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。     

云平台下智慧农业传感网络的设计与实现

近年来,随着互联网平台的迅速发展,农业传感网络能促进农业向网络型转化;针对传统农业存在的资源交互性差、有效农业数据普及范围小、农业网络信息更新速度慢等问题,提出云平台下智慧农业传感网络的设计与实现;利用大数据环境搭建专项数据云平台,储存汇集优良农业网络数据资源;采用云采资源换算算法,对云端平台内的数据进行快速调取,进行双位动态影像空间设计;智能交互窗口模块分为资源检索、资源导航、农资互动、专家指导4个板块,智能交互窗口模块采用高速视频无损压制算法,能够保证传输流畅,同时采用片源压制减小片源体积;通过仿真实验测试证明,提出的云平台下智慧农业传感网络的设计各项数据优异,满足现代农业发展应用要求,为现代化网络型智慧农业的生产应用领域提供新的思路。     

基于传感网与云计算的校车安全监控系统设计

针对校车安全监控的需要,提出一种全面、连续、实时监控一定区域内校车安全的解决方案,并应用传感网技术与云计算技术,设计和开发了校车安全监控系统;首先介绍了系统的总体结构和功能,然后详细描述了校车车载监控终端和云计算平台的软硬件设计方法,最后给出了对司机身份、酒后驾车、超载报警、儿童遗忘报警的系统测试结果;测试结果表明系统能够实现所设计的各项功能,并具有运行稳定、可扩展性强、可维护性好的特点。     

基于改进人工萤火虫算法的无线传感网络覆盖优化

为了提高网络资源利用率延长网络生存时间,提出一种基于共轭梯度法改进人工萤火虫算法(CAGSO)的WSN覆盖优化方案;共扼梯度法是利用目标函数的梯度逐步产生共轭方向并将其作为搜索方向的方法,即利用已知点处的梯度构造一组共扼方向并沿这组共扼方向进行搜索,这种方法经有限次迭代必达极小点;首先建立以覆盖率、节点利用率和能量均匀为准则的覆盖优化数学模型,然后采用改进的CAGSO算法求解该模型,从而得出最优覆盖方案;仿真分析说明,相比基本人工萤火虫算法,改进的CAGSO算法优化的网络覆盖率可以达到94.11％,有效实现WSN覆盖优化。     

基于无线传感网的核电安全监控系统设计

低碳经济和能源可持续发展的要求下,新能源的开发和使用越来越受到世界各国的青睐。核电在新能源领域发电效率最高,电能质量最稳定,近年来取得长足的进步和丰硕的成果,然而,福岛核辐射事故的发生导致核电发展阻力重重,核电安全问题被提升到前所未有的高度。基于传感网技术的核电安全监控系统采用“检测层-接入层-汇聚层-数据中心”四层传感网结构,实时采集核电厂关键设备的运行状态和参数,并通过传感网传输到远程服务器,在数据中心对采集的数据进行数据挖掘和数据融合处理,对核电厂运行状态进行实时监测和预测,确保核电厂安全运营。核电安全监测网络的生命周期是保证整个网络使用可靠性和稳定性的前提和基础,从节点布局优化的角度出发,研究该监测网络的能量管理方法。     

基于无线传感网的温室花卉自适应调控系统

针对传统温室控制系统大多只是简单地采集环境参数如空气温湿度,并且缺乏长期评估和有效反馈机制的问题,文章提出了一种基于无线传感网的温室花卉自适应调控方法,并实现了一个综合传感、决策、执行反馈的软硬件系统。为此,系统中设计了基于Zigbee的传感器节点模块、传输网关和控制指令集。传感器节点模块可以灵活地布置并实时可靠的传输数据。中间件系统则通过控制指令集接收传感数据和发送反馈控制指令。上层应用管理软件可以实时查看花卉、温室和设备的实时状态以及各种参数。运行结果表明,本系统可以实时采集温室温湿度,并结合专家规则通过中间件系统对花卉生长环境进行有效的评估和精准的反馈调控,达到了在降低温室花卉培育成本的同时,也提高了高端花卉培育成功率的目的。     

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。     

基于改进遗传算法的无线传感网覆盖优化

为提高混合无线传感器网络(WSNs)的覆盖率,将改进的遗传算法应用到WSNs覆盖优化中,通过合理调整移动节点的位置来提高网络覆盖率。针对传统群体智能算法易“早熟”,最大迭代次数需试探设定等缺陷,提出了基于多个种群并行优化的改进遗传算法。多个种群之间并不独立,而是通过移民算子相互联系;分别利用人工选择算子与精华种群选择并记录各个种群每一代最优染色体;并利用精华种群中保存的最优染色体设计出新的进化终止条件。仿真结果表明,改进的遗传算法不仅无需设定最大迭代次数而且收敛速度快,更兼有效地提高了WSNs的覆盖率     

基于光纤光栅传感网的土石坝监测系统

土石坝在使用过程中由于受荷载的长期效应、材料老化和环境侵蚀等自然因素的影响,大坝会受到损伤。为了有效地监测土石坝的健康状况和对其发生的结构损伤进行识别以及进一步对土石坝寿命进行预测,建立完善的土石坝结构监测系统是十分必要的。依据物联网分层思想,采用全光纤传输技术,通过以FBG传感器作为检测单元实现对土石坝裂缝、渗压等重要数据的采集、监测和处理,开发了基于光纤光栅传感网的土石坝监测系统。实际应用表明,该系统可实时呈现土石坝运行状况的关键参数信息,为工程除险加固和对大坝整体使用情况的了解起到了辅助作用。     

短波电台便携式ATS平台的设计与实现

设计了一种短波电台便携式ATS(自动测试系统)平台,该平台采用集成化测试模块,在测试终端上运行软件完成电台整机指标的自动测试,并给出测试结果和整体性能判断,极大地减少了测试时间及人工测试产生的误差。其中电台类型及测试指标的增加,可通过软件方式方便的注入,可移植性强。实际测试表明,系统误差为0.5% ,较之传统的测试系统,平均测试时间节省了45%,提高了测试效率。     

基于物联网的公路网传感设备故障信息系统设计

针对我国高等级公路严重的管理滞后问题,分析公路网传感设备的特点、实际使用情况及故障诊断常用方法,研究了基于FTP传输协议及Windows服务程序的公路网传感设备数据采集传输方法,通过实验表明该方法解决了公路网多种传感设备的异构数据的采集传输的问题。采用Visual Studio 2008及SQL Server 2005作为开发工具,设计开发了基于B/S结构的公路网传感设备故障信息系统,实现对各类型公路网传感设备基本信息的管理、故障记录的管理及传感设备的数据采集传输, 通过实际测试证明该系统可以正确运行,实现了设计的功能。     

基于RSSI的无线传感器网络定位系统设计与实现

基于窄带无线信号的路径损耗和阴影衰落,直接建立多个锚节点接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)值与待定位节点未知坐标估计量的解析关系,避免传统RSSI定位方法中常用的对两节点距离量的直接求解,减少信息丢失,提高定位精度。仿真分析了锚节点数量、遮挡因子、路径损耗指数等对定位精度的影响。采用CC2530无线传感芯片实现基于RSSI的无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)定位系统。系统采用8个锚节点分别在边长4米和10米的两个正方形区域内展开定位实际测试,结果显示其平均定位误差可分别降到0.175米和0.824米。     

基于纠缠交换的量子信令中继网络模型及仿真

针对多用户量子信令网络的中继模型,本文研究了环境量子噪音对信令远程传输的影响,分析了量子交换原理,在此基础上提出了基于纠缠交换的量子信令中继策略,给出了总线型信令中继网络模型,并对量子信令远程传输成功率进行了仿真研究.结果表明:量子信令远程传输成功率与噪音功率谱密度、传输距离和中继次数三个因素密切相关;当噪音功率谱密度一定时,随着传输距离的增大,信令传输成功率呈准平抛型曲线下降;在噪音功率谱密度和总的传输距离两个因素都确定的情况下,随着中继次数的增加,信令传输成功率显著增大.因此,为了实现量子信令的可靠传输,在背景噪音一定时,必须准确设计传输距离和中继次数.     

基于纠缠交换的量子信令中继网络模型及仿真

针对多用户量子信令网络的中继模型,本文研究了环境量子噪音对信令远程传输的影响,分析了量子交换原理,在此基础上提出了基于纠缠交换的量子信令中继策略,给出了总线型信令中继网络模型,并对量子信令远程传输成功率进行了仿真研究.结果表明:量子信令远程传输成功率与噪音功率谱密度、传输距离和中继次数三个因素密切相关;当噪音功率谱密度一定时,随着传输距离的增大,信令传输成功率呈准平抛型曲线下降;在噪音功率谱密度和总的传输距离两个因素都确定的情况下,随着中继次数的增加,信令传输成功率显著增大.因此,为了实现量子信令的可靠传输,在背景噪音一定时,必须准确设计传输距离和中继次数.     

Energy-Efficient Clustering Mechanism of Routing Protocol for Heterogeneous Wireless Sensor Network Based on Bamboo Forest Growth Optimizer

In wireless sensor networks (WSN), most sensor nodes are powered by batteries with limited power, meaning the quality of the network may deteriorate at any time. Therefore, to reduce the energy consumption of sensor nodes and extend the lifetime of the network, this study proposes a novel energy-efficient clustering mechanism of a routing protocol. First, a novel metaheuristic algorithm is proposed, based on differential equations of bamboo growth and the Gaussian mixture model, called the bamboo growth optimizer (BFGO). Second, based on the BFGO algorithm, a clustering mechanism of a routing protocol (BFGO-C) is proposed, in which the encoding method and fitness function are redesigned. It can maximize the energy efficiency and minimize the transmission distance. In addition, heterogeneous nodes are added to the WSN to distinguish tasks among nodes and extend the lifetime of the network. Finally, this paper compares the proposed BFGO-C with three classic clustering protocols. The results show that the protocol based on the BFGO-C can be successfully applied to the clustering routing protocol and can effectively reduce energy consumption and enhance network performance.     

基于CC2530的无线温度传感器网络的设计

传统的有线温度测量由于线路复杂常存在造价昂贵、信噪比低等问题,为解决这些弊端,设计了一种基于 CC2530和 ZigBee 协议的无线温度传感器网络,硬件结构非常简单,更有利于狭小空间下的温度监测。该系统使用DS18B20数字温度传感器对环境进行温度测量;以射频芯片CC2530为核心,使用其标准的增强型8051 CPU对数据进行处理与控制;使用ZigBee协议建立无线通信网络,将测得的环境温度通过LCD显示。最后,通过实验测试证明该系统可以有效地测量不同地点的温度并无线组网,能够实现低功耗、高精度、远距离的无线传输。     

基于弱关联挖掘的网络取证数据采集系统设计与实现

对海量网络日志和服务器数据进行数据挖掘,获取网络取证,在分析犯罪证据方面具有较大的应用价值。传统的数据采集系统,主要增加对网络取证数据进行滤波处理模块,增加采集系统采集的准确率,存在采集时间长、效率低的问题。提出基于弱关联挖掘的网络取证数据采集系统设计方法,对网络取证数据采集系统的总体设计描述与技术指标分析。并以此为基础,设计基于弱关联规则特征提取的网络取证数据挖掘算法,实现网络取证数据的准确检测和采集。在嵌入式Linux平台上进行网络取证数据采集系统的软件开发和系统设计。实验结果表明,采用该系统对网络日志和服务器数据中犯罪证据进行取证采集,其可靠性较高,取证数据采集精度高于传统方法,展示了较好的应用价值。     

基于国产网络设备的火箭地面测发控网络平台设计

高可靠的测试网络作为运载火箭远距离测发控的基础平台,是实现运载火箭地面远距离测试发控的重要技术保障。通过对运载火箭地面测发控网络架构深入研究,采用国产商用网络设备搭建原型平台、开展原理性验证试验,经过反复试验,不断改进技术方案,解决了冗余热备网络协议选用、冗余故障切换、故障切换实时性、网络可靠性等技术难题,提出了基于国产化设备的网络架构设计方案。对网络架构的工作原理、可靠性、实时性、安全性进行了详细分析。建立的国产化高可靠网络架构,不仅能够应对复杂的火箭测试现场,使网络平台具有更好的可靠性、实时性、扩展性和灵活性,更进一步提高了网络的安全性。设计的国产化网络平台架构可用于运载火箭地面测发控网络使用。     

基于BP神经网络的传感器网络动态采样模型研究

能耗控制对于农业环境监测无线传感器网络系统具有重要意义。基于误差反向传播的多层前馈神经网络预测和阈值分析建立了一种土壤温度传感器网络动态采样模型,实现了基于土壤温度周期变化特征的采样频率实时调整方法,达到减少网络冗余数据,降低网络功耗的目的。以环境温度和空气相对湿度为BP神经网络实测输入,土壤温度为预测输出,通过判断输出是否进入阈值区间动态调整采样周期。仿真实验结果表明,对于具有周期性特点的土壤温度,BP网络模型对其预测值和实测值之间的均方根误差RMSE及绝对误差AE分别为0.83℃和0.54℃。相比于连续采样,阈值分析动态采样次数减少30%。