一种改进的DV-HOP算法在无线传感网中的定位研究

WSN中的信息传递主要通过传感器来进行传递信号,针对无线传感中DV-Hop算法在节点定位上存在精度低的问题,本文首先提出建立双曲线二维模型用来确定锚节点与未知节点的距离关系,其次设定误差系数使得传感器节点之间的误差降低,最后采用斯蒂芬森迭代法(Steffensen)定位方法对传感器节点进一步进行定位修正。仿真实验表明本文算法的在远程控制的中定位精度提高,传感器之间能量消耗降低,具有一定的推广价值。     

水下通信中的异常声压监控网络系统设计

传统水下通信声压异常监控网络存在无法自主完成节点的投放和回收,存储监控盲区并且无法进行动态组网,不能对异常声压进行准确的监控等较大的缺陷;为此,设计并实现了一种新的水下异常声压监控系统,系统中的通信协议基于节点间的深度信息完成数据的转发,给出了系统中监控器、CC2430 处理器、终端节点以及协调器节点的硬件设计原理并给出了系统采集数据的软件流程;系统中实现了对链路层的AODV 路由协议进行改进,增强系统对异常声压的监控性能;测试结果说明,该系统获取的声压监测星座图明显优于传统系统,在不同的干扰类型下,发射信号使用PSK调制,载波中心频率是10 kHz,采样率是50 kHz,码率是2 000 bit/s;实验结果表明:该种系统具有较低异常声压信号监控误差率,可对异常声压信道的传输特性进行较好的校正和补偿,具有较强稳定性。     

一种消防设备电源监控系统的研究与设计

为了进一步提高消防设备电源监控系统的探测准确性及响应时间,在传统监控系统的基础上,利用现代电力电子技术和先进智能算法,设计了一种基于STM32F的消防设备电源监控系统;系统监控传感器采集消防设备电源的电压电流及开入开出信号,通过高性能微处理器利用RMS方法、阈值分析等方法对数据进行初步分析,并采用S变换算法对信号进行特征提取进一步判断和识别故障信号;监控传感器处理数据后通过RS485将设备电源状态传至监控主机中集中监控,对外提供Modbus-RTU通信协议,方便与其它系统的数据交换,并进行显示和报警等操作;试验结果表明,基于STM32F的消防设备电源监控系统检测电压电流故障精准度高达99.18%,响应时间极大满足国标要求,有效确保消防设备电源的正常运行。     

基于区域差异化的WSNs能效优化研究

随着“互联网 ”概念进一步加深,无线传感器网络(WSNs)技术也得到飞速发展,目前在环保、工业、军事等领域均有大量涉及,而能效问题一直是WSNs发展中重要的制约因素。文章对原有面向簇集的WSNs中存在的簇头能量损失过快的问题进行分析,发现该问题主要由节点过量转发数据所引起,因此从簇内和簇间两部分入手,并对路由策略进行了改进,将网络划分为热点和非热点区域,动态调整区域覆盖范围,结合虚拟多输入输出(VMIMO)和路由跨跳技术减少不必要的节点中继,最后对该方案进行仿真测试,发现改进后的方案可以更加有效地平衡优化WSNs内系统能量损耗。     

基于PLC和无线传感器网络的光电监测系统构建

为了克服传统监测系统的不足,构建一种基于PLC和无线传感器网络的光电监测系统.在分析光电监测系统的构成及工作原理的基础上,探讨了基于遥测技术的无线光电传感器网络实现方式,研究了ABB PLC软硬件实现及FameView的开发的可行性.采用ABB公司生产的AC500 PLC作为主要控制器件,通过Modbus协议按地址依次轮询无线传感器节点来采集数据,对其进行相应处理,并将最终结果传递给上位机.上位机将获得的数据通过FameView组态软件生成监控画面,实时监测现场的运行情况.监测灵活、高效,数据采集效率较高,具备良好的扩展性.这种新型光电监测系统在企业生产、战场环境等许多军民用领域中具有重要作用.     

并联传感器系统压力传感器故障诊断系统设计

在工业生产过程中电子皮带秤普遍采用多个称重传感器输出信号的并联方法,而该方法对多个称重传感器无法独立采集同时无法准确判断故障。应用TI公司MSC1210单片机最小系统和信号分离器,设计一种并联传感器系统压力传感器故障诊断系统,实现多个称重传感器并联应用时的独立采集;发明一种皮带秤称重传感器累计量校准方法,将不断变化的累计量转换成定量值实现并联传感器系统压力传感器故障诊断。结果表明该系统较好实现多个称重传感器的独立采集和故障传感器判断,为皮带秤等计量装置并联传感器系统的技术升级提供有效手段。     

基于广义似然比判决的混沌信号重构方法

由于传感器网络的自身特征和节点的资源受限,使得对观测信号的处理必须考虑量化和能耗等因素,而引入的量化噪声同时增加了系统整体噪声的复杂性.针对传感器网络中整体噪声统计特性难以准确数学建模的特点,提出了一种基于代价参考粒子滤波的混沌信号重构算法.算法采用容积点变换以获得相对准确的更新粒子,并将局部重构信号的代价增量构建为广义似然比函数,用来选择传感器网络中的有效工作节点.仿真结果表明:所提算法可实现混沌信号的有效重构,且在噪声统计特性未知时性能要优于容积卡尔曼粒子滤波算法;算法同时能够通过选择不同的广义似然比阈值,实现网络能耗和重构精度的折中.     

基于灰色模型和改进Chan的海洋移动传感器定位

为了实现海洋水下传感器网络中的移动节点定位,并改善传统节点定位方法在应用于无人值守和复杂环境的海洋生态监控中具有的定位误差大的问题,提出了一种基于灰色模型预测和改进Chan算法的海洋移动传感器节点定位方法;首先,采用灰色模型对节点在下一时刻的采集数据进行预测,然后将预测值与实际采集值进行比较从而判断出移动节点的状态是否正常;在此基础上,采用改进的Chan算法对处于正常状态的移动节点进行定位,从而提高水下移动传感器节点的定位精度;在Matlab中进行仿真实验,实验结果表明:文中方法能在节点运动速度增加、通信半径变大和锚节点密度增加的情况下,均具有比其它方法更低的节点定位误差,具有一定的优越性。      

光学频率梳非线性传输及其在相位噪声探测中的应用

光纤传递链路中相位噪声探测是基于光纤的精确射频标准传递系统中重要组成部分。为解决光纤链路相位噪声探测中节点反射干扰的问题, 本文基于广义非线性薛定谔方程, 理论上研究了窄带光学频率梳在色散位移光纤中的非线性光学传播特性。在理论分析的基础上, 结合密集波分复用架构, 提出了一种基于锁模光学频率梳进行光纤传递射频信号的相位噪声探测新技术, 克服了节点反射干扰, 给出了初步实验验证。     

基于GPS与GPRS的远程健康监护系统的设计

为实现对存在健康隐患人群的位置及生命特征信息远程监测,设计了基于GPS(Global Positioning System)与GPRS(General Packet Radio Service)的远程健康监护系统,系统由监测节点、数据处理服务平台、各监控终端等组成。以STM32为主处理器完成对监测节点的软、硬件设计,根据生命特征传感器采集的信号特点设计驱动电路,在GPS与GPRS网络的基础上,设计监测节点软件,完成了对人体心电、温度及位置信息的实时采集和转发。数据处理服务平台负责信息存储、分析和发布,各监控终端也可以通过数据处理服务平台查询被监测者的位置与生命特征信息。测试结果表明,系统能够实现相应功能,满足应用需求。     

基于物联网技术的污水处理过程动态监控系统

针对污水处理过程复杂、区域广、监测点多、现场布线困难等特性,以CC2530为核心设计了无线传感器节点和汇聚节点,实现对污水处理过程中的设备状态、污水的进出口流量、PH值、COD等监测因子的实时采集,以Zigbee技术实现各无线传感器节点之间的数据传输,以GPRS技术实现汇聚节点与多平台对接;为确保监控系统所接信号不影响原控制系统的正常运行,特设计了高精度电流扩展模块、串口扩展模块等;经现场长时间运行表明,系统有很好的灵活性和扩展性,运行稳定可靠,通过对污水处理过程各参数的动态分析,为提高污水处理效率和节能环保起到重要作用。     

基于CC2530的重症监护病房环境实时监测系统设计

为了实时监测ICU(intensive care unit)病房环境中湿度、温度及CO₂浓度等环境信息,设计了基于CC2530的重症监护病房环境实时监测系统,系统由重症监护病房环境感知节点、网关节点、监控终端等几个部分构成;以CC2530为主处理器完成对感知节点的软、硬件设计,根据重症监护病房湿度、温度及CO₂浓度等环境信号的特点,设计各传感器模块的驱动电路;在Z-STACK协议栈的基础上,设计感知节点软件,实现数据的转发;经测试,网关节点的收包率在80%以上,预警信号产生时间小于3 s,监控终端数据刷新能力强,该系统具有精确度高、实时性强、预警及时等特点。     

基于ZigBee与CAN的工程机械液压系统参数监测系统设计

为了实现工程机械液压系统相关参数无线、有线、远程实时监控,设计一种基于ZigBee和CAN总线的工程机械液压系统参数监测系统。该液压监控系统由现场数据采集节点,无线与有线通信模块及计算机监控中心组成;数据采集以英飞凌XC2267芯片为核心,通过传感器对液压抓斗的液压油油温、压强、液位等信号进行采集,利用ZigBee无线传感器网络与CAN 总线将采集的参数送给监控中心;如果工作参数异常,监控中心可以提醒现场操作人员进行预警。     

基于物联网的设施温室监控系统中无线传感器节点设计

设计具有低成本、低功耗、易扩展的设施温室监控设备,深入研究无线网络构成,优化网络结构、降低组网难度、提高组网效率。采用 MSP430F149为核心的处理器;采用CC2530射频芯片实现无线传输;提供多种协议接口方便传感器的扩展,给出了土壤温湿度、空气温湿度、光照传感器的选型和指标参数;由本设计的无线传感器节点作为WSN中的全功能设备同时充当路由节点,搭建了MESH型的无线传感器网络结构。经测试,通过硬件设计及网络结构搭建,系统具有结构简单、组网快捷、数据传输可靠性高等优点,能较好的满足无线传感器节点在设施温室监控中的应用。     

大型变电站分布式自动化检修系统设计

由于大型变电站中的磁场对人们身体健康产生不利影响,因此通常采取分布式自动化检修系统对大型变电站进行检修。但目前大型变电站分布式自动化检修系统主要是通过给变电站中每一个相关设备安装状态检测信号,利用串口将设备运行状态数据传输到监控系统,监控系统根据运行状态数据判定变电站中各设备状态,并根据各设备的状态向串口发送命令,串口执行相应操作,从而完成自动化检修系统设计。但这种方法无法对变电站中需要检修的节点进行定位,导致变电站设备检修存在效率低的问题。为此,提出一种基于RSSI的大型变电站分布式自动化检修系统设计方法,首先对大型变电站分布式自动化检修系统的模块进行设计,并分析各模块功能,对大型变电站分布式自动化检修系统各模块电路进行设计,保证系统正常运行,在此基础上,利用RSSI算法对系统软件进行设计,保证系统能够准确及时的对故障节点进行检修,从而实现大型变电站分布式自动化检修系统设计,实验证明,所提方法设计的大型变电站分布式自动化检修系统能够准确对变电站中故障节点进行定位,保证检修的准确性和及时性,为该课题的研究开拓新道路,推动该领域发展。     

基于RTP/RTCP的塔机远程实时监控系统设计与实现

塔机远程安全监控模型容易受到电缆线或无线电信号的限制,大大降低塔机信号传递距离和质量,导致传统的塔机监控模型信号仅能传递几十米到几百米,无法实现塔机的远程实时监控,设计并实现了一种基于RTP/RTCP的智能塔机远程实时监控系统,采用基于C/S与B/S结合的数据链驱动无缝集成模式,设计了智能塔机远程监控模型,实现了各模块间的网络传递,主要包括嵌入式监控终端、中心服务器以及远程客户端3个模块,对中心服务器和客户端采用RTP/RTCP实现视频传递,设计了基于Ajax的Web交互式人机界面,对大规模网络数据进行实时处理分析,最终完成了塔机远程实时视频传输的过程;实验结果说明,所设计模型能够实现塔机的远程实时智能监控,具有较高的监控效率和精度。     

基于ZigBee的稀土矿山生产监控系统

针对目前稀土矿山开采中的不足,设计了基于ZigBee技术的稀土矿山生产实时监控系统,利用ZigBee无线传感器网络实现了对注液管道内液面高度信息的实时采集、传输和控制。硬件上,在监控节点中增加TI的CC2591射频前端扩大网络覆盖范围,采用TPS73033电源模块解决了大功率节点的供电,并选用MC35模块支持系统的GSM移动通信短信业务;软件上,设计了方便简洁的后台控制软件,方便用户操作。通过在高度为98米,最大直径为297米的实际矿山中的实验结果表明,系统通信距离可达400米,响应时间小于20 s,监控节点可连续无间断工作6个月,系统能较好地应用于工程实践中。     

松质骨超声背散射信号的谱信息熵判断方法

在松质骨超声背散射评价的实际应用中,如何快速准确地判断接收到的信号中是否包含有效背散射信号是一个重要问题。提出一种基于谱信息熵的背散射信号判断方法。对在体采集的984例成人跟骨处临床数据,采用该方法判断背散射信号的有效性,将判断结果与经验判断结果进行对照分析,并分析该方法中的信号区间长度和谱信息熵分段数对判断结果的影响。结果表明,当信号区间长度为13μs,谱信息熵分段数为15~20时,该方法可以获得最佳的判断结果(准确度〉95%,灵敏度〉99%,特异度〉87%),并且计算时间极短(1.5 ms)。因此采用谱信息熵方法判断背散射信号的有效性,可以满足超声骨质评价中对准确性和实时性的要求。      

基于环状检测器的WSN节点异常度双向多重检测方法

双向多重检测一直是WSN节点异常检测的难点,结合人工免疫原理提出了基于环状检测器的WSN异常度双向多重检测方法,引入人工免疫原理,设计了环状检测器,利用环状检测器能够实现对异常信号的分级,并根据小波包提取信息的异常特征信号,结合设计的环状检测器进行检测,无需知道异常信号的参数和特点,只要有正常的信号样本就能对WSN节点的早期故障进行检测,实时预警;以美国Crossbow公司生产的内置震动传感器的WSN节点进行测试,测试结果表明,环状检测器在选择合适的内径和外径后,能够准确地对WSN节点的异常进行检测,检测准确率高达95%以上,比传统系统准确率提高了35%左右,满足了WSN系统对WSN节点准确检测的要求,有效地解决了传感网络节点异常双向检测的问题。     

经验模态分解法在光纤光栅围栏报警系统中的应用

为了解决基于FBG传感器的光纤围栏报警系统中多个FBG传感器在同时受扰时,定位报警信号难的问题,实现对报警信号的有效识别和判断,提出了一种基于经验模态分解（EMD）和小波包特征熵算法的分析方法。利用经验模态分解法对于信号的突变性敏感和有效保留以及其特有的自适应性分解特性,首先对报警信号进行经验模态分解,再结合小波包分解,得到小波包系数提取其信号的能量分布,再做归一化得到信号的能量分布特征向量,进而运用相关性分析实现对报警信号的识别和判断。通过建立实验模型,对采集到的报警信号做了分析,证明了该方法对于解决光纤围栏报警系统中FBG传感器的级联判断报警信号的有效性。