传感器网范文（精选11篇）
传感器网 第1篇
1 模型的建立
由于传感网络的信号传输是不间断的、有规律的, 但是如果接地导体某处发生故障, 势必造成相对应的传感器节点的信号传输滞后。由于采样频率的限制, 表征在显示器上的信号传输不可能是直线形式。而且随着信号能量的削弱, 故障信号的频率会越来越小, 波长就会越长, 当波长无限长时, 信号在两点间的传播就几乎是直线传播了, 但这时候收集到的能量就很微小了, 所以也很难识别。不妨假设接地传感网络是由无数的小正方形组成的方形网络, 并且传感信号的传输是圆形扩散式的, 假设信号在网格内的运动曲线为y=f (x) , 信号在传输过程中, 在某一方向上, 传输圆在运动曲线上作无滑动的滚动, 与运动曲线只有一个接触点, 此时信号传输圆半径为R。滞后的故障信号P离圆心的距离为r。CP与圆相交于A, A为初始接触点。当圆运动θ角之后, 接触点移到A'处, 圆从C移到C'处, 故障信号从P移到P'处。
则运动曲线弧长为
从而可以解出圆心坐标
再令P'的坐标为 (x, y) , 则
其中θ是圆心角, φ是法线与竖直方向的夹角, 也是切线与水平方向的夹角, 称为方位角。由 (1) 式可得圆心角
根据导数的定义可得仰角
可以推知故障信号的轨迹方程为
如果y=0, 信号运动曲线是一条直线, 则f' (x) =0, φ=0, θ=x0/R, 故障信号的轨迹方程为:
可以看出, 当r=R, 式 (8) 是摆线方程。至此可以得出如下结论:信号在短距离和小范围内是完全直线传播的, 并且可以根据式 (6) 、 (7) , 通过一定的可行性假设计算出故障信号的运动轨迹, 从而实现对故障信号的定位, 这就转化成了无监督学习问题。
2 算例分析
某一110k V变电站水平接地导体组成的接地网, 埋深约0.7m, 面积即为电站的占地面积, 取其中约10m2进行模拟测试, 接地网传感器埋设示意图见图1。
假设传感器与接地网导体处于相同水平的位置, 则接地网导体与传感器处于相同的土壤环境, 可以认定从接地网导体上流散的电流都通过传感器的电极, 因此传感器可以完全传输接地网导体上的故障信息。
根据上面模型, 将图1量化, 可得各个传感节点的信息量需求以及所在的位置表。
根据位置表, 以及任意两点间的距离矩阵Aij。分析可以得到如下的第一条路线:从原点0出发, 与0最近的第一个点是1, 因此由1出发, 3是距离1点最近的点, 而且两处信息量之和为14, 小于每个节点的信息最大传输量, 可以继续指配。接着, 4是距离3最近的点, 而且3处信息量量之和为20, 仍小于w总, 还可以继续指配。在剩下未服务点中, 5距离4最近, 将其从大到小依次排列, 但超过上限的点舍去。再继续扩充, 发现就会超出“w总”这个上限, 因此选择返回, 所以0-1-3-4-5就为第一条路线所含有的传感节点。
插入到 (0, 1) 间, C总=7+4+5+1+4+9=30;
插入到 (1, 3) 间, C总=5+6+4+9=24;
插入到 (3, 0) 间, C总=5+4+4+11=24。
比较上述3种情况的增量, 插入到 (3, 0) 间和 (1, 3) 间增量最小, 考虑到下一节点插入时路程最小问题, 所以应当将4插入到送货点3和sink点0之间。接下来, 用同样的方法, 将5插到4和0之间, 能使该条路线总路程最小, 该路线总路程为3.2m, 历时1.96667s, 结果子回路为T={0-1-3-4-5-0}。因为网格平行于坐标轴方向, 所以它就是最优化路线。
3 结论
传感网、泛在网和物联网的比较分析 第2篇
摘 要：随着网络技术的高速发展，原本实现人与人之间沟通的互联网已不能很好的满足现代生活的需要，继而提出了传感网、泛在网、物联网这些新兴网络概念。但直至今日，这些概念仍没有公认的精准定义，造成很多人对概念的混淆误解。本文全面综述传感网、泛在网、物联网的概念内涵、关键技术、发展现状和三者间联系与区别。
关键词：传感网；泛在网；物联网
The comparision between Sensor network、Ubiquitous network and The Internet of things Abstract:With the development of network technologies,the communication between persons over the Internet cannot meet the demand of people.Therefore,some new concepts about network are raised,such as sensor network、ubiquitous network and the Internet of things.But to this day,there is no accurate definition for these concepts causing many people’s confusion about them.This paper gives an overall survey about the concepts of sensor network、ubiquitous network and the Internet of things, the key technology development, the present situation and the relationship and difference between them.Keywords: sensor network；ubiquitous network ；The Internet of things 泛在网
泛在网概念的引入源于上世纪90年代，首先由美国加州Xerox(施乐)公司Palo Alto研究中心首席科学家Mark Weiser博士在1991年提出。它的目标是使计算机融入人的生活空间，帮助人类实现“任何时刻（anytime）、任何地点（anywhere）、任何人（anybody）、任何物（anything）”之间的顺畅通信，也就是所谓的“4A”化通信。在这样的环境中网络互联不再局限于桌面，用户可以通过手持设备、可穿戴设备或其他常规、非常规设备无障碍地享用计算能力和信息资源。
泛在网并不是一个新的网络，它包含现有的电信网、互联网、以及未来的融合各种业务的下一代网络以及一些专用网络，接入技术涵盖宽带无线移动通信技术、光纤接入等，以及包含传感器网络和包括射频标签技术等近距离通信技术。它是在原有网络基础上，根据人类生活和社会发展需求，增加和拓展的应用网络。
“无所不在的网络”在部分国家已经从战略远景变为了现实，一些先导应用已经开始服务于社会、经济、生活的许多领域。日韩一些试点城市已经实现政府管理、金融服务、后勤、环境保护、家庭网络、医疗保健、办公大楼等领域的自动化以及信息化。
泛在网发展面临的难题：要如何建立一个分级的网络体系，用不同的网络结构，不同的网络技术，来区分实现不同的应用，并让网络互相协同，最后连成一个无所不在的网络应用。面对各种各样的设备物品如何联入网络，如何识别，信息如何高速传输。总而言之需要高度普及的先进基础设施和一个标准化体系保障U网络的可用性和互通性。
物联网
1999年由MIT提出，早期的物联网是依托RFID技术的物流网络，但随着技术应用的发展物联网的概念已被拓展。现今的物联网通俗的讲是把我们生活中的各类物品和它们的属性标识后连到一张巨大的互联网上，这使得原来只是人与人交互的互联网升级为连接世界万物的物联网了。通过物联网，人们可以得到各类事物的信息。对这些信息的提取、处理并合理运用将使人们的生产和生活都大受裨益。
物联网采用的关键技术是RFID电子标签技术。它以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的大型网络。物联网可分为感知层、传输层、应用层三层体系架构，所以全面感知、可靠传送及智能处理是物联网的三大核心能力。和传统电信网或互联网不一样的是，物联网在每一个层面上，都将有很多种技术可供选择。
作为计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮，物联网有望成为后金融危机时代经济增长的引擎。上世纪90年代克林顿政府的“信息高速公路”发展战略使美国经济走上了长达10年左右的繁荣；出于信息技术对经济的拉动作用，2009年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应，旨在找出美国经济新的增长点。相应地，随着温家宝总理的“感知中国”战略构想的提出，我国政府已经充分意识到物联网是信息技术变革的重大机遇，通过探索物联网核心理论问题，发展具有自主产权的物联网技术，推动我国在该领域的跨越式发展，具有十分重要的意义。
物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。已有的实际案例包括：
1.文献[2]开发了一套酒类信息系统。这套系统通过扫描酒类饮品的电子标签，利用手机或其它智能手持设备可以在网络上寻找并显示这一酒类的详细介绍和价格对比，方便用户采购。
2.文献[3]提出了对象识别系统。该系统通过摄像头取景，可以辨识出所拍摄景物并给予相关详细信息。该系统可应用在旅行和迷路情况下。
尽管发展物联网的呼声很高，也有了实际案例，但其发展仍面临许多急待解决的问题：现有的网络技术并不是针对物联网开发的。当大量标识和传感信息要接入网络时，需要研究更多IP（Internet Protocol，网际协议）需求与分配、有针对性的传输协议以及更灵活的频谱分配等课题，来面对物联网应用带来的大规模的数据。如果地球上所有的物体都被标识，它们的所有属性信息都转变为数据在互联网中流通，那将给现有的网络在数据的管理与处理上带来许多新的挑战。比如必须建立大规模数据中心，数据在市场上的运行模式需要数据运营商来运作，针对物联网的搜索引擎将被开发。传感网
传感网是利用各种传感器（光、电、温度、湿度、压力等）加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络, 是由多个具有有线/无线通信与计算能力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网络系统，它一般提供局域或小范围物与物之间的信息交换。是物联网末端采用的关键技术之一。
传感网可以简单看成是由传感模块和组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知信号，并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪根树木。
当前实际传感网可以达到的规模和运转寿命与当初传感网被提出时的目标相去甚远。主要的困难有以下3个方面：
第一，传感网传输和感知两大功能不匹配。易感不易传，易传不易感。这个根本矛盾直接导致传感网无法满足真实应用领域的感知需求。第二，网络管理困难。与传统企业网络和互联网的节点不同，传感器节点经常处在恶劣环境当中，风吹日晒，雪打雨淋。同时传感器节点的通信和计算资源极端有限，传统网络上类似SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）类型的Agent汇报机制无法有效支持。第三，大多数现有研究工作都基于理想化的模型假设。由此产生的研究成果一旦应用于大规模系统，就会立刻显现出与实际情况之间巨大的落差，因此这些模型无法直接应用于指导和仿真实用系统。种种原因让传感网的发展面临诸多的挑战。三者联系与区别
如果要描述三者的关系，可以简单的说传感网是物联网的子集，物联网是泛在网的子集。传感网与物联网相比，传感网更强调感知能力，而不注重对物体的标识和指示。物联网则强调人感知物，强调标识物的手段，除传感器外，还有射频识别装备、二维码、一维码等。两者出发点和侧重点虽不完全一致，但其目标都是突破人与人通信的模式建立物与物、物与人之间的通信。物联网的概念相对比传感网大一些。此外，在人为参与度方面也有不同，物联网是规模化的信息整合，一般还是需要人的参与和主动搜索。而传感网几乎无需人工参与。
物联网与泛在网相比，当前物联网主要是在美国和欧盟进行研究应用，泛在网主要在日本和韩国。物联网的核心在于实现物与物和物与人之间的通信，而“泛在网络”将帮助人类实现“4A”化通信。泛在网可以认为是信息社会发展的愿景和蓝图，具有比“物联网”更广泛的内涵
三者既相互区别，又相互联系，没有一个严格的界限。泛在传感网(USN，Ubiquitous Sensor Networks)就是一个很好的例子。该概念出现于2008年2月ITU—T的研究报告“UbiqUitous Sensor Networks”。该报告提出了USN的网络体系架构，该架构将SN自下而上分为5个层次，即底层传感器网、USN接入网、USN骨干网、USN中间件及USN应用平台。底层SN由传感器、执行器、甚至RFID等各种信息传感执行设备组成，负责对物理世界的感知与反馈；USN接入网实现底层传感网对上层基础骨干网的连接，由网关、Sink节点等组成：USN基础骨干网仍由互联网等各类网络构建；USN中间件执行处理、存储传感数据，并以服务形式提供对各类传感数据的访问；而USN应用平台实现各类传感网应用的技术支撑。概念的提出既拓展了传感网的范围，也强化了泛在网的内涵。参考文献：
无线传感网数据传输 第3篇
互联网时代下，无线传感器网络快速发展，被广泛应用到国防、电力、能源、农业等多个领域，凭借自身成本低、自组织性等优势无线传感器网络受到了广泛关注。但随着其在实践中的应用，无线传感器网存在节点有限等缺陷，保持网络对于数据感知准确性成为无线传感网络发展的重要问题。文章结合无线传感网构成及特点，从关键技术等角度对无线传感网数据传输进行探讨，希望人们能够进一步了解无线传感网。
随着微传感技术、射频技术等技术不断发展，信息产业进入到无线传感器网络改革的第三次浪潮当中，对人类社会产生了深远影响。在无线传感网络支持下，人与人、人与物之间沟通日渐便利，使得智慧地球成为现实。由传感器节点构成的无线传感器网络，通过节点之间的相互协作，能够为数据传输提供了极大的支持。
无线传感网概述
无线传感网体系结构可以分为网络结构、硬件及软件环境。一般来说，无线传感网络结构是由传感器、汇聚及管理三个节点构成。节点是传感网络中最为重要的内容之一，其负责信息的收集和发送，且是信息的路由载体。通过互联网等途径，能够实现与外界环境的信息沟通和交流。硬件环境是由硬件结构组成，如传感器、数模信息转换器、存储器、射频模块以及为网络节点提供电能的电源模块等多种设备。而软件涉及现有的嵌入式系统，如VxWorks、WinCE及QNX等。
相比较其他网络，无线传感网在实践应用中具有独特性，如规模化特点，传感器的节点数量非常庞大，能够达到上万之多，对载体面积要求较高，如果在空间不大的载体上进行密集部署，需要允许大量冗余节点。动态性特点，传感网是一种拓扑结构，由于传感网络中的传感器、感知对象等都具备移动特点，因此要求传感网络具备适应的动态系统可重构性。数据特征性，网络中的设备是整个网络的唯一地址标识，要想访问互联网中的资源，需要将地址作为中心构建网络。
无线传感网络数据传输
关鍵技术。网络协议是无线传感网的核心，通过MAC协议和路由协议，能够进行具体、详细的数据传输。正因如此，协议赋予了节点计算、存储等多项能力，但也在一定程度上增加了网络协议设计难度。网络安全能够保证数据传输安全性、任务执行机密性，提高对数据的处理水平。拓扑控制是无线传感网的关键技术，能够减少节点能量，且能够提高网络延时。除此之外，时钟同步、定位技术等也是传感网数据传输的重要技术之一，如定位技术能够对节点的位置信息进行定位，使得节点能够进行随机部署。在具体应用中，传感网与分布式数据库具有相似之处，能够对网络数据进行高效管理，为数据传输构建和谐的外部环境。将关键技术有机整合到一起，为数据传输奠定坚实的技术基础。
数据采集。无线传感网最简单的采集方式是将采集到的数据定期发送到基站，基站进行离线处理。节点不会对数据信息进行处理，仅负责信息收集和发送任务。但是这种传感器节点能耗具有有限性，无法满足人们日渐提升的信息采集需求。对于大规模、高密度布置的无线传感网，这种网外离线数据采集方式，通信开销较大，对电能消耗过度，在一定程度上增加了信息传输成本。因此在具体应用中，要尽可能减少节点数量，以此来延长无线网络寿命，避免节点之间的互相影响，最大限度上提高节点通信量。此外，还有一种基于模型的数据采集，通过有效的数据维度，将信息发送到基站，发送的信息并非实际测量值，而是一组权值，与实际数据比较来看，需要发送系数、权值的数量较少，通过分布式处理方式，能够避免资源受限的限制。因此，还应对分布式感知数据建模问题进行关注，突破资源限制。
数据传输。无线传感网数据传输建立在路由、传输协议基础之上，底层为802.11无线网络协议。大规模无线数据网络回收过程中，可以将其中的节点划分不同的子网络，以此来拓展无线传感网覆盖范围。针对无线传感网的系统架构，当主网络无法满足需求时，可以转移到子网络上进行回收。具体来说：
首先，回收协议栈。传感节点路由组网，能够在很大程度上确保数据传输可靠性，通过树路由协议，能够对网络层进行子网组网及数据包路由转发，且提高传输层协议的控制，促使其能够在应用层完成传输任务。
其次，MESH传输。该回收方式与上一种方式有所差别。MESH网络回收建立在MESH-CA协议基础之上，子网SINK节点子网能够接受节点数据包，并将网关节点有机整合，实现主体之间的通信，最终将数据发送到服务器。
最后，上位机软件。这种方式能够真实、全面的反映拓扑结构，且能够保存回收的数据信息，满足用户需求。通过多条组网，能够将上位机软件与SINK节点相连接，实现通讯目标。在系统运行过程中，用户能够通过SINK节点接收子网数据节点，且对数据进行显示和回收，提高通信有效性。
传感器网 第4篇
无线传感器网络 (WSN) 作为全球高科技产业之一, 已经在军事、环境监测、智能家居等领域得到了广泛应用[1]。由于WSN通信方式具有组网灵活、安装维护方便、不受布线限制、升级扩展简单, 节点可部署于恶劣环境等优点, 可将其应用于配电网的数据采集, 作为现有配电网通信主系统的有效补充, 对于提高配电网自动化水平具有重要意义。
1 配电网通信方式的现状
现有通信方式对于提高配网自动化水平发挥了重要的作用。然而, 面对下一代智能电网, 却不能很好地满足其内在需求, 主要体现在如下方面。
1.1 通信方式不适合智能电网的发展要求
公用电话交换网因调制解调器的时延性、公网数据的实时性和安全性得不到保障;采用光纤通信时, 只要光缆上的任意一点出现断裂将造成通信中断, 且检修周期长, 对于偏远的地区, 通信成本较高;GPRS/CDMA通信会存在数据采集盲区, 且用电高峰期与通话高峰期重合几率大, 使得带宽不够稳定, 借助于公网, 数据安全性不够;电力线载波通信受电网谐波干扰较大, 跨变压器区域通信较复杂;无线数传电台需要根据实际情况选架设天线, 配备专门的维护人员, 受到主站轮询机制的限制, 大大影响了系统采集数据的及时性, 且需向无线电管理部门交纳频点使用费[2]。
1.2 不便于灵活组网和网络扩展
由于配电网设备多、分布广, 现有通信系统的处理能力有限, 扩展性和可维护性较差。虽然局部的自动化程度在不断提高, 但由于信息的不完善和共享能力的薄弱, 使得配网中的多个自动化系统是割裂的、孤立的, 不能构成一个实时有效的整体。系统内部缺乏信息共享, 造成多个信息孤岛。另外, 目前的配电自动化系统建模技术异构, 装置可替代性差, 电力企业对原设备制造厂家的依赖性过大, 系统的后期维护、功能扩展困难。随着智能电网的推进, 新技术的应用, 电力企业的需求变化极快, 配网设备的智能化监测、维护与管理已成为电力企业面临的一个重大挑战。
1.3 数据终端存在监测盲区
由于配电网分布广、网络复杂、设备的种类和数量多, 对于某些特殊位置、特殊设备而言, 现在的监控系统存在着盲区, 极易造成多发隐患的存在。主要表现在两方面[3]:一是设备震动、电缆接头温度、设备自身温度等一次设备的信息监视;二是缺少对新型二次辅助设备的信息监视, 然而系统的稳定可靠运行不但依赖于一次设备, 也同样依赖于二次设备的稳定运行。
2 无线传感器网络的结构及特点
无线传感器网络由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成, 通过无线通信方式形成一个多跳路由的自组织网络系统, 其目的是协作的感知、采集和处理覆盖区域内的对象信息, 并发送给观察者。
2.1 WSN的网络结构
WSN系统由传感器节点、汇聚节点和管理节点组成, 典型的结构如图1所示[1]。在传感器网络中, 节点被任意部署在监测区域内, 通过自组织形式构成网络, 并通过多跳路由方式将监测的数据传输到汇聚节点, 最终借助互联网、无线网或卫星将数据传至管理节点。用户可通过管理节点监测、查询、搜索相关的监测数据, 并对传感器网络进行配置和管理。
网络中的传感器节点通常为微型嵌入式系统, 在不同的应用场合其硬件结构各不相同, 但基本上都由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和能量供给单元组成, 如图2所示[1]。
2.2 WSN的特点
无线传感器网络与现有的传统无线网络如蜂窝移动通信网络、无线局域网、蓝牙网络等相比虽然有相似之处, 但也有其自身的特点[2]。
1) 大规模性。由于监测区域广阔, 为了避免存在监测盲区, 需要部署大量传感器节点, 并利用节点冗余来保证系统的容错性。
2) 自组织性。在实际应用中, WSN一般没有网络基础结构, 因此要求传感器节点应具有自组织能力。
3) 节点电源能量、通信能力、计算和存储能力的有限性。
4) 动态性。WSN是一个动态的网络, 环境干扰、节点移动或节点失效都会导致拓扑结构发生变化, 因此应具有动态的拓扑组织能力。
5) 多跳路由。WSN网络没有专门的路由设备, 节点除了要完成数据采集, 还要担任路由任务, 完成相邻节点的数据转发。
6) 应用领域性。不同的应用背景对WSN的要求不同, 其硬件平台、软件系统和网络协议也有很大区别, 因此在实际应用中必须关注网络设计需求的差异性。
3 WSN在配电网监测中的应用
把无线传感器网络引入新一代智能配电网信息通信系统, 不应是对现有通信网络的重构, 而是在现有各种网络充分发展的基础上, 利用WSN完成某些特殊场合、特殊设备的状态监测。从而扩展物与物之间的直接通信方式, 降低配电环节的人工参与度, 提高配电网络的可观测性、供电可靠性和经济性。
3.1 系统结构
图3所示为WSN应用于配电网的系统结构模型[3]。
该模型为一个层次型网络结构, 最底层为采集层, 由大量部署在监测区域内的传感器节点组成, 主要用于配电网各应用环节相关信息的获取和汇集;网络层以电力光纤网为主, 以电力载波通信和无线宽带网络为辅, 主要用于实现采集层各类数据信息在广域或局部范围内的信息传输;应用层由Web服务器和应用服务器组成, 应用服务器通过对所接收信息的智能计算和模式识别, 实现对电网信息的综合分析与处理、节点的智能化决策和控制。Web服务器用于提供接入网络服务、用户信息认证、交互式环境的建立。
3.2 实现的关键技术
1) 采集终端设计。
根据配电网监测系统的应用特点, 终端的硬件设计主要是在确保节点应用性需求的前提下, 尽可能地减少能耗和成本。由于配电网信息监测要求节点不间断工作, 而WSN自身又存在能量限制问题, 因此节点不仅需要具有低功耗的特点, 还必须从其所处的环境中采收能量实现自供电。目前可用的环境能量采集来源主要有太阳能、振动、温度、气流、压力变化等。
2) 信号处理技术。
为了确保无线网络的有效运行, 传感器节点必须对自身采集的信息及时有效地处理。考虑到传感器节点采用的是低功耗的微控制器件, 其硬件资源以及能量供给都受到限制, 较复杂的信号处理技术无法在节点上得到应用, 必须研究适用于普通传感器节点的低功耗、容量小的信号处理算法。目前, 较多采用的方法可分为时域分析法和频域分析法, 时域方法包括幅值法和均方差法, 频域方法包括FFT、谱减法和AR谱[4]。
3) 通信协议设计。
WSN通信协议包括物理层、数据链路层、网络层和传输层。物理层主要负责载波频率产生、信号的调制解调等, 在设计物理层时主要根据配电网监测系统的应用背景选择合适的载波方式;传输层多采用一个特殊的节点作为网关实现与外部的网络连接;数据链路层主要包括媒体访问和错误控制协议的设计;网络层中路由协议最为关键, 考虑到系统进行数据传输时, 不同类型数据具有不同的时间约束要求, 因此路由协议除了实现能耗有效性外, 还必须具有一定的自适应性, 从而在延长网络生命周期的同时兼顾应用系统的时间约束要求。
4) 拓扑控制和时间同步机制。
在考虑拓扑控制时, 需将功率控制和层次型拓扑控制与路由协议设计相结合, 实现分簇的路由协议, 从而使得网络中节点的能量消耗最小, 有效延长网络的生命周期。另外, 对于需要协同工作的传感器网络系统来说, 时间同步是一个不可或缺的机制。当前应用最广的同步机制分别是RBS、TINY/MINI-SYNC和TPSN三种[5]。
5) 节点定位技术。
由于传感器节点是随机分布的, 加之节点的无线模块通信距离有限, 而节点所采集到的数据必须结合其在测量坐标系内的位置才有意义, 因此要求WSN中的节点定位机制必须能够进行自组织, 定位算法应该是一种分布式的计算, 同时定位机制还应具备一定的健壮性。
6) 数据处理和融合技术。
数据融合是对多个信息源的数据进行处理, 消除多组数据信息之间可能存在的信息缺陷或冗余矛盾, 降低不确定性, 将来自不同传感器的信息协调成统一的特征表达的信息处理过程。为了有效利用节点的本地计算和存储能力, 可采用基于K-平均聚类方法的WSN节点传感数据的分组策略[6], 采用基于自适应加权的数据融合方法对分组后的感知数据进行融合处理。
4 结语
无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术, 与传统配电网通信系统最大区别就是除了基本的通信功能外, 还可以采集数据, 并在节点处对这些数据进行基本处理。这一特点使得无线传感网络能很适合地应用于配电网的数据采集和状态监测等环节。其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点, 有着传统技术所无法比拟的优势, 能够有效弥补现有配电网通信方式的不足, 在配电网中具有很好的应用前景。
参考文献
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传感器网 第5篇
关键词：IPv6；无线；传感网
中图分类号：TN929.5；TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0090-01
1 项目研究背景和意义
1.1 研究背景
随着电子科技的进步，传感器网络已经经历了四代的发展，无线传感网作为新兴的下一代传感网络，节点计算能力更强，节点间通信更加方便，能够实现比以往更加复杂的应用。现阶段的无线传感网正处于研究和开发阶段，已有一些试验性项目，美国INTEL公司从2002年开始了基于微型无线传感网络的新型计算发展规划，我国也在无线传感网的节点硬件设计、操作系统设计、网络路由等方面陆续开展工作。
1.2 研究目标
研究传感器网络与下一代互联网互联的问题，重点研究具通用性的基础服务和对应的面向传感器网络的IPv6支撑协议，以方便快速构建连接传感器网络和互联网，连接不同地域环境的传感器网络的大规模应用。
2 基于IPv6的无线传感器网络的相关协议
本项目研究面向典型应用的共性基础服务，以及支撑服务的基于IPv6的无线传感器网络协议族，并构建典型应用环境，部署并运行一个完整的服务系统。服务系统及其支撑协议的整体架构，如图1所示。
2.1 传感网IPv6协议族
IPv6具有地址数量大，很好的支持自组织组网等诸多优点，充分符合传感器网络与互联网互联的网络层协议要求。但传感节点由于诸多硬件限制，难以实现整个IPv6协议族，需要基于上面提到的几类服务，针对性的研究必需的几类简化IPv6协议，服务和IPv6中的协议对应关系，如图2所示。
由于无线传感网节点功耗和计算能力等方面的限制，使得不可能也不必要实现完整的IPv6协议族，而要根据上层服务的需求，仅实现必需的最小协议集合，需符合两条要求：首先，输入/输出数据包都具有标准格式，能与IPv6网络互连互通；其次，为降低功耗，去除IPv6协议标准中不需要的功能和属性。主要研究内容分为以下几类。
2.1.1 路由协议
主要实现局部网络常用的ICMPv6和邻居发现（Neighbor Discovery， ND）协议，以支持传感节点的自组织组网。
2.1.2 传输协议
单播通信支持UDP协议，TCP协议由于其复杂性不适合在传感网节点实现，且传感网内由于数据量不大，基于其特点实现逐跳可靠传输，跨越互联网的可靠传输可由网关提供支持。
2.1.3 服务协议
①自动服务注册。
网关需要向中央服务器预注册以获取一些全局分配信息，如IPv6地址。传感节点经简单的撒播部署后能自动组织成局部传感网络，并连接到网关，网关根据预设信息在指定的中央服务器上注册该网络，并返回一些传感网内节点的初始信息。
②可靠的点对点通信服务。
互联网内的点对点通信的可靠性由TCP协（下转92页）（上接90页）议来保证，但由于传感网节点较弱的功能和单次传输信息较少的特点，TCP协议的消耗过大。另外，如果传感网节点具移动性，路由会经常更改和出错，造成上层连接频繁的不稳定。
3 IPv6的无线传感器网络创新之处
3.1 以面向服务为目标，提出融合传感网和互联网的服务框架
结合目前省内可持续化发展的需求，提出基于IPv6协议的融合传感网和互联网的服务框架，可有效用于涉及多个传感网的跨互联网的大规模聚集应用。服务框架提供自动服务注册机制，有利于应用的快速部署；提出了适合混合网络整体特点的可靠通信机制，以保证一些关键应用的可靠性；并提供针对单个节点访问的服务原语，规范化了节点的访问方法，消除了应用开发时的大量重复性工作；同时以整网操作为目标，提出了更具应用信息的群操作服务，消除了IPv6多播协议和上层应用需求的差距，方便全局信息的配置。
3.2 面向传感网和互联网互联的传感网IPv6精简协议栈设计
针对传感器网络终端设备和网络设备对网络的需求，充分考虑必要的传感器网络的在功耗和性能方面的要求，结合节点的大部分应用场景，精简IPv6协议栈。从OSI七层协议的角度，裁减高层协议。在报头定义、路径最大传输单元发现、邻居发现、地址自动配置等方面进行相应修改。精简后的协议能够保证和下一代互联网的互联，同时兼顾自主设计的传感节点的资源配置。
参考文献：
[1] 肖晓军.美国防部C4KISR系统研究现状与展望[J].装备参考， 2003，（5）.
传感器网 第6篇
近年来,高速公路上多发汽车连环相撞的特大事故,这些案例给我们带来了沉痛的教训。分析高速公路的事故类型,大多数为追尾碰撞事故。这是因为高速公路全封闭、立体交叉、具有中央分隔带,所以车辆横向碰撞、对面相撞及撞人的事故极少,但因车速高,在恶劣天气下很容易发生制动侧滑、甩尾或行车视距不足而导致追尾碰撞事故。我们必须设法遏制追尾碰撞事故的频频发生。
美国加利福尼亚大学的学者研究发现,追尾碰撞中的半数以上都能够预防。日本学者研究指出,借助于预警使驾驶员提前制动,追尾事故数量可以减少62%,所以发展一种高速公路行驶车辆的追尾预警系统具有重要的意义。
1 防追尾预警系统概述
防追尾预警系统是一种现代信息技术和传感器技术相结合的主动安全系统,是“基于传感器网的智能交通系统”的子系统,主要用于追尾碰撞事故的警告与预防。
系统的关键是通过测距传感器测定两车的间距、相对速度和加速度等信息,因此必须正确选择距离传感器。目前常用的距离传感器有超声波测距仪、双目摄像系统测距仪、毫米波雷达测距仪及激光雷达测距仪等四种,后两种测距仪实时反应较快,故适用于在高速公路上作为测距仪。毫米波雷达测距仪及激光雷达测距仪能测出前后两车之间的实际距离及相对车速,再加上后车的车速信息及制动减速度就可以确定前后两车之间的临界安全车距。所以,为了提高信息采集的可靠性,在考虑各种传感器的综合性能的前提下,采用多传感器混合使用,同时注意传感器的选取方式以及布局,并采用多种测距方式,保证各个传感器的数据能准确地反映汽车实时的行车状况。
控制单元负责安全车距的计算和危险等级的评估。首先通过对各车道中的信息,如前车速度或减速度、后车的加速度、两车的间距及等参数及安全距离的分析建立数学模型,其次根据路面状况(干/湿)、后面车速及相对车速,计算出临界车间距离,当实测车间距接近安全临界车间距离时,报警器发出警告信号。对不同程度的跟车距离,如安全跟车、跟车距离偏小、存在追尾危险等,发出不同等级的预警。
为了更准确地描述汽车的追尾碰撞事故与行车状态的关系,在此将Petri网模型引入系统,建立Petri网模型并对模型进行分析,为系统的开发提供理论依据。
2 系统建模与分析
Petri网采用简洁的几何图形元素用直观的方法表述复杂系统,特别适合于描述动态变化、快速演化的,以及需要多次、多角度观察,或者多人协作观察的大型分布式的复杂系统行为,Petri网天然的异步并发特性,天生就是用来解决共享与协作问题的。基于Petri网的建模,能够利用计算机实现对复杂系统的可视化建模仿真,提供针对系统模型的动态特性的仿真分析平台。
2.1 系统建模的准备与假设
行车安全距离就是指在同一条车道上,同向行驶前后两车间的距离(后车车头与前车车尾间的距离),保持既不发生追尾事故,又不降低道路通行能力的适当距离。当前车减速或后车超速时,相邻两汽车就有追尾的可能。通过对各传感器监控的目标车辆进行实时监控避免汽车相撞。当然,行车安全距离受多种因素的影响,是动态变化的,可以在传感器网动态监测相关参数的前提下经过计算得出,计算模型在文献[4]中有具体描述。这样,建立对应的Petri网模型,相应的监控预警问题可以描述为Petri网标识的线性不等式约束。
一个受控Petri网可以用一个有向图表示,受控Petri网是一个五元组,形式化定义如下:Nc=(P,T,F,C,B)。其中:
P是状态库所集,是一个有限非空集P={P1,P2,…,Pm};
T是变迁集,是一个有限非空集T={T1,T2,…,Tn};可控变迁集表示为Tc:={t∈T|∃c∈C,(c,t)∈B},不可控变迁的集合表示为Tu:=T-Tc。
F是一个有向弧集,F=P×T∪T×P,P和T还满足P∪T=∅,且P∩T≠∅;
C是控制库所集;
B⊆(C×T)是控制库所和变迁组成的二元组的集合。
在实际图示中,库所用圆圈表示;变迁用杠表示;带箭头的直线段表示有向弧,库所与变迁之间用有向弧连接。
2.2 系统的Petri网模型
在路口或事故易发地段将每一条车道分为4个区段,每个区段为当前计算出的行车安全距离,限制每一区段只能出现一辆汽车,从而避免汽车追尾。
文献[3]讨论了不影响对象网运行的观测器的设计方法并给出了一个应用示例,
本文据此给出一条车道相邻4个区段(k-2、k-1、k和k+1)的Petri网模型,如图1所示。
网内的1个token表示一辆汽车。网内的库所排成4行4列。
每一行库所对应描述汽车通过相应区段的一种行车模式:第一行库所描述的行车模式是先加速后减速或停车;第二行库所描述的行车模式是先加速后匀速通过;第三行库所描述的行车模式是先匀速后减速或停车;第四行库所描述的行车模式是匀速驶过整个区段。
每一列库所对应描述一个区段:库所p1、p2、p3和p4对应区段k-2;库所p5、p6、p7和p8对应区段k-1;k是一个路口或事故易发地段,库所p9和p10对应区段k;库所p11和p12对应区段k+1。
变迁的激发有两个含义:一是汽车离开其输入库所对应的区段,并驶入其输出库所对应的区段;二是汽车的行车模式切换为该变迁的输出库所对应的行驶模式。
p3中有一个token的含义是:一辆汽车匀速行驶至k-2区段逐渐减速或停车。
P10中有一个token的含义是:一辆汽车匀速行驶至k区段(一个路口或事故易发地段)逐渐减速或停车。
为了避免追尾,同一车道的每个区段最多出现一辆汽车,其对应的Petri网控制目标是一组广义互斥约束:要求每列库所的标识之和不超过1。
2.3 仿真试验
在Matlab/Simulink环境下进行本模型的仿真,设计结构图如图2所示。
由仿真的结果可以得出:前车刹车制动,两车间距先是缩小,将至行车安全距离时,通过预警,后车平稳减速,两车相对速度变化不是很剧烈;当前车停车时,后车还具有一定的速度,它将继续减速至停车,并与前车保持一定的安全距离。
3 结论
本文对车辆追尾预警问题进行了研究,运用前后两车的速度差与距离差的变化情况对可能发生的追尾进行预警,建立了Petri网模型,并用Matlab进行了仿真试验。结果表明,通过预警,能有效地保证后车经过短暂的速度变化后与前车保持安全距离,避免碰撞追尾事故的发生,验证了模型的正确性。
要说明的是,模型和仿真试验都是在外界条件良好这一假设条件下完成的,没有对整个系统受外界条件影响的情况进行更深入地分析,如天气状况和驾驶员的身体精神状况等。系统还可以做以下方面的改进:提高传感器精度;缩短系统动态响应时间;提高系统工作电源的稳定性和抗干扰性;改进系统软件结构,减小系统累积误差等。
摘要：高速公路追尾交通事故频发,由于通过预警可以有效减少高速公路追尾事故,提出了基于传感器网实时监测最小行车安全距离的预警方法,建立了传感器网同车道相邻四个区段的模型,并用Matlab进行了仿真试验,验证了模型的正确性。
关键词：传感器网,智能交通,最小行车安全距离,防追尾模型
参考文献
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[3]罗继亮.Petri网的一类禁止状态问题的混合型监控器算法设计,计算机学报,2008,31,(2):291-297.
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[6]申瑞玲.车距的模糊自适应控制及其应用研究[D].东南大学,2006.
[7]陈雪梅,高利.基于主客观紧急度判断的车辆行驶模糊控制[J].中国工程科学,2007,9(1):53-57.
[8]李智安.车辆防追尾碰撞安全系统[J].汽车工程师,2009,(11):35-38.
传感器网 第7篇
1 系统的整体设计
1.1 系统逻辑架构
如图1所示，系统主要由两部分组成，即仪器设备监测系统和监测装置，仪器设备监测系统以下简称主站。主站包含了系统的大部分主要功能，监测装置通过无线传感器网络与主站系统通讯。主站系统的主要功能包括维护设备基础信息、维护设备运行信息、监测装置管控、在线监测管理和通讯接口管理等几大主要功能模块。监测装置安装部署在大型仪器设备附近，与仪器设备进行连接，仪器使用人员在打开仪器时，需要先在监测装置的刷卡处刷ID卡，这样ID卡对应的用户的身份信息就进入系统数据库。监测装置具有的功能模块包括实时通讯、ID卡识别、设备使用记录、设备异常报警和装置设置。
1.2 系统技术架构
图2为系统技术架构。
本系统主站部分都处于同一个局域网络中，与其它系统数据交互采用Web接口的方式。一般以一个实验室为单位，采用一个汇聚节点将终端节点和网关连接起来。每个终端节点都有不同的物理地址。
2 系统的主要功能模块
2.1 主站部分
1)基础信息管理
主要功能是维护设备基本模型、获取设备基础信息，管理用户信息和监测装置信息。设备基础信息通过Web接口从仪器设备管理系统中获取。设备基本模型维护包括设备类型维护、设备存放地维护、设备电压等级维护和设备保管单位维护等子模块。用户信息管理包括用户权限信息设置、用户所属组织机构设置和用户详细信息设置。监测装置管理包括装置详细信息设置和装置与设备关联信息设置等功能。
2)设备运行信息
主要记录设备使用记录、设备维修记录、设备属性变更记录和设备使用审批记录。其中的一些信息来自于设备管理系统，该模块记录了设备运行过程中的大部分数据，在系统上线之后数据会不断增加，每次用户通过刷卡打开仪器设备之后，就会自动记录该用户的登陆信息和退出信息。
3)监测装置管控
本模块主要是一些与监测装置有关的辅助性功能，如设置监测装置的权限、保证安全通讯、记录连入系统中的监测装置信息。
4)在线监测
本模块是系统的主要部分，功能有运行设备情况查询、设备使用历史查询、设备误操作记录、现场设备履历跟踪、设备使用统计和设备专题图分析等功能。通过监测装置可以了解实时运行的设备的信息，查询当前操作人员的信息。每次开机和关机的信息都记录下来，可以进行查询统计。对于一些没有刷卡退出就切断机器电源或非法关机的行为进行记录。按照一定的条件自动生成统计图表，如设备使用率、设备误操作率、操作人使用仪器的频率。
2.2 监测装置部分
1)实时通讯
监测装置和主站通过无线传感器网络通讯，按照固定的通讯协议格式实时发送该装置对应的设备的操作人信息到汇聚节点，汇聚节点接收到信息之后，转发到主站系统。监测装置同时监听来自主站的命令信息，如查询监测装置附近的物理环境信息(温度、湿度、烟雾报警信息)。
2)ID卡识别
操作人使用大型仪器设备需要首先在监测装置处刷卡登记，刷卡信息通过传感器网络发送到主站，主站判断该操作人是否有权限操作该大型仪器，如有权限操作，则发送允许登陆信息到监控装置，监控装置通过控制大型仪器的电源或通过调用大型仪器设备的接口，打开大型仪器设备。
3)设备使用记录
每次打开和关闭大型仪器设备时都需要刷卡，刷卡信息会自动记录到系统中，通过开机刷卡和关机刷卡记录设备的使用情况。
4)设备异常报警
对于一些非法操作，如不通过刷卡关机，则记录该操作人的异常操作信息。
5)装置设置
该功能主要是配置监测装置的参数信息，如监测装置的唯一编码、所关联的仪器设备的归属地、仪器设备的名称等信息。
3 系统的主要特点
本系统和其它类似的系统相比，主要有以下的特点：
1)系统部署灵活:安装部署无需重新布线，只要将监测装置与仪器设备相连接，设置装置的参数信息，即可接入系统中。
2)实时监测仪器设备运行状况:对于一些可以采集运行数据的设备，通过监测装置与其连接，在主站端可以查看该设备的详细运行信息，并可以进行远程控制。
3)与其它系统无缝集成：本系统与设备管理系统和仪器设备全寿命周期管理系统实现了互通，数据可以共享。在获取其它系统数据的同时，也可以给其它系统提供一些运行数据。
4)系统的开放性：本系统与大型仪器设备之间没有采用固定的一种方法采集其数据，而是采用监测装置调用大型仪器设备接口API的方式，提供个性化的采集数据方式。对于各类关键设备，可定制采集一些关键运行信息。
4 结束语
该系统是从大学大型仪器设备管理的实际需求出发，经过深入调研，设计了大型仪器设备在线监测系统，该系统采用无线传感器网络进行数据传输，安装部署方便，尽最大可能减少对现有建筑设施的改造，即可对大型仪器设备进行实时监测，监测装置调用各类大型仪器设备的接口可以定制化的采集各种数据。通过本系统，校级实验室管理部门可以清晰的查看全校大型仪器设备的实时运行情况，对提高仪器设备的管理效率具有很重要的作用。
摘要：从当前高校实验室大型仪器设备管理的角度,设计并实现了一套大型仪器设备监测系统。该系统与当前高校运行的设备管理系统和大型仪器设备全寿命周期管理系统互通,结合无线传感器网络技术,实现了实时的对大型设备进行监测。该系统方便了大型仪器设备管理部门对大型仪器设备的管理,提高了高校实验室设备管理的效率。
关键词：实验室,仪器设备监测系统,无线传感器网络,设备管理
参考文献
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[3]倪晟,基于Web的实验室设备综合管理系统的设计与实现[J].浙江师范大学学报:自然科学版,2011,34(2):171-174.
[4]王晓星,石梅香,陈金松.基于RFID的高校设备管理系统研究与设计[J].中北大学学报:自然科学版,2011,32(6):702-707.
传感器网 第8篇
无线传感器网络WSN (Wireless Sensor Networks) 通常由大规模的传感器节点组成, 每个节点装有针对特定应用的传感器、无线收发机、简单的处理器等。近年来, 随着传感器技术、嵌入式技术以及低功耗无线通信技术的发展, 无线传感器网络在环境监测、建筑物结构健康监测、工业智能控制、战场监视以及交通流量监测等诸多方面的应用更加广泛[1]。
由于受到成本、体积、工作环境等因素的限制, 传感器节点的处理能力、通信能力以及电池容量非常有限, 节点更换和能量补充也较难实现。这就使得如何延长传感器网络的生存周期成为需要考虑的关键因素之一。将传感器节点分簇是目前解决这一问题的重要方法。分簇的网络结构具有优良的扩展性, 能够提供方便的能量管理机制, 对于负载平衡、资源分配及数据融合处理等均有良好的表现。国内外对分簇算法进行了广泛的研究, 研究主要集中在不同的簇头选取策略上[2]。到目前为止, 研究人员已经提出了多种成簇算法。有几种成簇算法受到了广泛的认可。如自适应分簇拓扑算法LEACH[3]、分布式成簇算法HEED (Hybrid Energy-Efficient Distributed Clustering Approach) [4]和加权的成簇算法WCA (Weighted Clustering Algorithm) [5,6]等。这些算法应用的环境不同, 选举簇头的侧重点也不同, 产生的簇结构也不尽相同。
1 现有分簇算法分析
1.1 LEACH算法
LEACH算法是最早提出的分簇算法, 其选取簇头的过程为:节点产生一个0～1之间的随机数, 若其小于阈值T (n) , 则发布自己为簇头的消息, 非簇头节点根据自己与簇头的距离来选择加入的簇, 并告知簇头。式 (1) 中函数T (n) 用来确保每个节点当选簇头的机会相当。
其中P为簇头在所有节点中所占的百分比, r为选举轮数, r mod (1/P) 为该轮循环中当选过簇头的节点个数, G为该轮中未当选过簇头的节点集合。
由于LEACH算法簇头选取的随机性, 导致分簇不均匀, 使得簇头负载不平衡, 影响网络的整体性能。另外LEACH协议要求簇头和汇聚节点直接通信, 因此它只适用于小规模的传感器网络。
1.2 HEED算法
HEED算法节点以初始化概率竞争簇头, 剩余节点依据竞争阶段获得的簇内平均可达能量AMRP (Average Minimum Reachability Power) 信息选择加入的簇, 初始化概率:
CHprob=max (Cprob×Eresident/Emax, pmin)
式中Eresident/Emax为节点剩余能量与初始能量的比值, Cprob与pmin影响算法的收敛速度, 可取pmin=10-4, Cprob=5%。
AMRP= (∑
式中MinPwri为簇内节点i到簇头的最小能量需求, M为簇内节点数。
HEED 算法以主从关系考虑了节点的能量与通信成本两个约束条件, 但其生成的簇仍然存在局部负载失衡。
1.3 WCA算法
WCA算法是一种按需的分布式成簇算法, 通过综合分析各种网络环境参数对网络簇结构稳定性的影响, 并对各种决定性参数变量赋以不同的权重, 从而根据不同环境应用需求, 实现一种优化的选举簇头, 划分网络节点形成簇的策略。算法将节点的当前能量Pv、节点的度Δv、节点的相对位置信息Dv、节点的移动性Mv等参数作为簇头选取的依据, 根据式 (2) 计算出每个节点的权值, 在邻居节点中权值最小的节点成为簇头, 其邻居不再参与簇头的选举。
WCA是基于Ad hoc网络的分簇算法, 由于把移动性加入了参数变量, 其可以有效地跟随网络拓扑的变动, 随之改变分簇的情况, 分簇的合理性有较大提高, 但在WSN中, 节点的移动性并非考虑的重点, 且影响负载平衡的因素与Ad hoc网络有较大不同。
2 基于权值改进的成簇算法
无线传感器网络不同于Ad hoc网络, 其节点在布设后, 一般较少移动。因此, 在初始分簇阶段节点尽量收集其周边的网络信息, 算法选举簇头时综合考虑因素:节点当前能量、节点度数和节点的发射功率, 并且各因素的权重因子可以根据系统的要求和节点的处理能力进行动态调整。通过加权平均的方式, 在分簇过程中动态地计算节点竞争簇头的权值, 使得每次叠代中选取的簇头节点都具有该次迭代最小的权值, 其邻居不再参与簇头的选举。并据此作出局部最优的选择, 以获取较稳定的分簇结构。
2.1 算法的基本思想
对节点作如下假设:
(1) 节点都是静止的;
(2) 所有节点是同构的, 即具有相同的数据处理与通信能力, 节点都具有同等的重要性;
(3) 节点不可充电, 当初始能量耗尽后, 节点立即死亡。
设计思想如下:
(1) 统计每个节点i当前能量Pcur, 计算节点i消耗的能量与初始能量的比值, 记为:
Pi= (Pmax-Pcur) /Pmax
(2) 计算每个节点i各自的邻居节点数N, 作为节点i的度数di, 其度数与理想的度数δ之差, 记为:
Di=|di-δ|
(3) 计算每个节点到所有邻居节点的距离的总和Ci, 以此来表示节点的发射功率。
(4) 计算每个节点i的组合权重:
Wi=ω1Pi+ω2Di+ω3Ci
其中, ω1、ω2、ω3为权重因子, 表示各种参数的重要程度。某个参数越重要, 其相应的权重因子越大, 并且满足ω1+ω2+ω3=1。
(5) 选择相邻节点中具有最小Wi的节点作为簇头, 如果Wi相等, 则选择较小ID的节点作为簇头, 簇头的一跳邻居节点成为该簇的成员节点, 并且已属于某簇的普通节点不能作为簇头。
(6) 重复 (2) ～ (5) 的过程, 直到所有的节点或者成为簇头, 或者属于某个簇。
2.2 算法描述
节点i用hello消息建立和维持与相邻节点的链路, 并承载一些控制信息。用CH (i) 宣布自己为簇头节点, 用JOIN (i) 请求加入以i为簇头的簇, 成为其成员节点, 用ACCEPT (i) 消息接受节点i的加入请求, 或者用REJECT (i) 消息拒绝节点i的加入请求。当簇形成后, 簇内的所有从节点均以单跳方式与簇首节点进行通信。
(1) 节点成簇
网络中的节点启动后, 在第一轮成簇过程中。各个节点通过广播hello消息建立邻接链路, 根据初始参数值和权重设定, 计算并广播自己的簇头竞争权值Wi。各个节点通过比较邻居节点的权值来选择执行相应的子过程。
① 若节点i判断自己为相邻节点中权值最小节点, 则向所有邻居节点发送CH (i) 消息, 宣布自己成为簇头节点, 并开始接受邻居节点的加入请求。
② 若节点i判断自己邻接节点j的权值小于自己, 同时j发出了CH (j) 消息, 那么节点i发出JOIN (i) 消息请求加入。若节点i收到了簇头j发出的ACCEPT (i) 消息, 则节点i确认自己被成功接纳。若节点i收到j的REJECT (i) 消息, 则i判断自己的请求被拒绝。
③ 若节点i发现所有权值小于自己的邻居节点, 是簇头节点但可用度为零, 或者作为成员节点加入其它簇。那么节点i将发出CH (i) 消息宣布自己成为簇头。
(2) 簇的更新
相比普通节点, 簇头要承担更多的任务, 例如簇内协作、簇内资源分配、数据聚合等, 这导致它消耗更多的能量。因此为了负载平衡和延长传感器网络寿命, 经过一阶段时间应该重新选举簇头, 以把担当簇头的机会分配给所有的节点。另外随着节点能量下降以及障碍物等因素的影响, 网络的拓扑结构会发生变化, 网络链路会发生新建和失效。节点如检测到和原来的簇头失去联系, 则该节点回到初始状态并执行分簇算法, 使其加入一个新的簇。簇头节点如果发现自己管辖范围和其他簇头管辖范围冲突, 该簇头重新参与选举簇头。
3 仿真结果与分析
仿真网络覆盖面积为200×200m2, 节点数目设置为100个, 每个节点的初始能量为2焦耳。节点的剩余能量在决定节点是否有资格担当簇头中起着更为重要的作用, 因此在节点的权重公式中, 取ω1=0.5、ω2=0.3、ω3=0.2。仿真结果为100次独立实验取平均值。从网络的网络生存周期和能量有效性等方面对提出的算法进行评估与分析。
图1对网络中生存节点的个数进行了仿真, LEACH协议在第373秒时第一个节点死亡, 在492秒时全网节点死亡。本文提出的按需加权分簇算法则在418 秒时第一个节点死亡, 到596秒全网结点死亡。可见, 按需加权分簇算法的网络生存周期 (第一个节点死亡时) 是LEACH 协议的网络生存周期的1.28倍。
图2对全网的能量消耗进行了仿真, 从图中曲线不难发现, 按需加权分簇算法的全网能耗明显低于LEACH 协议。因为改进的算法中, 对节点剩余能量值进行了计算, 从而避免了能量小的节点充当簇头。而且在运行过程中, 当有簇头能量消耗比较大的时候, 就会进行结构更新, 重新进行簇的划分, 从而提高了整个网络的运行效率。
4 结束语
对于无线传感器网络, 分簇的网络结构是一种较好的选择。本文提出了一种无线传感器网中按需加权分簇算法, 有效地利用有限的能量提高了传感器节点和整个网络的生存期, 与现有的一些典型协议相比在网络的能量有效性和延长网络生存期方面具有更好的性能。本算法适用于周期性获取信息的应用, 如农田环境监测、建筑物结构健康监测等。但是, 线性的计算方式存在其局限性, 并不能真实地反映出各网络参数的相互关系。下一步我们将对算法进一步优化, 使网络在能量更新的过程中效率更高。
摘要：针对无线传感器网络节点能量受限的特点, 提出一种按需加权分簇算法。该算法通过节点间的信息交互, 获得较多的局部网络信息, 综合考虑节点的当前能量值、度数和发射功率等因素, 根据不同的网络应用背景做出不同的分簇决策。仿真结果表明, 与具有代表性的分簇算法LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) 相比, 分簇更合理, 减少了能量消耗, 延长了网络的生存周期。
关键词：无线传感器网络,分簇算法,权值,能量有效
参考文献
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无线传感网教学实践与心得 第9篇
1 教学的基本情况
本门课程面临的学生是单招的大二学生, 学生的基础较差, 且大多没有良好的学习习惯, 有的同学甚至连45分钟的教学都坚持不下来, 这对于我们的教学工作增加了很大的难度。但是, 比较好的方面是学生比较聪明灵活, 他们可能不善于课堂理论教学, 但是较多的同学对于工程教学具有比较大的学习热情, 这就需要我们在教学中注重实际应用能力的培养, 将理论教学作为基础了解, 既适合于学生的学习情况, 也能够适应社会的技术需求。
2 教材的选用
合适的实验教材是确保实验教学质量的前提[1], 教材的实用性决定了教学效果, 尤其是我们的学生基础理论部分不够强, 需要教材作为辅助教学的重要手段帮助学生学习。目前无线传感网这门课称教材大多面向本科专业, 基本以理论教学为主, 这一陈旧的教学模式不适用与我们的教学过程, 我们所需要是与工程教学相关的一对一教学模式, 因而本学期教材选用上, 选用了主要基于无线传感网技术的理论和实践综合的教材, 由于教材局部仍然没有摆脱理论技术的通篇讲解, 所以在实际实验教学中, 通过对现有的资料和教学目的的分析, 制定了适用于我们学生的无线传感网内容的讲稿, 在每节课结束前提供学生下次课的授课讲稿。授课讲稿改变了以往任务教学中由授课任务-知识点-实施步骤-总结的传统模式, 推行启发式和讨论式教学方式, 从而激发学生的创新意识和培养独立思考能力[2]。授课讲稿的基础理论部分做到详细、有针对性、简单易懂, 便于学生学习掌握。针对于每节课的基础理论部分, 制定教学任务, 任务和操作由学生自主选择, 难度由学生自己掌握, 发挥学生的深入研究探索创新的潜质。
3 教学内容的设计
教学内容的组织上, 采用基础-实践的方式进行, 按照阶梯化的教学难度进行阶段性、模块化、系统化的教学划分, 将教学内容划分为4个模块:无线传感网络与无线通信技术、zigbee协议基本原理、zigbee实践教学和zigbee综合系统设计。具体教学内容的划分如表1所示。
4 教学研究
本门课程的教学方式采用混合式的学习方式, 运用多种教学方法和手段解决教学中所遇到的问题, 预期提高教学效果。
4.1 教学手段
为了能够更好的提高教学的质量, 在项目教学过程中, 应注意学生的反应, 这就需要在整个的课堂教学中, 教师在实验基地加强课堂的互动, 除了要听到学生的回答外, 还要注意学生的表情, 每讲完一个小步骤, 就要保证收到学生的反馈, 根据学生的操作和掌握情况及时调整教学的内容和思路, 在遇到学生学习出现不理解时, 放慢教学的进度, 通过引导和示范的教学方式帮助学生掌握应有的知识。
教学过程中还经常能够发现部分学生沉迷于玩手机, 在最初的教学过程中, 时有发现上课有用手机看视频聊天打游戏的同学, 对于此类同学在教学过程中除了要制止不学习的行为外, 还要注意对学生的沟通引导工作, 采用“增加5分钟的方法”, 就是当上课时不想听课想要玩手机时, 强迫自己再等待5分钟, 先认真听讲, 由于在教学任务中阶段性布置一些小任务要求学生必须完成, 5分钟后通常就需要学生动手操作, 一定层度上减少了学生不听课的问题。
课下, 与学生之间多交流, 与他们谈想法、谈生活、谈学习, 除了了解了学生的心态外, 还有重要的一点就是思想的引导, 以聊天的手段树立学习的信心, 这样也有助于学生上课听讲的情况。
4.2 教学方法
本门课程的内容涉及到理论和实践相结合的内容, 因而传统的课堂教学不容易获得较好的教学效果, 因而为了调动学生学习的积极性, 在课堂教学的基础上, 需采用多种教学方式以提升学生的学习兴趣。讲解网络协议时, 采用网络分析软件模拟协议的工作原理。无线数据传输部分采用数据包捕获软件来进行过程说明。基础硬件教学采用任务教学法, 让学生在解决任务的同时掌握基础硬件程序的编写。综合设计部分以案例教学法为主, 在复习前面讲解的知识点后, 启发学生系统设计, 通过知识点的灵活运用达到系统设计的目的, 培养学生工程设计的能力。
5 结束语
物联网技术如火如荼的研究, 使得无线网络传输的重要性在培养计划中彰显出来, 如何面向在高职院校的学生开展本门课程的教学目前还处于摸索阶段。面对着教学中所凸显出来的问题, 教师应该根据培养的目标机动灵活的调整着授课的方式方法, 拓展教育手段, 运用多样的教学方法, 提高教学效果。
摘要：无线传感网是物联网方向的一门核心课程, 目前很多高校都已经开展了该门课程的教学工作, 课程内容涉及到多门学科, 教学重点应根据培养目标进行调整。结合我校本门课程的教学工作, 对无线传感网的教学内容、教学方法和手段进行探讨, 以期获得现较好的教学效果。
关键词：无线传感器网络,教学设计,物联网
参考文献
[1]卢航, 陆文琴.提高实验教学质量应从实验教材改革做起[J].实验技术与管理, 2008, 25 (2) :151-153.
传感器网 第10篇
[关键词] 物联网 传感网 监控报警
物联网又称传感网，是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。 物联网是指将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。物联网是一种全新的信息获取和处理技术。它是由具有感知、处理和无限通信能力的微机传感器通过自组织方式形成的网络，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。如果说Internet构成了逻辑上信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么，无限传感网络（物联网）就是将逻辑上的信息世界与客观世界融合在一起，改变人类与自然世界的交互方式。人们可以通过传感网络直接感知客观世界，从而极大地扩展现有网络的功能和人类认识世界的能力。
物联网应该具备三个特征，一是利用RFID、传感器等全面感知、随时随地获取物体的信息；二是通过各种网络融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是利用各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。
在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。
图1 物联网体系架构
基于物联网/传感网的生产安全监控报警系统的研究与设计旨在通过建立自组无线传感器网络可以将各种传感器，如温度、湿度、压力、振动、光照、气体传感器或者振动、声音、磁力、微波等传感设备，通过无线的方式构成网络拓扑，形成区域无线覆盖。实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息，从而准确判断温度压力过载、有害气体泄漏、入侵者非法闯入等危险信号。
基于物联网的生产安全监控报警系统拟实现以下三个目标：
一是通过建立生产危险源有效的动态监控管理系统，做到实时了解生产过程安全的状态，随时掌握与生产过程相关的安全技术工作参数（包括安全技术参数、安全监督管理要求数据）的情况，实施有效的日常生产安全管理，以供安监部门对安全生产工作实施有效的监督管理。
二是通过对生产过程中潜在的危险和事故的后果预测，以及基于危险源风险管理的基本评价方法，对危险指数进行风险分级评估，实现对目标区域的安全规划。
三是在生产过程中发生事故时，可提供包括：事故源及其周围环境的基本技术数据，对事故源进行风险评价、定位；事故源危及范围要及时启动相应的事故应急处理预案，实现事故救援的有效联动，为科学决策实施有效抢救提供技术支持。
本系统硬件部分拟采用传感器及RFID读取设备等组成无线传输模块，使用主流的短距离无线通信协议Wi-Fi（IEEE 802.11）、Zigbee等实现无线传输模块设计。下面对这两个常用的无线通信协议做以介绍：
Wi-Fi（IEEE 802.11）协议
最早的Wi-Fi规范实在1997年提出的。作为目前WLAN的主要技术标准，目的是提供无线局域网的接入，可实现几M至几十M的无线接入。WLAN最大的特点是便携性，解决了用户“最后100m”的通信需求，主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。IEEE 802.11流行的几个版本包括：802.11a，在5.8MHz频段的最高速率是54Mbit/s；802.11b，在2.4GHz频段的速率为1~11Mbit/s；802.11g，在2.4GHz频段与802.11b兼容，最高速率亦可达到54Mbit/s。Wi-Fi规定了协议层的物理层（PHY）和媒体接入控制层（MAC），并依赖TCP/IP作为网络层。由于其优异的宽带是以较高的功耗为代价的，因此大多数便携Wi-Fi装置都需要较高的电能设备，这限制了它在工业场合的推广和应用。
ZigBee协议
ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。它采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层。ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。
除以上介绍的两种无线通信标准协议以外，常见的无线通信协议的比较，参见表1。
表1 主流无线通信协议对比表
通过上表对4种主流无线通信协议的对比不难看出，从应用重点、系统资源、电池寿命、网络大小、带宽、覆盖半径、IEEE标准、成功尺度比较它们的特点更直观的突出本系统选取Wi-Fi、ZigBee作为无线通信协议的理由。
无线传感器网络通信在实现的过程中主要基于无线传感器网络常见的拓扑结构：星形网、网状网和混合网。
◆ 星形网：常见的星形网络拓扑结构是一个单跳系统，网络中所有无线传感器网络节点都与基站和网关进行双向通信。除了向各节点传输数据和命令外，基站还与因特网等更高层系统进行数据交换。基站作为各节点之间的中间点，各节点之间并不传输数据或命令。星形网在各种无线传感网络中整体功耗最低，但节点与基站之间的传输距离有限。
◆网状网：网状拓扑结构是多跳系统，其中所有无线传感器节点都相同，而且直接相互通信，与基站进行数据传输和相互传输命令。这种多跳系统比星形网络的传输距离远得多，但功耗大，因为节点必须一直“监控”网络中某些路径上的信息和变化。
◆混合网：顾名思义，混合网兼具星形网的简洁和低功耗以及网状网的长传输距离和自愈性等优点。混合网一般由路由器和中继器组成网状结构，而无线传感器节点则在它们周围呈星形分布。这样，无线传感器节点可以与多个路由器或中继器通信，当某个中继器发生故障或某条无线链路出现干扰时，网络可在其他路由器周围进行自组。
由于混合网的可靠通信距离和组网方式完全适合生产安全监控系统的需求，因此本系统采用这种混合网作为整个网络的拓扑结构。
本系统软件部分是采用传感点数据采集（主要采集温度、压力、流量等工业生产安全必须的技术参数）、无线网络通信、视频监控、通信、信息处理、数据库等技术建立起的一体化安全报警联动信息集成平台，实现了对生产安全监测、各生产环节视频监视、安全信息综合查询和安全报警指挥调度等功能。本系统具有无线传输、采集点可动态部署、采集信号量精确及主动报警的特点。用户前台软件主要包括生产安全监控数据采集系统、生产安全监控报警系统、安全事故救援指挥系统、安全事故综合数据分析系统及报警信息通知系统等模块。
土遗址监测传感网原型系统设计 第11篇
大型土遗址由于其不可再生和不可替代性, 其保护上升到国家战略角度, 成为我国可持续发展战略的重要组成。随着经济全球化趋势和现代化进程加快, 土遗址受到严重威胁, 加强土遗址保护工作已刻不容缓。现有的化学加固和保护方式[1,2,3]难以预期百年以后的长期效果, 国际上学者倡导通过环境调控的方式进行自然无损的预防性保护。
大型土遗址生存环境变化是对遗址保护影响的重要因素, 因此, 其数据的监测采集、分析、最优生存环境的确定和环境因素控制是实现大型土遗址保护中最关键的环节。传统的监控方法主要依靠工作人员手工测量、计算, 工作量庞大, 实时性差, 数据丢失严重, 难以有效的对采集的海量数据进行融合分析, 缺乏科学性和智能性, 严重影响了大型土遗址保护工作的进行。无线传感网因其不需要固定网络支持, 抗毁性强等特点, 将无线传感网用于文物保护, 既能提高文物的保护水平又能节省人力资源, 降低劳动强度, 有着传统技术无法比拟的优势。文章设计并实现了大型遗址监测传感网原型系统, 在陕西明长城上部署传感节点, 收集温度、湿度、振动等影响遗址健康的各种参数, 通过汇聚节点将数据传送到管理中心。为文物保护专家针对土遗址预防性保护提供科学依据, 探索发现环境因素的静态与动态变换对大型遗址保护的作用, 从而探索大型遗址生存环境优化的机制与途径, 分析判断环境是否符合文物的生存条件标准, 提出解决文物保护的技术体系。
2 大型土遗址监测传感网原型系统
以陕西明长城实地应用描述该原型系统。
2.1 系统概述
原型系统由无线传感网、无人机、通信网络、监测中心和专家系统构成了一个三维立体监测系统, 如图1所示。
2.2 系统构成
原型系统中的传感器节点采用自行研制的集成温湿度和光照的传感器节点、土壤内部温湿度传感器、气体传感器节点和太阳能网关。集成传感器节点采用ATMEGA128L芯片, SHT11传感器, CC2420无线通讯模块和DYP55光敏电阻。根据土遗址自身特点, 设计了感知遗址内部温湿度的传感器节点, 其特点是体积小, 对遗址损伤很小;同时结合端口复用技术, 实现单个节点多点测量, 大大减小了节点部署的密度, 降低成本。气体传感器能够感知CO2, H2S和SO2含量。此外, 依托ARM实现具有远程实时传输、海量存储数据、运算能力强、低能耗的实用价值的无线传感网数据收发平台;通过太阳能技术提高节点可生存性, 结合端口复用技术实现对遗址单位纵深多感知探测。
陕西明长城监测应用中, 将节点随机部署在游人不易到达之处, 实时采集环境的湿度、温度、光照、气体含量等数据。选择监测区域为榆林市榆阳区的十八敦村长城、镇北台长城、建安堡, 定边县的砖井堡、二楼村长城1段。以明长城镇北台段为例说明具体部署方案:
长城镇北台段地处陕西省榆林市榆林区, 以镇北台为中心的2公里区域部署传感器节点120个, 网关8个。形成在2公里区域, 以30米为间隔, 每个间隔纵深部署2个传感网节点;以250米为间隔, 每个间隔部署一个网关, 汇聚各节点采集的信息, 网关集成了一个风速风向传感器和1个振动传感器。周边选取5种典型地貌区域, 形成小范围的节点部署规模, 每种地貌部署酸雨及降水强度实时传感器3个, 气体传感器5个, 夯土温湿度传感器27个。最终形成以镇北台段为中心, 周边5个区域为典型监测点的传感网监测系统。如图2所示。
当感知节点采集到数据后, 首先由退避策略根据网络状态确定退避时长, 然后利用信道接入策略有序占用信道, 之后按照可靠机会路由策略建立由感知节点到sink节点的路由, 最后采用基于能耗最优的可靠传输策略将数据传送至汇聚节点。汇聚节点将接收到的数据通过通信网络发送到监测中心和专家系统, 为提出解决文物保护的技术体系提供可靠的数据依据。
该系统包括展示模块、报警模块、预测模块和网管模块。展示模块是针对收集到的数据, 可以根据客户选择的展示方式 (折线图, 柱状图, 等值线) 。报警模块包含异常数据报警和健康状况报警两部分, 其中, 异常数据包括异常环境数据和异常网络状况 (比如节点失效或网关不能正常工作) , 健康状况报警针对长城健康状况进行报警。预测模块包括健康状态预测和环境预测, 可以根据环境数据, 对长城的具体变化用图示的形式表现, 同时对未来的环境做出预测。网管模块包含网络拓扑、节点数据显示、网络状况显示和数据包路径显示四部分。如图3所示。
2.3 系统设计
大型土遗址监测传感网原型系统可分为以下三部分:
(1) 数据采集
针对陕西明长城选择基岩山区、风沙滩区、沙漠区、黄土梁峁区、沙漠戈壁区等不同环境, 在不同地形地貌的长城遗址上检验可靠传输机制的适应性, 目标是保证大量监测数据能够准确、可靠传输。传感器节点和sink节点部署在游人不可达的外墙区域。传感器节点每隔10分钟采集一次环境数据, 按照可靠的机会路由策略建立一条路由, 通过可靠传输协议将数据发送到sink节点, 最终发送至监测中心和专家系统。
(2) 数据通信
利用自行研制的传感器感知光照、气体含量、表面温湿度、降雨量、土壤中的温湿度等环境信息, 通过可靠、低功耗的数据传输协议将数据传送至sink节点。
长城土遗址跨越山丘、河流、沙漠等多种地理环境, 大多数遗址地处偏远, 交通不便, 同时公用通信网络的基础设施缺乏, 无法完全依赖现有的网络实现远程感知信息的传输。因此, 在3G网络覆盖范围内利用通信网络将数据传回监测中心, 没有3G信号覆盖的范围, 由无人机周期性的收集数据, 将数据转存至监测中心, 同时, 无人机可以对地面进行拍摄, 获取长城实时外观信息, 能够及时发现人为破坏情况。
(3) 长城健康状况分析与预警
根据监测中心获取的数据, 结合专家系统中的形变监测模型, 利用回归平面分析、曲线拟合、云模型等方法, 对形变过程进行描述, 对土遗址物理形态进行监测, 获取有关形变定性与定量的结论, 识别土遗址形态的破坏性变化、病变, 如明长城遗址变形、沉降等, 发出预警, 为大型土遗址的保护提供科学指导。
3 大型土遗址监测传感网原型系统的应用
目前已在原型系统中实现了上述协议, 下面以基于滑动缓存的WSN可靠传输协议[4]为例说明实现过程。
对长城环境和状态进行实时数据采集与可靠传输, 是构建预警系统、为长城的管理和保护提供技术支撑的基础。基于滑动缓存的WSN可靠传输协议在保障数据传输可靠性的前提下, 平衡与能耗的关系, 根据动态链路质量确定数据包缓存的节点位置。具体是, 按照通信距离将链路上的节点划分为近源 (near-source) 节点和近汇聚 (near-sink) 节点, 根据链路质量动态调整中间节点缓存数据包的位置。设定链路质量阈值为pm, 丢包率大于pm时, 数据包在nearsource节点缓存, 能够有效的提高可靠性;否则, 数据包在near-sink节点缓存, 可以有效的降低丢包重传时的能耗和时延。此处设置pm=0.1。
当源节点发送数据包后, 第i个节点成功接收到数据包时检查当前数据包的缓存 (Cached) 标志, 对 (Cached) 标志未置位的数据包计算缓存概率hi, 根据该值进行缓存, 同时修改该Cached标志, 然后转发数据包。
为避免缓存过于集中到部分节点, 通过缓存概率hi的取值构建缓存位置成正态分布的模型, 具体公式为:
相应的代码如下所示。
汇聚节点检查数据包传输情况, 发现丢失则发送NACK信号由反向路径查找丢失的包, 每隔10分钟计算一次丢包率, 代码如下:
4 大型土遗址监测传感网原型系统的应用效果
目前, 已将传感器节点实际部署到陕西明长城的直线带状区域和带转角的带状区域中, 实时对长城生存环境和健康状态进行监测。明长城在陕西境内全长约1200多公里, 范围狭长, 若监测区域内的所有感知节点都与单一的sink节点交换数据, 则sink节点负载过重, 同时过度路由的情况将频繁发生。因此, 实际部署时增加了簇头节点, 感知节点将数据传送给簇头, 簇头节点再转发至sink。明长城周围交通非常不便利, 如果由人工完成数据采集, 则周期过长, 成本也很高。因此, 在3G网络覆盖范围内可通过通信网络将数据传回监测中心, 否则, 由无人机根据需求周期性的收集数据, 将数据转存至监测中心。
原型系统应用效果:我们设计并实现了一个无线传感网文物动物保护数据分析系统, 根据收集到的数据可对监测目标进行地理信息分析、结果健康分析和环境因子分析等分析、统计。
5 结束语
文章针对关于可靠数据传输机制的研究, 以陕西明长城保护为例, 设计并实现了大型土遗址监测传感网原型系统。首先描述了原型系统的概述和总体构成, 然后给出了具体的系统设计, 之后以可靠传输策略为例说明了可靠传输机制在原型系统的实现, 最后, 通过开发的数据分析系统展示原型系统的设计结果。
参考文献
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[3]COFFMAN R, SELWTTZ C, AGNEW N.The adobe reseach project at Fort SelderⅡA study of the interaction of chemical consolidation with adobe and adobe constituents[M]//6th International Conference on the Conservation of Earthen Architecture.Las Cruces, New Mezico, USA October, 250.