無線傳感器網絡綜述范文第1篇
摘 要：生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法是以無線傳感的網絡安全分析為基礎提出的一種新型的網絡安全算法，這個算法結合了生物免疫原理，并建立起入侵特征庫，這樣安全系統就具備了學習和記憶功能，并可以利用粗糙集來改善無線傳感器網絡信息的不完整性和不確定性。在網絡運行時，這種算法將提高入侵檢測率。該文將詳細介紹生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法的結構、入侵特征庫的建立過程以及生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法的具體分析，研究這項算法對提高網絡安全的實際意義。
關鍵詞：生物免疫原理 新型無線傳感器網絡 網絡安全算法
隨著時代的進步和科技的發展，無線傳感器網絡被運用到了更多的領域當中，包括地震預測、氣候預測、環境監控、軍事監控等，在地下以及外層空間的探索中也開始廣泛地運用到了無線傳感器網絡。但是由于對安全的要求非常高，之前無線傳感器網絡在安全性方面一直都面臨著巨大的挑戰。
1 生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法的結構
根據無線傳感器網絡的發展現狀，并結合其對安全的要求，基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法的結構包含了四個層次。
偽裝和防篡改層次。這一層次處于最外層，通過硬件設計的方法得以實現。在節點的硬件設計時，運用偽裝和防篡改的機制可以有效降低節點暴露和被策反的可能性。
全局密鑰加密層次。這一層次處于安全體系結構的第二層，使用了簡單的成熟的加密算法，可以有效彌補無線傳感器網絡中的信息容易被竊聽的缺陷，同時能夠防止節點被策反后變成具有更強破壞力的內部攻擊。
已知入侵識別層次。這一層次處于安全體系結構的第三層，它通過模擬生物先天性的免疫系統，可以分析并提取出已知的網絡入侵模式，并建立起網絡入侵的特征庫。
未知入侵識別層次。這一層次位于安全體系結構的最內層，它通過模擬生物適應性的免疫系統來對新的網絡入侵模式進行識別和學習。
2 建立入侵特征庫
該文將通過使用粗糙集理論來建立入侵特征庫，具有的特征包括了節點發送報文時的頻率、報文的長度、報文的源地址、報文的目的地址以及不同類型的報文所占的比例等等。由于外形傳感器網絡的結構高度分散，而且負載也極為不均衡，所以在獲取實驗的數據時一般會花費較多的時間，而且獲得的樣本不夠完整和精確，數量也有限，但是使用粗糙集理論就能夠改善這些缺點，該文將利用這一理論來進行無線傳感器網絡安全算法的研究。
3 生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法分析
3.1 算法描述
（1）在一個檢測周期內收集節點獲取的數據，對數據的特征進行提??；（2）對獲取的數據集按屬性進行整理，通過約簡入侵檢測屬性，將冗余的入侵屬性去除；（3）檢測網絡的運行，如果運行正常那么就在下一個檢測周期當中再次進行檢查，而如果運行存在異常，那么就通過與特征庫中的數據相對照來查找是否存在異常特征，如果存在，那么就按照現有的方式進行隔離、消除入侵的節點，如果特征庫中不存在該異常特征，就要對其進行分類，并判斷BND（X）是否小于閾值T0或者為空集，如果不是，那么就使X=BND（X），重新進行分類。
3.2 分析檢測入侵的能力
通過仿真比較，基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法在使用前后的檢測情況如表1所示。
從表1中可以看出，使用基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法之后，入侵的檢測率得到了明顯地提高，而且對于多數的網絡入侵都能夠進行有效檢測，但是由于網絡入侵的方式、性質包括環境都不盡相同，所以這種算法對于每一種攻擊檢測率的提高程度也不太一樣。比如對于普遍存在的Dos攻擊，該算法提高了對其的檢測率，但是由于受到了軟件、硬件、資源等多種因素的影響，在檢測時還是存在著一定的漏檢率和錯檢率。而Sybil攻擊用現有的檢測方式較難在無線傳感器網絡中檢測出來，但是通過基于生物免疫原理的新型無線傳感器網絡安全算法，對信息進行監測和決策，較好地控制了身份和節點之間的對應關系，從而有效地檢測出了Sybil攻擊，檢測效率有了明顯提升。
參考文獻
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無線傳感器網絡綜述范文第2篇
摘 要：近年來，隨著研究的深入和相關硬件技術的發展，無線傳感器網絡在實際應用中得到越來越多的部署，并逐漸滲透到軍事探測、資源保護等數據敏感領域。無線傳感器網絡的安全性是這些應用得以實施的重要保障，它使得無線傳感器網絡能夠排除攻擊者的干擾，正常地與用戶進行交互，為正確決策提供數據依據。然而，由于無線傳感器網絡中節點受能量、存儲空間、計算能力和自身安全的限制，使得保證無線傳感器網絡的安全性成為了一個巨大的挑戰。如何根據無線傳感器網絡的特點，制定出高效的安全協議，成為了當前的研究熱點。
關鍵詞：無線傳感器；網絡安全；應用技術
1 攻擊方法和防御手段
擁塞攻擊是指攻擊者在知道目標網絡通信頻率的中心頻率后，通過在這個頻點附近發射無線電波進行干擾。防御的辦法是在檢測到所在空間遭受攻擊以后，網絡節點將通過統一的策略跳轉到另外一個頻率進行通信。
碰撞攻擊是指敵人在正常節點發包時同時發送另外一個數據包，使得輸出信號會因為相互疊加而不能夠被分離出來。防御的方法是使用糾錯編碼來恢復收到的出錯數據包，使用信道監聽和重傳機制來避免數據包對信道需求的沖突，并在沖突后按照某種策略選擇數據包的重傳時間。
丟棄和貪婪破壞是指惡意節點被當成正常的路由節點來使用時，惡意節點可能會隨機丟掉一些數據包；另外，惡意節點也可能將自己的數據包以很高的優先級發送，從而破壞網絡的正常通信。為了解決這個問題，可用身份認證機制來確認路由節點的合法性；或者使用多路徑路由來傳輸數據包，使得數據包在某條路徑被丟棄后，數據包仍可以被傳送到目的節點。
泛洪攻擊是指攻擊者不斷地要求與鄰居節點建立新的連接，從而耗盡鄰居節點用來建立連接的資源，使得其它合法的對鄰居節點的請求不得不被忽略。解決這個問題可以采用客戶端迷題技術。它的思路是：在建立新的連接前，服務節點要求客戶節點解決一個迷題，而合法節點解決迷題的代價遠遠小于惡意節點的解題代價。
3 熱點安全技術研究
3.1 密碼技術
目前評價密碼技術是否適合無線傳感器網絡的標準是密碼算法的代碼長度、數據長度、處理時間和能量消耗量。對稱密鑰算法與不對稱密鑰算法相比具有計算復雜度低、能量消耗小的特點，因此一直被當作無線傳感網中的主流密碼技術。
3.2 密鑰管理
WSN中節點之間的位置關系無法在部署前確定，并且網絡拓撲不穩定，使得傳統的密鑰管理技術無法有效地運用于WSN。由于對稱密鑰算法在計算復雜度和能量消耗方面的優勢，目前絕大部分密鑰管理技術的研究都是基于對稱密鑰機制的。下面將對當前流行的密鑰管理技術進行分類介紹：（1）預共享密鑰模型和非預共享密鑰模型。預共享密鑰模型是指節點間的共享密鑰在節點布置前就已經確定。非預共享密鑰模型是指節點間的共享密鑰在節點布置后通過協商機制確定。非預共享密鑰模型符合WSN中節點相對位置一般無法在布置前預知的特點，因此更適合WSN。后面介紹的密鑰管理技術都屬于非預共享密鑰模型。（2）概率性和確定性。如果密鑰共享成功與否是以一個可計算的概率提出的，則它屬于概率性密鑰管理技術。確定性密鑰管理技術是指忽略信道出錯等物理因素，兩個需要交換數據的節點之間在理論上一定可以生成一個共享密鑰。
3.3 安全路由
普通的路由協議主要是從路由的高效、節能來考慮問題，一般沒有關注路由中的安全問題，很容易受到各種攻擊。例如，GEAR路由協議的正確執行需要在鄰居節點間交換位置信息，而惡意節點可以通過廣播虛假的位置信息來把自己放到數據包傳輸的路徑上。一旦惡意節點參與數據包轉發，它可以執行選擇性轉發等多種攻擊。
3.4 數據的安全聚合
安全數據聚合的目標是盡可能地排除虛假數據對聚合值的影響。為了實現這個目標，安全數據聚合需要在普通數據聚合的基礎上引入各種安全技術來保證數據的完整性、秘密性和可認證性，甚至需要引入惡意節點識別機制。
3.5 入侵檢測
簡單的密碼技術僅僅能夠識別外來節點的入侵而無法識別那些被捕獲節點的入侵，因為這些被捕獲節點和正常節點一樣具有加解密和認證身份所需的密鑰。目前的研究主要是針對被俘節點的入侵，按研究目的可以分為虛假數據識別和惡意節點識別兩類。
3.6 信任模型
信任模型是指建立和管理信任關系的框架。信任模型可以用來解決許多其他安全技術無法解決的問題，例如鄰居節點的可信度評估、判斷路由節點工作的正常與否等。
3.7 應用相關的特殊安全問題
有的安全需求是某類應用所特有的，是基本的加密、認證等安全技術無法解決的，其解決需要特殊問題特殊分析。Ozturk等提出的熊貓保護問題就提出了一類特殊的安全需求，即如何保護源節點位置的秘密性。他以WSN在熊貓檢測系統中的應用為例，假設偷獵者可以在基站對無線信號的方向和強度進行分析，從而反向追蹤到上一跳的轉發節點。這樣，偷獵者就可以不斷重復反向追蹤過程，直到追蹤到熊貓的位置。Ozturk等首先基于泛洪路由協議對該問題的嚴重性進行了分析；然后給出了泛洪路由協議下該問題的解決方案：概率泛洪法、假源法和分邊概率泛洪法；最后說明其它路由方式下該問題更加嚴重。
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無線傳感器網絡綜述范文第3篇
摘 要：無線傳感網絡技術是具有交叉學科性質的高科技技術，可以被廣泛的應用在醫療衛生、國防軍事、交通管理、災害預測、橋梁檢測、制造業、環境科學、城市信息化建設等領域。結合現代農業實際要求，將無線傳感網絡與現代農業結合，提出了基于無線傳感網絡的智能監控系統方案，用基ZigBee協議的CC2530芯片作為傳感器節點和網關/匯聚節點，進行參數的采集、傳輸、匯聚和融合，結合數據庫技術和專家決策系統，以實現農業生產的自動化和精細化。
關鍵詞：智能農業；監控系統；無線傳感網絡
一、背景分析
傳統的農業需要花費大量的勞動力進入到田間地頭勞作，澆水施肥，耕地等等。不能更合理化的利用有限的資源創造更大的財富，很多時候反而浪費了資源。智能農業產品通過實時采集溫室內溫度、土壤溫度、CO2濃度、濕度信號以及光照、葉面濕度、露點溫度等一系列環境參數，自動開啟或者關閉指定設備?？梢愿鶕脩舻男枨?，隨時進行處理，為農業綜合生態信息的自動監測、對環境進行自動控制和智能化的管理提供了科學依據。方便人們對農田里的作物進行科學化管理，在第一時間了解它們的需求，極大的提高了資源利用率。傳感技術為傳統農業帶來了革新與飛躍發展，成為了未來新型農業發展的必然趨勢。
二、智能農業監控平臺功能需求
為了方便管理人員對傳感器傳輸過來的數據進行實時的監控，分析。具體功能：
（1）實現對農田里溫度、濕度、光照、主要生長營養素等的數據采集。
（2）實現對傳感器傳來的數據進行實時采集、監測、查看。
（3）對超過設定閥值的異常數據進行報警，并能將數據發送到手機，方便遠程管理。
（4）對所有采集的數據進行存儲，生成曲線圖，方便管理和分析。
（5）可以隨意調用查看歷史數據，并進行分析，根據分析結果實現自動灌溉。
三、無線網絡的組成及其實現的核心技術
傳感器網絡系統通常包括傳感器節點、網關/匯聚節點Router和管理節點。
（一）網關節點。負責對各節點傳感器數據的采集、處理以及和外網通信，作為數據采集的傳感器節點響應相應的網關請求，搜集周圍信息，如溫度、濕度，光照等；同時還要兼具有路由功能，依據一定的路由協議直接或者通過作為多跳中轉的節點中傳輸到sink節點，再借助臨時建立的sink鏈路把整個區域內所監控的數據傳輸到遠程中心。
（二）傳感器節點。采集的監測數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸的過程中監測數據被多個節點處理，經過多跳后路由到匯聚節點，最后通過互聯網到達管理節點。傳感器節點之間通信采用的是基于Zigbee技術的CC2530芯片實現。ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的一種短距離的無線通信技術，具有低功耗、低速率、低成本、低復雜度等一系列特點。Zigbee遵循開放系統互連參考模型，協議棧包括物理層、媒質訪問控制層、網絡層和應用層，支持自組織網絡技術。CC2530是TI公司生產的一款基于具有SOC，支持IEEE802.15.4、ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE標準，具有較高的無線接收靈敏度以及抗干擾性能，其傳輸的距離大于75m，最高傳輸速率可達250Kbps。
（三）管理節點。用于動態的管理整個無線傳感器網絡。傳感器網絡的所有者通過管理節點訪問無線傳感器網絡的資源。
（四）監控系統軟件。采用模塊化設計，VC++6.0軟件編寫，采用數據庫方式實現數據存儲以及讀取，并相應的對參數進行控制。系統可分為登陸模塊、通信模塊、數據顯示模塊、數據庫修改及管理及查詢模塊、專家決策系統和控制模塊（主要用于控制自動灌溉等技術的實現）。
四、參數設置
農業中檢測的參數主要有土壤溫度、土壤濕度、光照度、CO2、土壤水分、土壤養分以及各種被控對象的開關量等。不同情況下不同，具體如下所示：
（一）溫、濕度節點：用于溫、濕度監測，溫度傳感器選用DS18B20，測溫范圍為-55℃～+125℃，分辨力最高達±0.0625℃，精度±0.5℃，響應時間<1s。濕度傳感器的選擇頻率輸出濕度模塊HF3226（用濕敏電容HS1101制造），寬量程：10～95%RH，體積小，性能穩定，工作溫度范圍–40～80℃，精度±5%RH，比例線性的頻率輸出。
（二）光照度、CO2節點：傳感器采用PD-LL，精度：±2%，測量范圍0-20000lux。CO2傳感器選擇TGS4160（固態電化學型氣體敏感元件），測量范圍：0～5000ppm；加熱器電流：250mA；加熱器電壓：5.0±0.2VDC；加熱器功耗：1.25W；溫度：-10～+50℃。
（三）土壤溫度、養分、水分節點：土壤水分傳感器選擇AQUA-TEL，測量各種土壤的單位體積含水量，測量范圍：0-100%，誤差<3%，重復性誤差<1%；土壤養分測定包括土壤有機質、pH值、氮、磷、鉀pH值以及交換性鈣、鎂的檢測，可采用離子、生物傳感器。
五、結束語
無線傳感器網絡技術融合了傳感器技術、計算機技術和網絡通信技術。各傳感器分工合作，自主組網，網絡拓撲動態變化。具有隨機部署、分布式結構、自組織、智能型、成本低、環境適應性強等等特點。將無線傳感網絡技術應用于農業經過近幾年的研究已經接近成熟，并且將在以后的飛速發展下為世界帶來更多好處。如果對傳感器節點加以修改，按照自己的需求重新配置，可將其應用于更多方面，如環境監測、醫療事業、工業自動化等領域。
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無線傳感器網絡綜述范文第4篇
1 基于行波的無線傳感器網絡時間同步方案
基于行波的無線傳感器網絡同步方案中同步裝置的硬件原理如圖1所示。
行波傳感器是由一根截面均勻的環行鐵鈷鎳合金材料上均勻密繞若干層線圈而成。測量導體位于行波傳感器的大環行線圈內, 與二次線圈沒有直接的電位聯系。為消除大線圈所交鏈的磁鏈影響, 線圈繞成偶數層, 并使相鄰兩層線圈的繞制方向剛好相反。行波傳感器輸出信號經行波傳感器副邊并聯的避雷器及TVS (Transient Voltage Suppressor) 限壓后, 由電阻分壓電路分壓, 輸出-2.5V~2.5V的行波信號接入到ATmega1281的模擬比較器接口PE2和PE3, 通過模擬比較器的輸出來捕捉行波信號。
2 時間同步機制
為了節省無線傳感器網絡的能量損耗, 應用在電力系統中的無線傳感器節點在通常情況下不要求同步, 各個節點根據本地時鐘記錄無線傳感器節點的采樣數據信息。當電力系統發生線路短路故障時, 無線傳感器節點通過行波傳感器捕捉線路上的行波信號。當無線傳感器節點捕捉到行波信號時, 記錄該信號的本地時間。設節點u捕捉到行波信號的本地時間為tu0, 將tu0作為該傳感器節點的邏輯時間原點。這樣無線傳感器網絡中的各個節點就可以根據各個節點的邏輯時間原點進行時間同步。
當線路發生故障f, 在故障電壓UF的作用下, 會產生向兩端傳輸的行波信號。線路MN上行波信號形成的網格圖如圖2所示。
其中s、u、v和w線路上的無線傳感器節點, f為故障點位置。當故障發生后, 從f處產生的行波?u1經過節點v, u, s等節點到達M, 形成入射波, 行波到達M點會產生反射, 形成反射行波。同樣從故障位置產生的行波?u2經過節點w等節點到達N, 形成反射波, 反射波到達故障點位置會產生折射波, 經過v, u, s等節點到達M端, 同時會產生反射波, 返回N。
根據圖1的接線方式, 只有當PE2的電壓大于PE3的電壓, 無線傳感器節點才會捕捉到行波傳感器的行波信號。因此可以從圖2得到線路MN上的無線傳感器節點捕捉到行波信號的時間曲線 (時間曲線為網絡的邏輯時間, 零點位置行波信號產生時間) 為P-Q-G-H, 由此可以得到當線路MN內發生故障時, 線路MN上的任意兩個無線傳感器節點的最大同步誤差為:
當故障發生在線路MN外側時, 由于在線路中間不會發生行波的折射和反射, 此時, 無線傳感器網絡的最大同步誤差為線路兩端的無線傳感器節點, 最大同步誤差同樣為l/v。
3 基于行波的同步機制與其它同步機制的比較
應用于電力系統中的無線傳感器網絡和其它常規的無線傳感器網絡有顯著的差別:由于應用于電力系統中的無線傳感器節點布置輸電線上, 因此從拓撲結構上來看, 形成的無線傳感器網絡為一個帶狀分布, 節點布置的地理區域跨度大。這個明顯的分布特點決定了如果采用傳統的同步機制很難滿足要求。表1顯示不同的時間同步算法的性能分析。
在上述的幾種同步方案中, RBS用于多跳網絡時, 依賴有效的分簇方法, 保證簇之間具有共同節點以便簇間進行時間同步, RBS機制在多跳網絡中的誤差隨跳數的增加而增加。TPSN同步誤差不會隨節點的增加而增加, 但是與跳數距離成正比增長, 同時, TPSN的根節點通常需要GPS接收機, 以獲得準確的時間源。TPSN算法注意針對全局同步, 一次同步需要較大的能量損耗。LTS算法主要用于同步精度要求不高的全局同步。DMTS提高了對單向傳輸延遲的估計, 減少了系統能量開銷, 但是同步精度比RBS和TPSN略有下降。FTSP由于增加了對位偏移產生的時間延遲的估計, 比DMTS有更高的同步精度。
行波同步機制相對于其它的常規的同步機制來說, 具有以下優勢: (1) 可以實現大范圍的高精度的全網同步。在上述幾種同步方案中, 如果基于相同的實驗環境, 同步精度具有以下關系:T P S N>F T S P>R B S>DMTS>mini-sync>LTS[53~54]。TPSN的單跳同步誤差為16.9µs, 3跳同步誤差為23.3µs。行波單跳最大同步誤差為2.67µs (傳輸半徑為800米) , 3跳最大同步誤差為8µs; (2) 行波同步開銷非常低, 在同步過程中, 不占用信道資源; (3) 行波同步機制屬于硬件中斷同步實現方式, 但是, 與G P S相比, 它對硬件要求不高, 能實現全網同步; (4) 網絡只有在監測到一個事件發生時, 才進行同步, 可以有效節省網絡的能量損耗。
行波同步機制由于是利用電力系統的故障行波信號, 所以確定了該方案的應用范圍很小, 不具有通用性, 同時, 由于只有事件發生時, 無線傳感器網絡才同步, 網絡的同步周期很短, 如果需要分析通常情況下的數據信息, 只能根據節點的本地時間, 節點之間的同步誤差會隨著系統運行時間的增加而增加。
4 結語
本文在陳述了無線傳感器網絡的時間同步機制的主要考慮參數, 分析了影響時間同步的因素后, 利用饋線線路發生故障時會在線路上產生向線路兩端傳播的行波這一特點, 提出了利用行波的同步機制, 設計了一種新的無線傳感器網絡時間同步方案。仿真試驗結果表明, 該時間同步方案能夠滿足配電網饋線故障定位對時間同步性的要求。
摘要：本文基于應用于配電網饋線故障定位的無線傳感器網絡系統, 給出一種新的時間同步方案, 當饋線線路發生故障時, 在線路上會產生向線路兩端傳播的行波。利用故障時的行波信號, 設計了一種新的無線傳感器網絡時間同步方案。仿真試驗結果表明, 該時間同步方案能夠滿足配電網饋線故障定位對時間同步性的要求。
無線傳感器網絡綜述范文第5篇
Zig Bee是一種短距離、低速率、低功耗全新無線網絡數據通信技術, 具有協議簡單、成本低、擴展性好、組網容易等優點。本文主要針對井下無線傳感網絡部分進行設計, 關于中央數據采集控制中心部分的軟件編程不過多的討論。另外, 本文還討論了基于CC2431的定位節點的硬件和軟件的設計。
1 系統方案設計
本系統由數據采集網絡和中央信息采集控制中心兩部分組成, 其中數據采集網絡是采用TI生產的CC2430、CC2431設計的網絡節點, 采用基于IEEE802.15.4標準的Zig Bee技術進行數據通信的無線傳感器網絡, 它是由大量的無線傳感節點、匯聚節點數據傳輸模塊組成的分布式系統;中央數據采集控制中心由數據采集監控軟件、配置模塊、數據庫等部分組成。網絡的總體方案示意圖如圖1所示。
2 網絡節點硬件設計
無線傳感網絡的節點主要分有用于采集數據的傳感器節點, 路由節點和匯聚節點, 分別對應Zig Bee協議中簡單功能設備 (RFD) , 全功能設備 (FFD) 和網絡協調器;另外還有用于確定人員位置的參考節點和定位節點, 其中傳感節點主要用于采集瓦斯濃度和濕度;參考節點用于傳輸井下人員的位置信息, 定位節點又稱盲節點, 一般是由參考節點的位置來確定出定位節點的位置。本文中無線傳感網絡節點主要由TI生產的CC2430/CC2431片上系統和一些外圍輔助電路構成。
2.1 CC2430/2431片上系統硬件電路
系統節點主要分傳感器節點、路由節點和中心節點。節點主要由控制器和外圍輔助電路組成, 三類節點的中心處理器均由TI生產的CC2430組成, 輔助電路為控制器提供電源, 晶振, 數據采集等電路。由于節點的類型和功能不完全相同, 節點的硬件電路也不完全相同, 節點采用由CC2430組成的核心板和底版組成, 不同類型的節點的外圍電路會有差別。
2.2 傳感器電路
(1) 瓦斯傳感器:本文中采用U L-2 6 4, UL-264是一種實用的低功耗瓦斯傳感器具有性能優良、穩定可靠的特點。它的工作溫度低, 工作電流小, 元件壽命長, 不存在催化劑中毒現象, 在全量程內 (0~100%) 線性好, 且非線性誤差很小。UL-264的應用電路圖如圖2所示。
(2) 溫度傳感器:傳感節點的溫度采集采用MCP9700, 是低功耗、低成本的模擬溫度傳感器。MCP9700首先測量出井下工作環境的溫度信號, 并把溫度信號轉換為模擬電壓信號輸出, 存儲在CC2430的存儲器中, CC2430通過定時發送數據的方式或是通過超過閾值的方式把數據發送給路由節點或協調器節點接收如圖3。
(3) 串口通信電路:RS232接口是一種常用的用于與PC機或其它設備通信的接口, 一般采用SP3223E芯片就可以實現。
(4) 電源電路:本系統中的節點部分采用電池供電, 重要的節點將會采用雙電源供電。直流電源供電采用220V的交流變5V的直流電壓模塊, 然后將5V的直流電轉變為3.3V給節點供電, 本文中采用電平轉換芯片TPS7333Q來實現該功能。
2.3 射頻模塊
CC2430內置工業界領先的RF收發器CC2420, 具有高集成度、低成本、低電壓、低功耗的特點, 能夠進行魯棒無線通信。
3 網絡節點軟件設計
網絡節點的軟件開發是在集成開發環境IAR、物理地址修改軟件Smart RF04 Flash Programmer和Packet Sniffer等軟件開發環境的聯合使用過程中進行開發的, 主要完成網絡節點的初始化、網絡的建立、數據的采集處理等功能。
3.1 節點流程
(1) 傳感器節點流程:傳感器節點主要是采集煤礦工作環境的參數, 主要是瓦斯濃度和溫度。
(2) 路由節點流程:路由節點是網絡中的路由器, 主要負責數據的路由選擇和中繼一般由Zig Bee網絡中的全功能設備充當。
(3) 匯聚節點流程:匯聚節點主要負責接收各節點的數據, 并與井上無線或有線網絡建立連接。
(4) 參考節點流程:參考節點是一種已知靜態節點, 其坐標位置是固定的, 并且不參與定位計算, 可由CC2430或CC2431實現參考節點的定位部分流程。
(5) 定位節點流程:定位節點是一類移動節點, 可在參考節點包圍的區域內任意移動。定位節點通過接收定位區域內的所有參考節點的RSSI值后, 經過定位算法來計算其坐標位置, 定位節點由CC2431來實現。
3.2 協議數據幀
無線網絡的傳輸中主要是數據的傳輸, 數據主要采用數據幀的方式發送, 本文采用了成都某無線產品公司生產的Zig Bee協議分析儀分析了溫度傳輸時的協議幀的格式, 實驗環境時的溫度為25℃。數據幀傳輸的幀頭、幀尾, 校驗等都以16進制數據表示。
4 結語
本設計將瓦斯傳感器、溫度監測傳感器與定位節點相結合, 能將井下作業區的多種環境參數通過無線網絡傳送到救援系統, 從而實現實時監控。隨著信息技術的日益發展, Zig Bee技術將在煤礦安全生產中等工業安全生產中占據重要的地位, 無線傳感網絡的應用將提高系統的控制范圍、系統的靈活性, 尤其是Zig Bee定位技術將在煤礦救援方面發揮其獨特的優勢。
摘要：本文提出了一種基于ZigBee技術的無線傳感網絡系統設計, 完成了整個網絡的總體方案設計, 采用TI公司生產的CC2430/2431設計了多種無線傳感網絡節點, 給出了不同節點的硬件和軟件設計。
關鍵詞：ZigBee,無線傳感網絡,網絡節點
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無線傳感器網絡綜述范文第6篇
1 改進型智能無線載荷位移傳感器原理[1]
智能無線載荷位移傳感器是基于加速度二重積分得到位移量的原理來測量油井光桿位移量, 并直接把加速度傳感器、載荷傳感器與無線通信、電池供電、信號運算單元集成在載荷傳感器內, 實現載荷位移一體化無線示功儀 (見圖1~圖3) 。具體由載荷位移量采集傳輸和接收及數據輸出兩部分組成。
采集傳輸部分由信號采集單元、信號處理單元、無線通信單元、電池供電單元、能量管理單元五部分組成。通過載荷和位移信號的獲取、放大、濾波處理, 利用先進算法, 實現無線傳輸。
數據接收及輸出部分由無線通信單元、鍵盤顯示單元、存儲單元和數據輸出單元四部分組成。
2 改進特點及應用情況
智能無線載荷位移傳感器是采用一體化設計, 結構精巧, 安裝維護方便, 適應野外惡劣的自然環境, 適用于游梁式抽油機井和鏈條式抽油機井;成本投入少, 測量精度高, 抗干擾能力強, 運行穩定;它還具有很強的兼容性, 能與現有的遠傳系統對接, 并且能實現友好的人機交互。在遠傳系統故障的情況下, 可以記錄存儲多達2萬幅的示功圖數據, 與當前國內外同類研究、同類技術比較, 處于國內領先水平。目前, 智能無線載荷位移傳感器在油井安裝的45臺中, 它安裝維護便捷, 運行穩定, 數據精度高, 在現場應用中顯示了它良好的應用效果。
2.1 安裝維護便捷
由于智能無線載荷位移傳感器結構精巧, 體積小, 不需要線纜供電和傳輸信號, 適用游梁式抽油機井和鏈條式抽油機井, 安裝工藝簡單, 安裝、維修、維護均非?？旖?。
2.2 與現有的遠傳系統對接
智能無線載荷位移傳感器與現有的遠傳系統對接, 采集傳輸部分每10分鐘測量一次示功圖, 并將采集到的示功圖數據以無線傳輸的方式傳遞給數據接收及輸出部分, 通過遠傳系統將示功圖數據傳輸到基地服務器。
2.3 采集數據精度高
智能無線載荷位移傳感器適用不同沖程、沖次的采油井, 智能無線載荷位移傳感器具有運行穩定、測量精度達到0.5%的特點, 完全符合示功圖測量的精度要求。
3 結語
智能無線載荷位移傳感器的成功應用, 與其特有的優勢表明具有廣闊發展前景, 應用智能無線載荷位移傳感器所帶來的經濟效益和社會效益使其受到用戶廣泛的歡迎。但是, 智能無線載荷位移傳感器也需要不斷地完善和升級, 以使其更好地測量采集示功圖數據, 為油井測控系統提供數據支持, 從而更好地為油田的生產服務。
摘要：針對傳統示功圖分體式測量采集設備具有的安裝環節多、維護不便、測量精度不高等諸多不足, 整合改進成一種安裝簡單、維修和維護方便、測量精度高的智能無線載荷位移傳感器, 為建設數字化油田、及時采集油井動態資料, 判斷、制定和及時調整油井工作制度提供施工依據, 降低成本。
關鍵詞：示功圖,智能,載荷位移傳感器
參考文獻