一种无线传感器网络多级异构分簇路由协议

JP+1]研究了无线传感器网络,提出了一种适合大规模应用的无线传感器网络体系结构,并提出了一种新的路由协议——多级异构分簇路由协议;该协议将无线传感器网络节点分成4种类型,根据簇头间平均跳数、簇头能耗等因素选举出第一级簇头节点;利用通信能耗、节点能耗以及跳数3个方面作为启发因子,寻找第一级簇头到第二级簇头间的最佳路径;基于NS2平台对该路由协议进行了仿真实验,并与LEACH协议进行比较;仿真结果表明:在大规模的应用中,该路由协议能有效地降低节点的平均能耗、延长网络生存时间。     

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。     

无线传感器网络多跳路由协议研究

目的：无线传感器网络发展迅速,但传感器的高能耗问题成为制约其发展的主要瓶颈,高效节能的路由协议设计成为研究热点。方法：针对目前无线传感器网络常用的LEACH路由协议存在的簇首能耗过分集中、簇首分布不均衡问题,提出了改进的路由协议EEACRA,在总结、分析LEACH路由协议现有问题的基础上,给出了EEACRA路由协议的簇首选取门限值、簇首位置调整算法和基于能量代价最小的簇间多跳路由算法的实现方法,同时给出了具体的实现EEACRA协议的工作流程和关键算法。在MATLAB环境下对LEACH路由协议和EEACRA路由协议进行了仿真,对比了不同能耗降低措施对网络能耗降低的贡献。结果：仿真结果表明EEACRA路由协议的网络稳定期较LEACH路由协议有较大的改善。结论：证明了改进的路由协议EEACRA可以有效地提高网络的稳定期。     

基于太阳能光伏的无线户外环境监测系统设计

设计了一种采用太阳能供电模式的无线户外环境监测系统;该系统由终端节点,ZigBee-GSM网关和上位机数据存储中心组成,集成ZigBee和GSM无线通信,根据用户发送的短信指令控制终端节点数据采集的通断,同时用户发送短信指令远程查询户外环境的重要信息;针对户外环境因子的特点,选用工业级、灵敏度高的传感器,对户外不同位置的PM2.5浓度和紫外线指数进行测量,测量结果既可在上位机实时显示和存储,也可以由ZigBee-GSM网关通过SIM900A模块发送至移动终端;户外测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输可靠,能快速地实现远程遥测功能,为户外环境远程监测提供了一种技术手段。     

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。     

能量均衡的AD Hoc网络路由协议研究

传统的AD Hoc路由协议由于节点的能量不均衡,导致网络耗能较大,减少了网络生命周期。从能量均衡角度提出了一种能量优化的Ad Hoc网络路由协议（EOARP协议）,通过引入公共经济学中洛伦茨指数法来衡量网络的能耗均衡,结合节点通信繁忙程度、节点剩余能量等因素建立代价函数,选择剩余能量相对较高,通信繁忙程度较轻的路由链路,从而达到均衡网络的目的。仿真结果表明,EOARP协议在数据传输性能、能量均衡、以及网络节点剩余能量等方面指标均有较大改善,有效地延长了网络生命周期     

基于WEB的ZIGBEE无线医疗监测系统

为了便于医护人员对病人所在位置信息的实时监测,系统基于Web和Zigbee技术,采用软、硬结合的开发方法,设计了一种实用的便于医生使用的无线医疗监测系统。系统硬件部分使用CC2430/31芯片,软件使用IAR Embedded Workbench编写代码实现Zigbee无线通信功能对病人所在位置进行定位,通过串口数据检验定位结果与实际位置基本相符。Web部分使用B/S模式通过PHP语言控制服务器端程序的网站,使用phpmyadmin和Dreamweaver CS5编写代码实现了网站对定位坐标数据的存储和定位图像的显示。本系统在国内监护病人方面实现了创新,为医护人员对病人的护理提供更有力的保障。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

基于RFID和低占空比机会路由协议的冷链物流监控系统设计

针对现有冷链物流监控系统往往侧重于系统软硬件设计或仅对感知层获取的数据进行压缩融合处理,没有考虑到可靠、节能和短路径路由协议的设计,设计了一种基于RFID和低占空比机会路由协议的冷链物流监控系统;首先给出了系统总体结构框图,并对各组成部分即RFID标签,标签阅读器、节点和汇聚节点均进行了硬件设计,然后,设计了一种基于低占空比休眠机制的机会型路由协议,通过汇聚节点广播Hello数据包确定数据传输方向和邻居候选节点集,在此基础上进一步通过预测候选节点在某时刻的状态来确定是否为最终的候选节点获得转发机会;通过部署实验进行测试,结果证明文章设计的系统能实时有效地对冷链物流系统进行有效监控,较其它方法,具有数据传输路径短、数据包到达率高和数据延时短的优点,具有较大的优越性。     

一种基于网格的无线传感器网络动态分簇路由协议

无线传感器网络是一种资源受限的网络,特别是在供能方面,为提高网络生存时间,提出了一种基于网格的无线传感器网络动态分簇路由协议,虚拟网格可以根据局部的信息动态的调整簇的大小,达到节省能量的目的;采用唯一簇头选举法(unique clusterhead election method)产生簇头,确保每个虚拟网格内只有一个簇头,并在恰当的时候才更换簇头;仿真实验和分析表明,该协议有效地平衡了整个网络的能量消耗,并显著地延长了网络的生存时间。     

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.     

基于zigbee的养老院健康监护系统设计

针对养老院老人的监护需求,本文提出一种基于ZigBee无线通信技术的养老院健康监护方案,设计一个经济实用的低功耗ZigBee无线监测系统。系统各个节点以CC2530为核心,通过控制Pulse Sensor脉搏传感器、DS18B20体温传感器、XGZP6847血压传感器,采集老人的生命体征数据。数据通过监护中心进行监测与分析,如果超出健康范围,系统将进行语音提示并通知护工。实验表明该系统可以有效提高养老院的监护水平。     

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。     

基于PLC与ZigBee的室内环境监控系统设计

环境监测点位具有分布范围广、点位多等特点,建立一套基于无线传感网络的环境实时监控系统,实现对区域内环境要素的在线监控,对及时掌握环境状况及有效控制环境污染的扩散有着直接而重要的作用;以CC2530芯片为核心构建ZigBee无线传感网络,并通过主控制器PLC将采集的数据进行分析与处理;利用主协调器及PLC将接收的监测数据传至上位机进行实时显示,由监控平台,结合红外收发器完成对外部设备的远程控制;上位机采用Wincc组态软件,结合西门子精智面板提供优异的人机交互界面体验;通过实验测试表明,该系统可实现大范围的室内环境参数的采集和传输以及远距离监控功能,且具有安装方便、扩展性强等特点,适用于需进行统一管理的智能楼宇建筑。     

基于无线传感器网络及GPRS的水质监测系统设计

提出了一种基于ZigBee无线传感器网络和GPRS技术的多参数远程实时水质监测系统。无线传感器网络以CC2430通信模块为核心。传感器节点采集到的数据经路由节点汇总至协调器节点,通过GPRS模块及时远传至监控中心。设计信号调理电路,将传感器电极输出的微弱电信号进行放大、滤波。采用时间同步机制实现网络节点的同步唤醒,大幅提高网络的稳定性。对系统进行了多天连续测试。通信距离为100米时,网络的平均丢包率低于1%。pH值、溶氧度的平均相对偏差低于1%。测试结果表明,系统具有灵活、实时性好、准确性高、稳定可靠等优点,具有很强的实用价值。     

基于相关性原理起重机负载电机监测系统设计

对起重机负载电机进行了研究,采用西门子公司的S7-200 SMART PLC采集负载电机的机械振动信号,通过工业Wi-Fi无线模块以无线数据包的形式将采集的数据汇总到上位机LabVIEW监测平台。上位机的LabVIEW监测平台对电动机振动信号进行相关性和频谱分析,将实时振动数据频谱信号和已知常见负载电机的轴承外圈故障、轴承内环故障和滚子故障三种典型的故障状态频谱信号进行相关性运算,得到实时信号与已知状态的相关系数;提出了以相关系数作为故障诊断判定阈值的方法进行故障诊断,实现了对起重机状态进行监测以及监控信息发布。     

基于Socket通信的工业机器人监控系统研究

针对Epson-G6和Staubli-TX90工业机器人,研究一种基于Socket通信的工业机器人监控系统。系统分为本地监控端和Web远程监控端。基于TCP协议和Socket通信技术,编写了机器人控制器服务端程序和MFC类库开发的客户端程序,客户端分为通讯功能模块,末端坐标轨迹存储模块和基于OpenGL类库的运动姿态展现模块。在此基础上, 基于J2EE架构和WebSocket通信协议编写了Web远程监控端程序,分为用户管理模块和实时监控模块。系统实现了机器人末端坐标轨迹的采集并远程存储至PostgreSQL数据库,同时通过逆运动学计算展现了机器人三维运动姿态,并在Web页面以动态曲线方式监控机器人的末端坐标轨迹。