ZigBee无线传感器网络结合GPRS实现远程监控

设计一种了解电力塔实时情况的远程监控装置,通信时运用无线传感器网络技术并结合zigbee中的算法协议进行分析以求达到节能高效并最终延长设备使用生命周期的目标。结合电力塔分布的实际情况在通信过程中运用了一种新型的通信路由算法,即线性通信组网方式;信息传输时考虑到实际的节能要求,采用了分布式功率控制的方法。

设计了一种基于无线传感器网络和gprs技术的无线远程监控系统,实现了局部无线到远程无线的连接,并给出了基于cc2430,gps,gprs和单片机的无线传感网络中心节点的设计方案.

１０ 收稿日期:2010-12-11 作者简介:姚晓通(1972-),副教授,硕士,主要从事嵌入式系 统、计算机测控、物联网等方面的教学与科研工作。 *基金项目:甘肃省自然科学基金项目资助(3zs051-a25-030) 基于zigbee无线传感器网络在智能家居中的应用研究* 姚晓通，崔小川 （兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州，730070） 摘　要：基于无线传感器网络技术组建的智能家居网络能够对家居环境进行很好地监控，组网方便，将嵌有 无线传感器的家具、家电和其他日常用品同互联网相连，可实现远距离控制，提供舒适、方便和人性化的智能家居 环境。 关键词：无线传感器网络；智能家居；网络节点 abstract:theintelligencelivesnetworkwhichsets

西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计(论文) 题目：低功耗zigbee无线传 感器网络通信研究 系（部）：光电信息系 专业：光电信息工程 班级：b060106 学生：毋晓野 学号：b06010621 指导教师：吕宏 2010年05月 i 低功耗zigbee无线传感器网络通信研究 摘要 随着无线网络技术的快速发展和传感器技术的日益成熟，无线传感器网络应运而 生。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过 无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处 理网络覆盖区域中感知对象的信息，发送给观察者。近年来，无线传感器网络被广泛 的应用在预防医学、环境监测、森林灭火乃至车辆检测、行星探测等领域，成为国内 外广泛讨论的焦点。 ieee802.15.4标准主要针对于低速无线个人区

综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术等多学科领域的无线传感器网络已经引起了人们的极大关注。它在国防军事、环境科学以及智能家居等领域有着广泛的应用,由于其通常运行在人不能或不便接近的环境,能源无法替代,因此,设计合理的网络节点成为无线传感器网络的关键问题。文中提出了以射频芯片cc2430为核心,配合微处理器的zigbee无线传感器网络节点设计方案,论述了系统的构成和工作原理,对系统硬件电路和软件设计作了说明。

本文介绍了一种以zigbee协议为核心的多跳无线传感器网络设计,传感器节点处理器采用atmel公司的atmega128l芯片,无线通信采用chipcon公司的cc2420射频芯片,传感器采用数字湿度温度传感器sht10,对不同功能的节点采用不同的程序设计,成功实现数据在无线传感器网络节点间的多跳路由。

－3064－ 0引言 无线传感器网络综合了微电子技术、嵌入式信息处理技 术，传感器技术，现代网络及无线通信技术等先进技术，以自 组多跳的无线网络方式实时监测各种环境或对象的信息，并 可进行处理或控制，应用前景十分广阔。现有传统的无线技 术通常非常耗电，且占用过多的计算和通信资源，大大增加了 成本。而像工业控制，消费性电子设备、汽车自动化、农业自 动化、智能家居和医用设备控制等很多无线应用领域不需要 很高的带宽，只要求低延迟、低功耗，而zigbee技术恰好满足 这种要求。zigbee是为低速率控制网络设计的标准无线网络 协议，具有低复杂度、低成本、低功耗、低速率、高安全性等诸 多优点。本文介绍了zigbee规范并剖析了microchip的协议 栈，最后创新性的给出了基于该协议的智能家居解决方案，该 方案真正实现了低成本、低功耗，

zigbee是一种短距离的双向无线通信技术,技术特点可以概括为4低:低复杂度、低功耗、低数据速率及低成本。它主要适用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能。为了避免温度监控节点与数据集中器之间系统安装过程中烦琐的布线工作,采用zigbee技术进行数据传输。在此对zigbee技术进行分析和对cc2430芯片进行研究,并介绍了系统构成和组成原理,做了温度测量的实验,温度监测结果以数据、曲线等方式在数据集中器人机界面上显示。实践结果表明,该设计达到了预期目标。

沟通是最耗能的事件在无线传感器网络(wsn)。显著降低能耗将传输功率控制(台电)技术动态调整传输功率,给出了2类的技术:基于位置和时间的无线传感器网络的算法基础。

针对传统电梯跟踪系统成本较高、移动性差和安装维护困难等问题,提出了一种基于无线传感网络(wsn)的新电梯跟踪系统。该系统适当地设置telsob传感器节点发射的能量值,利用micaz传感器节点和telsob转发节点判断电梯操作行为,并通过tel-sob汇聚节点跟有线网络连接和采用c++设计的上位机软件远程显示电梯运行状况。研究结果表明,该系统简单、可扩展性强、成本低,具有可视化上位机显示界面。

为克服传统有线隧道施工监控系统存在的不足,利用无线传感器网络的结构灵活、易于布局等优点,提出了一种基于无线传感器网络的隧道施工监控系统设计方案。从节点的软硬件实现、无线传感器网络组网、网关的选择及上层监控软件系统的设计上讨论了隧道施工监控系统的实现。实验结果表明,与传统有线监控相比,该系统对环境监测更加准确,便于部署,易于扩展,成本更低,提高了隧道施工的安全性。

在生产和科学研究过程中的很多场合对环境的温湿度有较高的要求。为了更方便快捷的监控环境温湿度,文中针对有线温湿度监测系统布线复杂、成本偏高以及后期维护不便的问题,结合无线传感器网络技术,设计和实现了一种基于zigbee技术的温湿度监测系统。本方案采用星状网络结构,采用集成了51内核的无线射频芯片cc2430以及高集成度的数字温湿度传感器sht11构建节点硬件,并实现了节点软件。测试结果表明,本系统具有低功耗、低成本、易于维护扩展等优点。

针对目前火灾监控系统存在的不足,提出了一种基于无线传感器网络的设计方案。系统实现了对监控目标的烟雾浓度,温度的实时监测,采用了基于最小跳数的路由协议,每个节点只需记忆自己的转发节点集,网络中的数据都是沿着最短路径进行传输。系统满足了火灾监控的要求,安装简单方便,灵敏度高,稳定性好。

针对煤矿井下环境在线监测的要求,提出了一种井下实时监控无线传感器网络节点的设计方法,详细介绍了无线传感器网络节点的硬件组成和软件设计。该节点通过微控制器和无线传输模块实时采集、处理、传输井下工作面的瓦斯浓度、co浓度、温度、湿度等数据。测试结果表明,该节点控制方便、工作稳定,能实现可靠的无线网络传输。

对无线传感器网络采集到的田间信息进行有效的接收、处理是基于无线传感器网络的农田环境监测系统的重要组成部分,该文针对农田无线传感器网络数据采集的特点,对系统的数据处理服务器的构建进行了研究,设计并实现了一个基于非阻塞式sockets套接口的数据通信服务器。该服务器综合利用静态线程池与i/o复用技术,采用循环队列作为数据缓冲区,较好地解决了农田无线传感器网络对tcp多连接长时间通信,大量田间实时监测数据并发接收、处理性能要求高的问题;采用面向对象设计方法,抽象出类的层次结构,提高了程序代码的复用性。

在无线传感器网络中,获取传感器节点的位置信息对于许多相关的应用十分重要。首先分析了现有的无线传感器网络定位算法,然后提出了一种结合功率控制的区域定位算法(alpc),该算法将传感器节点的位置估计在一个小区域中,而不是寻找它的精确坐标,由sink节点完成复杂的计算,传感器节点无需进行大量的通信和计算,节省了能量并延长了网络的寿命;根据实测数据讨论了时空域对信号传播模型的影响,以及这种影响如何改变定位粒度;利用区域命名机制减小了网络流量负载提高了网络的可靠性;最后,通过仿真验证了算法的有效性。

设计了一种基于无线传感器网络的结构健康监测系统,提出了一种结合层次拓扑结构的无线传感器网络、有线internet网络以及无线cdma1x网络的组网方案,并对光纤光栅传感器的特点进行了分析,加强了系统的可靠性和安全性,提高了数据传输质量,扩展了系统的应用范围。

介绍了一种利用音频信号实现节点间距自主测量的无线传感器网络节点。节点硬件系统包括dspic6014a微控制器,512kb的sram,2.4g波段的rf收发模块、音频收发模块及电源管理模块等。节点通过测量rf同步信号与音频信号的时间差来测量节点间的间隔距离。与国内外的研究相比,节点可以自主完成测距信号的采集、存储和数据分析、计算工作。节点通过采用多次测量数据累加平均及iir数字滤波技术提高了测距信号的信噪比,利用幅度分析实现了测距信号的到达时刻判别。测试数据表明,该节点最远测距距离可达30m,误差小于3%。

面向应急监控应用的无线传感器网络的通信面临着由于网络拓扑的动态性和时变性,以及应急灾难事件突发区域数据量剧增而造成的网络数据传输冲突严重等问题。针对这些问题,提出一种融合物理层功率控制、mac层的链路调度和网络层路由的跨层通信设计思路,分别给出了集中式和分布式算法,以实现面向应急场景的实时、健壮且低干扰的数据通信。采用ns2进行模拟,实验结果表明提出的算法在应急监控应用中,随着设定灾难模型蔓延和扩大以及数据源增加的情况下,都具有良好的数据投递率、实时性和能量效率;提出的机制适用于各类型灾难应急场景,与同类研究相比具有其优越性。

近年来，我国安全警钟长鸣，煤矿安全事故屡见不鲜。如何利用先进的技术最大限度保证煤矿从业安全，如何借助先进的管理系统提升煤炭行业的安全系数成为人们关注的焦点。为此，科研人员积极致力于煤矿安全监控与管理系统的开发与研制。新型安全监控无线传感器网络系统应运而生。本文主要针对安全监控无线传感器系统进行分析，探讨其在煤矿安全监管中的应用。

介绍了一种基于zigbee技术的无线温湿度传感器网络的设计,以cc2430单片机和数字式温湿度传感器sht10设计出了温湿度传感器网络节点,以at91r4008微控制器、ax88796以太网控制器芯片和cc2430无线单片机设计出了zigbee网关。温湿度传感器节点通过射频收发器将数据发送到zigbee网关。zigbee网关通过以太网网络将数据传输给监测中心主机。文章讨论和提出了无线传感器节点的低功耗设计和数据通信的可靠性方法。该系统稳定性好,通信效率高,可广泛应用于工业环境温湿度监测。

近年来,因雷击引起的电网故障发生率较高,各类防雷装置受成本和保护范围的限制,不可能在线路全线使用。研究了一种基于无线传感器网络的电网雷击实时监测与分析系统,根据线路的具体情况布置无线传感器节点,实时采集前端避雷器状态数据、雷击时的各种实时雷电参数,通过传感器网络多跳传送至主控监测中心,使后方人员能实时了解电网防雷设备的运行状况,及时分析雷击的形式和故障地点,为准确判断输电线路雷害成因提供证据。