路生存周期,這是感測器網路面臨的首要挑戰。

(二)通信能力有限。無線通信消耗的能量與通信距離的關系為E=kdn。其中,參數n的取值為2≤n≤4,n的取值與許多因素有關。但是不管n具體的取值,n的取值范圍一旦確定,就表明,無線通信的能耗是隨著距離的增加而更加急劇地增加的。因此,在滿足網路連通性的要求下,應盡量採用多跳通信,減少單跳通信的距離。通常,感測器節點的通信范圍在100m內。

(三)計算、存儲和有限。一方面為了滿足部署的要求,感測器節點往往體積小;另一方面出於成本控制的目的`,節點的價格低廉。這些因素限制了節點的硬體資源,從而影響到它的計算、存儲和通信能力。

(四)節點數量多,密度高,覆蓋面積廣。為了能夠全面准確的監測目標,往往會將成千上萬的感測器節點部署在地理面積很大的區域內,而且節點密度會比較大,甚至在一些小范圍內採用密集部署的方式。這樣的部署方式,可以讓網路獲得全面的數據,提高信息的可靠性和准確性。

(五)自組織。感測器網路部署的區域往往沒有基礎設施,需要依靠感測器節點協同工作,以自組織的方式進行網路的配置和管理。

(六)拓撲結構動態變化。感測器網路的拓撲結構通常是動態變化的,例如部分節點故障或電量耗盡退出網路,有新的節點被部署並加入網路,為節約能量節點在工作和休眠狀態間進行切換,周圍環境的改變造成了無線通信鏈路的變化,以及感測器節點的移動等都會導致感測器網路拓撲結構發生變化。

(七)感知數據量巨大。感測器網路節點部署范圍大、數量多,且網路中的每個感測器通常都產生較大的流式數據並具有實時性,因此網路中往往存在數量巨大的實時數據流。受感測器節點計算、存儲和帶寬等資源的限制,需要有效的分布式數據流管理、查詢、分析和挖掘方法來對這些數據流進行處理。

(八)以數據為中心。對於感測器網路的用戶而言,他們感興趣的是獲取關於特定監測目標的真實可靠的數據。在使用感測器網路時,用戶直接使用其關注的事件作為任務提交給網路,而不是去訪問具有某個或某些地址標識的節點。感測器網路中的查詢、感知、傳輸都是以數據為中心展開的。

(九)感測器節點容易失效。由於感測器網路應用環境的特殊性以及能量等資源受限的原因,感測器節點失效(如電池能量耗盡等)的概率遠大於傳統無線網路節點。因此,需要研究如何提高數據的生存能力、增強網路的健壯性和容錯性以保證部分感測器節點的損壞不會影響到全局任務的完成。此外,對於部署在事故和自然災害易發區域的無線感測器網路,還需要進一步研究當事故和災害導致大部分感測器節點失效時如何最大限度地將網路中的數據保存下來,以提供給災害救援和事故原因分析等使用。

二、關鍵技術

無線感測器網路作為當今信息領域的研究熱點,設計多學科交叉的研究領域,有非常多的關鍵技術有待研究和發現,下面列舉若干。

(一)網路拓撲控制。通過拓撲控制自動生成良好的拓撲結構,能夠提高路由協議和MAC協議的效率,可為數據融合、時間同步和目標定位等多方面奠定基礎,有利於節省能量,延長網路生存周期。所以拓撲控制是無線感測器網路研究的核心技術之一。目前,拓撲控制主要研究的問題是在滿足網路連通度的前提下,通過功率控制或骨幹網節點的選擇,剔除節點之間不必要的通信鏈路,生成一個高效的數據轉發網路拓撲結構。

(二)介質訪問控制(MAC)協議。在無線感測器網路中,MAC協議決定無線信道的使用方式,在感測器節點之間分配有限的無線通信資源,用來構建感測器網路系統的底層基礎結構。MAC協議處於感測器網路協議的底層部分,對感測器網路的性能有較大影響,是保證無線感測器網路高效通信的關鍵網路協議之一。感測器網路的強大功能是由眾多節點協作實現的。多點通信在局部范圍需要MAC協議協調其間的無線信道分配,在整個網路范圍內需要路由協議選擇通信路徑。

在設計MAC協議時,需要著重考慮以下幾個方面:

(1)節省能量。感測器網路的節點一般是以干電池、紐扣電池等提供能量,能量有限。

(2)可擴展性。無線感測器網路的拓撲結構具有動態性。所以MAC協議也應具有可擴展性,以適應這種動態變化的拓撲結構。

(3)網路效率。網路效率包括網路的公平性、實時性、網路吞吐量以及帶寬利用率等。

(三)路由協議。感測器網路路由協議的主要任務是在感測器節點和Sink節點之間建立路由以可靠地傳遞數據。由於感測器網路與具體應用之間存在較高的相關性,要設計一種通用的、能滿足各種應用需求的路由協議是困難的,因而人們研究並提出了許多路由方案。

(四)定位技術。位置信息是感測器節點採集數據中不可或缺的一部分,沒有位置信息的監測消息可能毫無意義。節點定位是確定感測器的每個節點的相對位置或絕對位置。節點定位分為集中定位方式和分布定位方式。定位機制也必須要滿足自組織性,魯棒性,能量高效和分布式計算等要求。

(五)數據融合。感測器網路為了有效的節省能量,可以在感測器節點收集數據的過程中,利用本地計算和存儲能力將數據進行融合,取出冗餘信息,從而達到節省能量的目的。

(六)安全技術。安全問題是無線感測器網路的重要問題。由於採用的是無線傳輸信道,網路存在偷聽、惡意路由、消息篡改等安全問題。同時,網路的有限能量和有限處理、存儲能力兩個特點使安全問題的解決更加復雜化了。

;

❹ 無線感測器網路支持哪些通訊方式,包括哪些設備,可應用在哪些環境

無線感測器網路支持GPRS,433MHZ,2.4GHZ,WI-FI等無線傳輸方式。像深圳-信立無線感測器,智能網關,智能環境監測裝置,智能測控裝置,智能轉換器都屬於無線感測器網路設備,主要應用在各種管網管道管溝、氣象、農業大棚、養殖場、倉儲館藏、冷藏冰櫃、實驗室、機房、生產車間等環境的溫度實時採集、無線傳輸、現場或遠程監測和預警。

❺ 無線感測器網路故障的診斷技術

無線感測器網路故障的診斷技術

隨著社會的發展與不斷進步,無線感測器網路得到廣泛應用,但是由於無線感測器節點的能量具有制約性,導致無線感測器網路的運用環境比較脆弱,下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路故障的診斷技術,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!

無線感測器網路是由大量感測器節點組成的,因為感測器節點廉價和微型的特點,促使無線感測器網路對節點的利用率非常高,尤其是在無線感測網路的監測區域,在自組織方式的參與下,以互相協作的形式完成無線感測器的監測任務,所以其應用的前景也是非常廣闊的,但是感測器節點的工作能力是有限的,難免會發生系統故障。

1 無線感測器網路故障評價指標

無線感測器網路故障診斷的性能評價指標是以無線感測器的網路特點和網路應用為基礎制定的,其標准主要體現在診斷精度、特殊環境診斷精度、能效性以及診斷時間四個方面。

診斷精度。無線感測器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式,特別是在網路安全性較高的環境中,如果不能保障故障診斷的精確度則會導致感測器網路系統出現安全漏洞,同時意味著此故障診斷精度的失效,診斷精度主要是以一次過程為故障診斷的依據,分析被診斷的節點狀態與實際節點狀態的相符程度,診斷精度中故障誤報率和故障識別率為評價故障的兩個指標。

特殊環境診斷精度。無線感測器網路在特殊環境中的應用是有特定的診斷精度的,例如自然災害、人為破壞等特殊環境因素,由於故障的節點在網路中的分布不均勻,可能會出現故障區域節點的過分疏散或者是節點的過分密集等現象,普通的診斷精度是不適應的,所以只能採取特殊環境的診斷精度對故障進行評價。

能效性。受無線感測器網路能量供應方面的影響,能效性成為故障診斷評價機制中需要最先考慮的問題,能效性比較強的故障診斷機制可以促進網路使用壽命的延長,以便保障感測器網路監測、計算方面能量的持續供應,與能效性有直接關系的因素有數據通信、處理和採集三方面。

診斷時間。無線感測器網路投入使用後,如需進行故障診斷需要對感測器中節點與節點之間的關系進行協作性判斷,主要是因為節點呈現激活狀態的數量比較多,如果節點出現聯系性的故障一定會對無線感測器網路造成巨大的能耗壓力,所以節點故障診斷的時間不宜過長。

2 無線感測器網路故障診斷分類

無線感測器網路故障主要來源於感測器的節點,主要表現在四個模塊上,分別為能量電池供應模塊、無線網路通信模塊、感測處理模塊和感測器模塊,基於無線感測器網路的運行和使用,其組成元件、部件會出現各種各樣的問題,如干擾通信、線路老化、電能耗損以及接線松動等等,引發無線感測器網路發生故障。

2.1 節點級別的故障

節點級別的故障主要是發生在感測器網路的節點處,大部分故障主要是感測器的節點本身出現了問題,其又可分為節點軟故障和節點硬故障,軟故障是指節點在不影響無線感測器網路運行的前提下發生故障,只有對數據進行傳送和測量時,可瞬間影響通信的故障;硬故障是指對節點本身以及對感測器網路造成的直接損害,例如節點本身損壞、電源布置不合理或電源能量不足都會造成無線感測器網路故障。

2.2 網路級別的故障

網路級別的故障是指無線感測器的節點本身是正常的,但是在節點與節點之間的傳輸、協作方面上出現制約性問題,導致網路連接異常、通信受阻、信息丟失、IP偏差、非法入侵等等,此故障的出現是直接作用於網路的,其故障的表現極其明顯,而且故障出現的速度非常快,影響范圍比較廣,屬於無線網路感測器網路中相對較為敏感的故障。

2.3 功能級別的故障

無線感測器網路功能級別的故障對於整體網路都是存在影響的,如出現功能級別的故障會造成網路中匯集點不能正常接收和收集網路中運行的全部信息,引起功能級別故障的原因主要有感測器節點的重啟、死亡和失效,鏈接線路故障以及路由裝置故障等。

2.4 數據級別的故障

數據級別的故障是指感測器節點表現正常,但是傳達了錯誤的數據信息,致使網路形成錯誤的數據感知,數據級別故障的隱蔽性比較強,只有經過精細的檢測才可發現感測器節點傳遞了錯誤的感知數據,因為即使節點感知數據傳遞錯誤,但是其本身的表現形式是沒有任何問題的,因此無形中降低了無限感測器網路的運行性能,而且會錯誤的引導網路管理員檢查維修。

3 無線感測器網路故障診斷技術

無線感測器網路故障診斷主要是針對其投入使用的期間,通過對網路傳遞的信息進行分析,判斷無線感測器網路是否發生故障,根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源,無線感測器網路故障的診斷是一項復雜而又系統的工程項目,基於其所處的環境以及自身運行的特點決定了故障診斷的難度,為降低診斷的難度,一般情況在進行故障診斷時需要以感測器各個節點日常的測量數據為主,以節點數據傳輸的附加信息為輔,促進故障診斷的效率。

無線感測器網路故障診斷的指標為感測器高質量的服務和能量的有效保護,而故障診斷策略的衡量指標主要有錯誤警報率和檢測率,其中錯誤報警率反饋的是無效警報在診斷報告總警報中的占據比例,錯誤報警率較低即可說明此次診斷結果具有較高的可信度;檢測率反饋的是被檢測出的故障在網路總故障中占據的比例,與錯誤報告率相反,檢測率越高則說明診斷策略的有效性比較高。目前對無線感測器網路故障診斷技術的`研究主要以感測器的故障、場景類型為中心,對感測器節點的功能、讀數故障進行探討,分析無線感測器網路故障的診斷技術。

3.1 感測器節點讀數故障的診斷技術

節點讀數故障的診斷技術主要是針對無線感測器網路中錯誤的測量數據,錯誤數據產生的情況主要有外界環境干擾導致網路受到安全攻擊、節點部件的損壞等等,針對節點讀數故障提出以下診斷技術。 (1)WMFDS診斷技術。此技術主要是對感測器節點與節點之間的數據進行空間相關性的測量,越臨近的節點其測量結果的相似性越大,所以只能通過正常讀數的空間關系,根據此理論提出WMFDS診斷方法,主要是對兩節點之間的故障率、分布密度進行分析,判斷節點是否出現問題,此方法還可對相鄰的節點進行加權處理,但是此方法只可以用於具有空間相關性的節點讀數上。

(2)FIND診斷技術。此技術利用無線感測器節點在監控區域具有可持續性監測的特點,感知網路的突然事件,此節點的數據讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離,感測器節點的信號強度與距離是呈現相反關系的,即相對距離越大,節點信號強度越弱,節點信號的強弱變化被稱為單調變化特性,所以節點的單調特性是反饋節點出現讀數故障的判斷標准,比如故障節點會表現出與相對距離單調特性相反的現象。

(3)CSN診斷技術。此診斷技術是有一定局限性的,主要是以移動設備為檢測對象,利用加速器得出節點的地震運動,故障節點的讀數會存在閾值,此閾值與實際歷史差距比較大,通過計算機分析節點比例,如出現較高閾值則說明此節點出現了一定的問題。

3.2 感測器節點網路故障的診斷技術

感測器節點網路故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網路可靠性降低等現象,針對感測器節點網路故障提出的診斷技術主要有以下三種:

(1)網路軟體調試法。在感測器的節點中採取調試代理,利用軟體的調試命令,對節點處的網路狀態進行分析,收集節點網路數據,確定節點網路故障的來源。

(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種,分布式和集中式的方法。分布式的診斷技術是針對網路中的所有節點,利用從局部到整體的決策方法,分布式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2,最終通過節點網路的整合,得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網路節點處植入小型探測器,以便對經過節點的應用數據進行分類、分組,但是探測器對得到信息的分析能力是非常有限的,所以需要感知系統的參與,以此為基礎進行節點網路故障的細化診斷。

(3)無聲故障診斷技術。此診斷技術在三種技術中是具有一定特殊性的,其可對無經驗故障進行有效診斷,例如AD診斷技術,即是比較典型的代表,通過對節點各類型診斷信息之間相關性圖表的變化,發現網路中存在的隱藏故障,即無聲故障,此技術可提高故障診斷的准確率,同時降低了故障出現的頻率。

綜上所述,利用無線感測器故障診斷技術診斷無線感測器網路中出現的問題,並對其進行及時有效的處理,一方面可以提高無線感測器網路的運用效率,另一方面提高了無線感測器網路的使用率,所以無線感測器網路的正常運行在一定程度上促進我國經濟效益和社會效益的發展和提高。

綜上所述,無線感測器網路在世界范圍內的關注度是比較高的,其滲透多項科學技術,例如無線通信技術、感測器技術以及信息處理技術等等,無線感測器的研究不論是在經濟效益上還是在社會效益上,都是具有極其重要的意義的,無線感測器有效的網路故障診斷技術一方面可以提高無線感測器的利用效率,另一方面對能源節約具有一定的實際價值。

;

❻ 無線感測器網路的特點與應用

無線感測器網路的特點與應用

無線感測器網路簡稱WSN,它綜合了現代無線網路通信技術、感測器技術、計算機技術等,其應用十分廣泛。下面是我為大家搜索整理的關於無線感測器網路的特點與應用,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!

無線感測器網路是一種新型的感測器網路,其主要是由大量的感測器節點組成,利用無線網路組成一個自動配置的網路系統,並將感知和收集到的信息發給管理部門。目前無線感測器網路在軍事、生態環境、醫療和家居方面都有一定應用,未來無線感測器網路的發展前景將是不可估量的。

一、無線感測器網路的特點

(一)節點數量多

在監測區通常都會安置許多感測器節點,並通過分布式處理信息,這樣就能夠提高監測的准確性,有效獲取更加精確的信息,並降低對節點感測器的精度要求。此外,由於節點數量多,因此存在許多冗餘節點,這樣就能使系統的容錯能力較強,並且節點數量多還能夠覆蓋到更廣闊的監測區域,有效減少監測盲區。

(二)動態拓撲

無線感測器網路屬於動態網路,其節點並非固定的。當某個節電出現故障或是耗盡電池後,將會退出網路,此外,還可能由於需要而被轉移添加到其他的網路當中。

(三)自組織網路

無線感測器的節點位置並不能進行精確預先設定。節點之間的相互位置也無法預知,例如通過使用飛機播散節點或隨意放置在無人或危險的區域內。在這種情況下,就要求感測器節點自身能夠具有一定的組織能力,能夠自動進行相關管理和配置。

(四)多跳路由

無線感測網路中,節點之間的距離通常都在幾十到幾百米,因此節點只能與其相鄰的節點進行直接通信。如果需要與范圍外的節點進行通信,就需要經過中間節點進行路由。無線感測網路中的多跳路由並不是專門的路由設備,所有傳輸工作都是由普通的節點完成的。

(五)以數據為中心

無線感測網路中的節點均利用編號標識。由於節點是隨機分布的,因此節點的編號和位置之間並沒有聯系。用戶在查詢事件時,只需要將事件報告給網路,並不需要告知節點編號。因此這是一種以數據為中心進行查詢、傳輸的方式。

(六)電源能力局限性

通常都是用電池對節點進行供電,而每個節點的能源都是有限的,因此一旦電池的能量消耗完,就是造成節點無法再進行正常工作。

二、無線感測器網路的應用

(一)環境監測應用

無線感測器可以用於進行氣象研究、檢測洪水和火災等,在生態環境監測中具有明顯優勢。隨著我國市場經濟的不斷發展,生態環境污染問題也越來越嚴重。我國是一個幅員遼闊、資源豐富的農業大國,因此在進行農業生產時利用無線感測器進行對生產環境變化進行監測能夠為農業生產帶來許多好處,這對我國市場經濟的不斷發展有著重要意義。

(二)醫療護理應用

無線感測器網路通過使用互聯網路將收集到的信息傳送到接受埠,例如一些病人身上會有一些用於監測心率、血壓等的感測器節點,這樣醫生就可以隨時了解病人的`病情,一旦病人出現問題就能夠及時進行臨時處理和救治。在醫療領域內感測器已經有了一些成功案例,例如芬蘭的技術人員設計出了一種可以穿在身上的無線感測器系統,還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。

(三)智能家居建築應用

文物保護單位的一個重要工作就是要對具有意義的古老建築實行保護措施。利用無線感測器網路的節點對古老建築內的溫度是、濕度、關照等進行監測,這樣就能夠對建築物進行長期有效的監控。對於一些珍貴文物的保存,對保護地的位置、溫度和濕度等提前進行檢測,可以提高展覽品或文物的保存品質。例如,英國一個博物館基於無線感測器網路設計了一個警報系統,利用放在溫度底部的節點檢測燈光、振動等信息,以此來保障文物的安全[5]。

目前我國基礎建設處在高速發展期,建設單位對各種建設工程的安全施工監測越來越關注。利用無線感測器網路使建築能夠檢測到自身狀況並將檢測數據發送給管理部門,這樣管理部門就能夠及時掌握建築狀況並根據優先等級來處理建築修復工作。

另外,在傢具或家電匯中設置無線感測器節點,利用無線網路與互聯網路,將家居環境打造成一個更加舒適方便的空間,為人們提供更加人性化和智能化的生活環境。通過實時監測屋內溫度、濕度、光照等,對房間內的細微變化進行監測和感知,進而對空調、門窗等進行智能控制,這樣就能夠為人們提供一個更加舒適的生活環境。

(四)軍事應用

無線感測器網路具有低能耗、小體積、高抗毀等特性,且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力,這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀90年代就開始在軍事研究中應用無線感測器網路。無線感測器網路在惡劣的戰場內能夠實時監控區域內敵軍的裝備,並對戰場上的狀況進行監控,對攻擊目標進行定位並能夠檢測生化武器。

目前無線感測器網路在全球許多國家的軍事、研究、工業部門都得到了廣泛的關注,尤其受到美國國防部和軍事部門的重視,美國基於C4ISR又提出了C4KISR的計劃,對戰場情報的感知和信息綜合能力又提出新的要求,並開設了如NSOF系統等的一系列軍事無線感測器網路研究。

總之,隨著無線感測器網路的研究不斷深入和擴展,人們對無線感測器的認識也越來越清晰,然而目前無線感測器網路的在技術上還存在一定問題需要解決,例如存儲能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線感測器網路還有許多技術問題待解決使得現在無法廣泛推廣和運用,但相信其未來發展前景不可估量。

;

❼ 無線感測器網路中的結點是固定不變

無線感測器網路中的結點基本上是固定不變的,這點和移動自組網路有很大的區別。無線感測器網路主要的應用領域就是組成各種物聯網IoT (Intemnet of Things)。下面是物聯網的一些舉例:
(1)環境監測與保護(如洪水預報、動物棲息的監控);
(2)戰爭中對敵情的偵查和對兵力、裝備、物資等的監控;
(3)醫療中對病房的監測和對患者的護理;
(4)在危險的工業環境(如礦井、核電站等)中的安全監測;
(5)城市交通管理、建築內的溫度/照明/安全控制等。
順便指出,移動自組網路和移動IP並不相同。移動IP技術使漫遊的主機可以用多種方式連接到互聯網。漫遊的主機可以直接連接到或通過無線鏈路連接到固定網路上的另一個子網。支持這種形式的主機移動性需要地址管理和增加協議的互操作性,但移動IP的核心網路功能仍然是基於在固定互聯網中一直在使用的各種路由選擇協議。但移動自組網路是把移動性擴展到無線領域中的自治系統,它具有自己特定的路由選擇協議,並且可以不和互聯網相連。即使在和互聯網相連時,移動自組網路也是以殘樁網路(stubnetwork)方式工作的。所謂「殘樁網路」就是通信量可以進入殘樁網路,也可以從殘樁網路發出,但不允許外部的通信量穿越殘樁網路。最後需要弄清在文獻中經常要遇到的、與接入有關的幾個名詞。固定接入(fixed access)一在作為網路用戶期間,用戶設置的地理位置保持不變。移動接入(mobility access)-用戶設備能夠以車輛速度(一般取為每小時120公里)移動時進行網路通信。當發生切換(即用戶移動到不同蜂窩小區)時,通信仍然是連續的。便攜接入(portable access)--一在受限的網路覆蓋面積中,用戶設備能夠在以步行速度移動時進行網路通信,提供有限的切換能力。游牧接入(nomadic access)一一用戶設備的地理位置至少在進行網路通信時保持不變。如果用戶設備移動了位置(改變了蜂窩小區),那麼再次進行通信時可能還要尋找最佳的基站。也有的文獻把便攜接入和游牧接入當作一樣的,定義為可以在通信時以步行速度移動。這點在閱讀文獻時應加以注意。

❽ 請問誰知道無線感測器網路有哪些用途,謝謝!

無線感測器網路的主要用途 :

1.環境監測
隨著人們對於環境問題的關注程度越來越高,需要採集的環境數據也越來越多,無線感測器網路的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利,並且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。比如,英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型感測器連進互聯網,以讀出緬因州"大鴨島"上的氣候,用來評價一種海燕巢的條件。無線感測器網路還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環境變化對農作物的影響,監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外,它也可以應用在精細農業中,來監測農作物中的害蟲、土壤的酸鹼度和施肥狀況等。
2.醫療護理
羅徹斯特大學的科學家使用無線感測器創建了一個智能醫療房間,使用微塵來測量居住者的重要徵兆(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾也推出了基於WSN的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目Center for Aging Services Technologies(CAST)的一個環節開發的。該系統通過在鞋、傢具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體感測器,幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各感測器聯網可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事Eric Dishman稱,"在開發家庭用護理技術方面,無線感測器網路是非常有前途的領域"。
3.軍事領域
由於無線感測器網路具有密集型、隨機分布的特點,使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中,使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中,包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資,判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元,幫助大學進行"智能塵埃"感測器技術的研發。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預測:智能塵埃式感測器及有關的技術銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。
目標跟蹤
DARPA支持的Sensor IT項目探索如何將WSN技術應用於軍事領域,實現所謂「超視距」戰場監測。UCB的教授主持的Sensor Web是Sensor IT的一個子項目。原理性地驗證了應用WSN進行戰場目標跟蹤的技術可行性,翼下攜帶WSN節點的無人機(UAV)飛到目標區域後拋下節點,最終隨機布撤落在被監測區域,利用安裝在節點上的地震波感測器可以探測到外部日標,如坦克、裝甲車等,並根據信號的強弱估算距離,綜合多個節點的觀測數據,最終定位目標,並繪制出其移動的軌跡。雖然該演示系統在精度等方面還遠達不到裝備部隊用於實戰的要求,這種戰場偵察模式尚未應用於實戰,但隨著美國國防部將其武器系統研製的主要技術目標從精確制導轉向目標感知與定位,相信WSN提供的這種新穎的戰場偵察模式會受到軍方的關注。
4.其他用途
WSN還被應用於一些危險的工業環境如井礦、核電廠等,工作人員可以通過它來實施安全監測。也可以用在交通領域作為車輛監控的有力工具。此外和還可以在工業自動化生產線等諸多領域,英特爾正在對工廠中的一個無線網路進行測試,該網路由40台機器上的210個感測器組成,這樣組成的監控系統將可以大大改善工廠的運作條件。它可以大幅降低檢查設備的成本,同時由於可以提前發現問題,因此將能夠縮短停機時間,提高效率,並延長設備的使用時間。盡管無線感測器技術仍處於初步應用階段,但已經展示出了非凡的應用價值,相信隨著相關技術的發展和推進,一定會得到更大的應用。

❾ 無線感測器網路節點硬體的模塊化設計

無線感測器網路節點硬體的模塊化設計

隨著人們對於環境監測要求的不斷提高,無線感測器網路技術以其投資成本低、架設方便、可靠性高的性能優勢得到了比較廣泛的應用。由於無線感測器網路節點需要實現採集、處理、通信等多個功能,因此硬體上採用模塊化設計可以大大提高網路節點的穩定性和安全性。那麼下面我就來討論一下無線感測器網路節點硬體的模塊化設計。

1 CC2430晶元簡介

CC2430是一款工作在2.4 GHz免費頻段上,支持IEEE 802.15.4標準的無線收發晶元。該晶元具有很高的集成度,體積小功耗低。單個晶元上整合了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。CC2430擁有1個8位MCU(8051),8 KB的RAM,32 KB、64 KB或128 KB的Flash,還包含模擬數字轉換器(ADC),4個定時器(Timer),AESl28協處理器,看門狗定時器(Watchdog-timer),32.768 kHz晶振的休眠模式定時器,上電復位電路(Power-on-Reset),掉電檢測電(Brown-out-Detection),以及21個可編程I/O介面。

CC2430晶元採用0.18μm CMOS工藝生產,工作時的電流損耗為27 mA;在接收和發射模式下,電流損耗分別為26.7 mA和26.9 mA;休眠時電流為O.5 μA。CC2430的休眠模式和轉換到主動模式的超短時間的特性,特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。

2 無線感測器網路系統結構

整個無線感測器網路由若干採集節點、1個匯聚節點、1個中轉器、1個上位機控制中心組成,系統結構如圖1所示。無線感測器網路採集節點完成數據採集、預處理和通信工作;匯聚節點負責網路的發起和維護,收集並上傳數據,將中轉器下發的命令通告採集節點;中轉器負責上傳收集到的數據並將控制中心發出的命令信息傳遞給匯聚節點;控制中心負責處理最終上傳數據,並且可以由用戶下達網路的操作命令。

採集節點和匯聚節點由CC2430作為控制核心,採集節點可採集並傳遞數據,匯聚節點負責收集所有採集節點採集到的數據。中轉器採用ARM處理器作為控制核心,和匯聚節點採用串口通信,以GPRS通信方式和上位機控制中心進行交互。上位機控制中心實現人機交互,可以處理、顯示上傳的數據並且可以直接由客戶下達網路動作執行命令。

3 節點模塊化設計

匯聚節點和採集節點在硬體配置上基本相同,採用模塊化設計使得設計通用性更好。

每個節點主要由控制模塊、無線模塊、採集模塊、電源模塊4部分構成。

3.1 控制模塊

控制模塊主要由CC2430及其外圍電路構成,完成對採集數據的處理、存儲以及收發工作,並對電源模塊進行管理。晶元CC2430包括21個可編程I/0口,其中8路A/D介面,可滿足多路感測器的採集、處理需求。CC2430自帶了一個復位介面,外接一個復位按鍵可以實現硬體初始化系統。32 MHz晶振提供系統時鍾,32.768 kHz晶振供系統休眠時使用。

節點選用晶元FM25L256作為存儲設備,這是一款256 Kb鐵電存儲器,其SPI介面頻率高達25 MHz,低功耗運行以及10年的數據保持力保證了節點數據存儲的低成本以及可靠性。

3.2 無線模塊

無線模塊負責節點間數據和命令的傳輸,因此,合理設計無線模塊是節點穩定、高效通信的重要保證。

TI公司提供了一個適用於CC2430的微帶巴倫電路,這個設計把無線電RF引腳差分信號的阻抗轉換為單端50 Ω。由於該電路直接影響節點的通信質量,在使用前必須對其進行模擬驗證。設計中選用ADS模擬軟體進行模擬,採用了版圖和原理圖的聯合模擬方法。模擬電路圖如圖5所示,微帶電路為TI提供的微帶巴倫電路,分立元件均選自村田公司元件庫內的模型,嚴格保證了模擬數據的`真實性和可靠性。巴倫電路在工作頻段內(2.400~2.4835 GHz)信號傳輸特性高效、穩定。

3.3 採集模塊

採集模塊負責採集數據並調理數據信號。本設計中,監測的是土壤的溫度和濕度數據,採用的感測器是PTWD-3A型土壤溫度感測器以及TDR-3型土壤水分感測器。

PTWD-3A型土壤溫度感測器採用精密鉑電阻作為感應部件,其阻值隨溫度變化而變化。為了准確地進行測量,採用四線法測量電阻原理,將電阻信號調理成CC2430晶元A/D通道能采樣的電壓信號。由P354運算放大器、高精度精密貼片電阻以及2.5 V電源構成10 mA恆流源。10 mA的電流環流經感測器電阻R1、R2將電阻信號轉換成為電壓信號,由差分放大器LT1991一倍增益將信號轉換為單端輸出送入CC2430晶元的ADC通道進行采樣。

TDR-3型土壤水分感測器輸出信號即為電壓信號。感測器輸出信號通過P354運算放大器送入CC2430晶元的ADC通道進行采樣。

3.4 電源模塊

電源模塊負責調理電壓、分配能量,分為充電管理模塊、雙電源切換管理模塊、電壓轉換模塊3個模塊。本設計中採用額定電壓12 V、電容量3 Ah的鉛酸電池供電。

作為環境監測的無線感測器網路應用,節點需要在野外無人看守的情況下進行工作,能量補給是系統持續工作的重要保證。本設計採用太陽能電池板為節點在野外工作時進行電能的補給,充電管理模塊則是根據日照情況以及電池能量狀態對鉛酸電池進行合理、有效的充電。光電耦合器TLP521-100和場效應管Q共同構成了充電模塊的開關電路,可以由CC2430晶元的I/0口很方便地進行控制。

在太陽能電池板對電池充電時,電池不能對系統進行供電,因此設計中採用了雙電源供電方式,保持“一充一供”的工作狀態,雙電源切換管理模塊負責電源的安全、快速切換。如圖10所示,採用了兩個開關電路對兩塊電源進行切換。

在電源進行切換時,總是先打開處於閑置狀態的電源,再關閉正在為系統供電的電源,因此會在一段短暫的時間內同時有兩個電源對系統供電,這是為了防止系統出現掉電情況。

電源模塊需提供5 V、3.3 V、2.5 V等多組電源以滿足節點各模塊的供能需求。由於系統電源組較多,電壓轉換模塊採用了開關型降壓穩壓器以及低壓差線性穩壓器等多種電壓轉換晶元來對電源進行電壓轉換,同時要確保電源模塊供能的高效性。

結語

節點的設計對整個無線感測器網路系統至關重要。本設計採用了功能強大的射頻晶元CC2430作為核心管理晶元,能較好地完成數據採集、分析、傳輸等多個功能。硬體的模塊化設計大大加強了節點的穩定性、可靠性和通用性,在野外無人值守的情況下無線感測器網路系統可以長期、穩定地進行環境方面的監測。

;

❿ 無線感測器網路與互聯網的區別主要體現在哪些方面

無線感測器網路與互聯網的區別主要體現在包含層次和識別方式上的不同

無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路,它的末梢是可以感知和檢查外部世界的感測器。WSN中的感測器通過無線方式通信,因此網路設置靈活,設備位置可以隨時更改,還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。

互聯網是利用局部網路或互聯網等通信技術把感測器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網路。

無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路,由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路。

以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息,並最終把這些信息發送給網路的所有者。感測器、感知對象和觀察者構成了無線感測器網路的三個要素。

無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器,可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。

閱讀全文

與無線感測器網路與環境相關的資料

熱點內容
如何網路撥打一個號碼 瀏覽:109
電白網路信號不好 瀏覽:418
網路維護員的對應專業有哪些 瀏覽:944
廣東廣電網路可以連別的wifi嗎 瀏覽:355
具備網路知識有哪些 瀏覽:753
網路盒黃色的不亮了是怎麼回事 瀏覽:273
電腦無法聯網顯示公用網路 瀏覽:954
沒有網路直接翻譯的中英文軟體 瀏覽:603
明天暖手是什麼意思網路用語 瀏覽:73
網路中心登錄密碼 瀏覽:690
古劍奇譚網路版組隊界面按哪個鍵 瀏覽:881
幾大網路運營商哪個網路號 瀏覽:117
唐山聯通移動網路好用嗎 瀏覽:102
計算機網路第七版謝希仁重點總結 瀏覽:539
wifi無法訪問網路是為啥 瀏覽:437
中繼路由器騰達掃描不到網路 瀏覽:943
聯通4g網路怎麼設置接入點百度知道 瀏覽:428
惠普筆記本電腦如何連接無線網路wifi 瀏覽:170
剛裝的監控網路設置 瀏覽:849
老年人手機無法連接移動網路 瀏覽:91

友情鏈接