一种基于WSN的井下无线应急通信节点设计

摘　要：针对井下应急通讯需求,本文提出了基于无线传感器网络（WSN）的井下无线应急通信系统架构,设计由微处理器电路、无线收发模块、传感器电路、电源、和天线所组成的井下无线应急通信系统节点,低功耗设计。按照功能开展模块化,提高节点灵活适用性。最后测试了设计节点点对点通信性能,得到相应的距离与丢包率之间的关系曲线。井下无线应急通信有效通信距离达到45m,能够满足井下大规模应用组网需求。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。     

无线传感网节点群的远程控制研究

随着通信技术、嵌入式技术和传感器技术的飞速发展,传感器网络由于具备自组织性、协作性和动态组网变化等特点,在经济生活各方面应用广泛;但目前商用传感网络多为有线的局域网连接,对一些离散型的节点适用性不强,特别是在一些需要远程接入的控制场合就很难实现;针对上述不足,提出了一种基于无线网络与GPRS网络相结合的无线传感网络节点群远程控制方式;离散型终端节点通过433 MHz频点组成无线传感网络,经过本地嵌入式中心节点实现与GPRS网络的异网连接,进而通过手持式终端实现远程监控;实验系统比较了节点群在不同气候条件下数据传输的距离与可靠性,结果表明系统能实现上述两种无线网络的异网数据交换,有效地解决了传感网节点群的远程控制等问题。     

基于LabVIEW的支架结构安全监控系统设计

针对路桥施工过程中支架结构的安全性能问题,设计开发一套基于LabVIEW的安全监控系统,通过采集应变和倾角信息,全面地监测支架结构所承受的载荷与稳定性;软件的开发融合了多种技术,利用LabVIEW软件实现串口通信、GPRS网络通信、数据库访问、数据报警以及Web发布等功能,将无线传感器网络采集到的数据信息实时地反映给操作人员,并同时具备数据报警、查询等功能;测试结果显示,系统构建了一个包含10个传感器节点的ZigBee网络,并准确地获得了支架结构在受力变化时参数的变动,且实现了GPRS远程监控的功能,说明系统能够稳定、准确地对支架的应变和倾角信息进行监测,并具有良好的后续开发空间和应用前景。     

基于线性回归模型的无线水质参数监控预警终端设计

设计了无线水质参数监预警控终端,实现对水温、溶氧量、pH值等参数的实时在线监测,对水质参数的在线采集、本地存储、显示、远程传输和预警报警功能;采用ATmega128A单片机为核心控制器,电化学型传感器为采样模块,GPRS网络进行远程通信; 通过休眠、部分模块断电等方式降低能耗,基于一元线性回归模型设计了水质参数预警机制,预警估计值与实际值偏差在1个单位以内;实验测试结果表明监测精度在满量程的3%以内。     

基于GPRS的下水道气体远程监测系统设计

为了提高城市下水道气体监测的实时性和可靠性,本文设计了基于GPRS的下水道气体远程监测系统。该系统主要包括前端气体采集模块、GPRS数据无线传输模块、数据接收模块及监控中心;气体采集模块由气体传感器和数据采集单片机组成;单片机实时采集气体传感器中的数据,并将采集到的数据通过GPRS无线传输模块进行实时上传;数据接收模块把接收到的数据传送至监控中心服务器,由服务器对数据进行处理、显示、存储和统计等。通过对18个监测点的监测实验效果表明,该系统运行稳定可靠,能实现对下水道气体远程采集、无线传输和实时监测的目的。     

ISM频段无线热计量传感器网络节点模块的设计与开发

针对智能住宅建筑能效监管需求和现有热计量系统布线成本高、改造难度大的问题,将ISM频段无线收发芯片应用于无线热计量数据的传输过程中,对热计量传感器网络基本结构和工作原理进行了研究,开发了一种无线热计量数据传感器网络节点模块,设计了该节点模块的基本结构和主要电路,并重点介绍了其SPI接口连接方式及数据传输方法、无线收发芯片寄存器读写控制和热计量数据的无线收发过程。实验结果表明,所设计的无线热计量传感器网络节点模块在保证热计量数据稳定、可靠采集传输的同时,大大地增加了热计量传感器网络的灵活性和适用性,为住宅建筑能效数据的智能化采集、传输和管理提供了一种经济、高效的解决方法。     

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。     

一种自适应无线传感器网络监控系统网关设计

针对无线传感器网络网关通信方式单一、灵活性差的问题,设计并实现了一种自适应WSN监控系统网关,网关能够根据工作环境选择以太网、WiFi、GPRS通信方式中的一种来转发无线传感器网络的数据;基于STM32F107微处理器完成了网关的硬件开发和软件设计,实现了数据汇集、通信方式的选择、远程通信等功能;基于VC++完成了监控中心软件的开发,实现了数据接收、图形化显示、存储、查询等功能;搭建校园温湿度监控系统对网关性能进行测试,测试结果表明,该网关有扩展灵活、可靠性高、使用方便等特点。     

多尺度传感网络失效节点检测系统设计

对多尺度传感网络中的失效节点进行准确检测与定位,实现故障节点的高效检测,保障传感网络的可靠运行。提出一种基于多传感器量化融合跟踪滤波检测的失效节点检测算法,并进行检测系统优化设计。构建多尺度传感网络的节点分布实体对象模型,进行失效节点检测系统总体设计和技术指标分析。设计基于多传感器量化融合跟踪滤波检测的失效节点检测算法。进行系统的硬件设计,包括A/D模块设计、时钟电路设计、程序加载电路设计、传感器通信模块设计和系统电源模块设计。在ARM Cortex?-M0平台上进行检测系统软件开发。系统仿真结果表明,该系统进行多尺度传感网络失效节点检测的准确度较高,提高了传感器网络的寿命周期。     

助航灯光单灯监控系统的数据传输设计与实现

针对助航灯光单灯监控系统数据传输存在的问题,提出了基于无线传感网络技术和GPRS/GSM技术的综合通讯方案。对系统组成中的微处理器、射频模块、GPRS/GSM模块硬件进行了介绍,重点阐述了通讯模块软件的设计以及监控系统平台的搭建.该系统实现了助航灯巡检自动化,可以实时监控灯光设备运行状况。对通讯中关键技术一点对多点通信进行了讨论。测试结果表明,系统能够稳定可靠进行数据传输,满足了机场对助航灯自动巡检要求。 基于无线通信技术的助航灯光单灯监控系统能够增强机场地面保障能力。     

基于WSAN的道路积水监控系统的设计与实现

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响。针对该问题,采用无线传感器/执行器网络（WSAN）技术,设计了道路积水监控系统。该系统分为传感/执行层、网络层和应用层三层。传感/执行层的传感器节点使用超声波传感器采集积水信息,执行器节点使用执行器水泵进行排水;网络层网关及汇聚节点使用ZigBee网络和GPRS网络相结合来实现传感/执行层与应用层之间的数据双向传输;应用层服务器储存采集的道路积水信息,调用百度地图API将实时信息显示在web端,并通过网络层发送指令控制积水区域内的执行器水泵动作,实现闭环控制。该系统能够简洁有效地实现道路积水信息的实时共享,可以实现及时排水,具有实际的应用价值。     

基于ZigBee的环境参数远程无线监控系统设计

针对室内环境参数的远程监控问题,提出一种基于ZigBee技术与手机进行实时数据交换的远程无线监控系统。传感器节点采集环境中的温湿度、光强和烟雾浓度数据,通过ZigBee无线网络将数据传输到中心协调器;协调器与WIFI模块通过串口连接,将数据发送到互联网;另外,设计Android手机软件对监测数据进行获取,并发出对参数进行调节的指令,从而完成远程的无线监控任务。经过测试,通过手机可以在任何有网络的地方实时对环境参数进行采集和控制,且各节点性能稳定,满足长期监测的需求。     

基于NI WSN的智能家居监控系统设计

随着物联网和计算机技术的不断发展,智能化、网络化、信息化是现代家居系统的必然发展趋势。将NI无线传感器网络(WSN)技术引入到智能家居监控系统的设计中,基于NI WSN系列产品进行了无线智能家居系统的总体框架、硬件型号和软件流程设计。系统的传感器节点分别采集盗情、烟雾、温湿度等参数,以无线形式通过网关将数据传输至上位机PC,在PC端利用Labview软件实现了智能家居防盗系统、火灾报警系统、环境舒适度等参数的实时在线监控,取得了良好的人机交互界面,并具有远程终端监控功能。该智能家居监控系统具备低功耗、实时性好、易扩展及可现实远程监控等优点,在智能家居领域具有广阔的市场前景和推广应用价值。     

基于GPRS和ZigBee的节能型LED路灯智能控制系统

针对现有城市路灯控制系统路灯使用寿命短、无法远程操控、不能自动识别故障路灯的问题,提出一种基于GPRS网络技术和ZigBee无线通信技术的节能型LED路灯智能控制系统,使用ZigBee无线网络与LED路灯控制终端通信,并通过GPRS通讯模块接入GPRS网络与远程控制中心相连,实现远程控制LED路灯,此外,通过LED路灯控制终端实时采集路灯电压和电流,实现LED路灯的远程监控。具体阐述了GPRS通讯模块、ZigBee无线网络模块、LED控制终端的硬件设计方案,软件设计流程,系统通信协议和远程控制实现方法。测试结果证明此系统数据传输可靠、响应及时、成本低、易于实现LED路灯的远程控制和远程监控,具有较大的实用性和推广价值。     

基于ZigBee技术的水域污染远程智能监测系统设计

针对所监测水域范围较大实时监测能力不强,水质污染程度监测不准确等问题,提出构建基于基于ZigBee无线通信技术的智能水域污染程度监测系统,利用ZigBee无线通信技术与Internet网络将水质检测数据发送到远程水质监控中心进行汇总处理,监控中心的服务器可获取到所监控水域范围内所有水域的水质污染程度数据、污染发展趋势、主要污染物等信息。本文对水质检测传感器模块、ZigBee无线通信模块、单片机外围电路、模数转换电路等硬件进行了设计;系统软件设计了远程参数设置、驱动程序等内容。通过系统测试结果表明,该系统对于水质污染程度的检测准确率可达到98%以上,通信成功率达到100%,水质检测终端工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于各种水域环境的水质污染程度的监测需求。     

基于嵌入式操作系统的无线电力监测系统设计

为了对各个用电设备或用电用户的电力使用情况进行精细化监测,从而对电力评估、管理起到基础性作用,设计了一种基于Contiki嵌入式操作系统的无线电力监测系统,以6LoWPAN作为无线通信协议;该系统由终端节点、路由节点、接入节点、GPRS模块及计算机数据中心构成;介绍了基于TV3154、TA5212及信号调理滤波网络、ADE7653电力测量、MSP430F1611主控及CC2420射频的终端节点、接入节点硬件设计方法;介绍了基于Contiki,结合6LoWPAN无线协议及I²C、UART等串口通信协议的终端节点、接入节点软件设计方法;实验结果表明,系统对电压、电流、功率的测量误差均保持在2% 以内,能够实现组网,两个节点之间的无线通信距离可达80 m。     

基于GPRS/SMS空气污染远程监控系统的设计与实现

为了实现空气质量指数的智能监测和管理,设计并实现了一种基于SnO2人工嗅觉探测的空气质量指数监测系统,系统通过空气质量指数现场网络监测节点采集、处理以及传递空气质量指数数据,采用ARM S3CA510B进行DTU数据传递,实现空气质量指数数据CO、SO2等的高效率、大批量的传递;使用汇聚节点模块通过GPRS网络将数据传递到监管终端,监管终端将管理命令通过GPRS网络反馈到汇聚监测节点,实现空气质量指数数据的远程监测;采用监测管理终端为管理人员提供不同的监测处理、控制处理以及空气质量指数监测相关数据检索和汇总分析等人机界面。对系统空气质量指数信息流的传递流程图进行了设计,给出了系统数据通过串口进行通信的代码以及系统监管终端使用套接字实现网络通信的核心源码。实验结果说明,与传统系统相比,所提系统可实时监测出空气中CO、SO2等污染气体的浓度,具有很高的实用性及有效性。     

基于ZigBee技术的医疗输液监护系统*

设计了一种利用TI公司CC2530芯片的基于ZigBee技术的医疗输液监护系统。该系统采用压力传感器采集输液状态信息,在传感器和监视设备间构建ZigBee无线通信网络,将传感器检测到的输液信息,通过无线网络发送到监视设备上。分析了系统的工作原理、硬件组成、软件工作流程。实验结果表明该系统具有良好的实时性和可靠度,实现了医疗输液过程的自动监护。