無線感測網路技術論文

無線感測網路技術論文

　　無線網路感測技術給人們的生活創造了很多的樂趣，也為資訊的有效、及時的傳遞起到一定的促進作用，以下是小編為您整理的無線感測網路技術論文相關資料，歡迎閱讀！

　　無線感測網路技術論文一

　　摘要:實驗教學在學校教育教學中提升學生的實際動手與操作能力方面具有十分重要的作用,尤其是在電子類課程的教學中實驗室的重要性更是不言而喻。但是對這類實驗室的管理難度卻要更大,迫切需要良好的技術手段和方法支援其管理。目前基於WSN新型分散式協議在電子類實驗室管理中的應用越來越廣泛,為如何提高電子類實驗室的使用效率提供了重要的思路和方法。

　　關鍵詞:WSN新型分散式協議；電子類實驗室；管理；應用研究

　　WSN也就是無線感測器網路(全稱為wirelesssensornetwork),WSN目前在國際上是備受關注,其涉及諸多的學科,而這些學科還具有高度的交叉性和整合性。具體來說,WSN綜合了目前比較流行的感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路、無線通訊技術以及分散式資訊處理技術等一系列的高新技術。

　　1WSN新型分散式協議在電子類實驗室管理中的應用

　　傳統背景下,WSN主要是由部署在檢測區域內大量的感測器節點(一般都是比較廉價的)所組成,其透過無線通訊和傳輸的方式形成的一個多跳的、自組織的綜合系統,其實際的目的就是為了協作地感知、採集與處理網路覆蓋區域中具體的感知物件,並將感知到的具體物件的資訊傳送給觀察者。一般是由感測器、感知物件以及觀察者,三個基本要素所構成。

　　在電子類實驗室的WSN應用領域,感知物件就是電子類實驗室中的各種實驗儀器、裝置、操作平臺等,而觀察人員則為實驗室的管理員(當然也有相應的技術人員參與其中)。

　　新型的分散式WSN網路協議使得監控獲得的資訊資料不再僅僅侷限於一些環境資料資訊如溫度、溼度、位置等標量的資料。其已經集成了更多的影片、音訊、影象資訊等進入到系統中,而分散式的WSN網路協議與網路結構的OSI模型有著類似之處,就是將系統分層、分佈的展開,不同的層次負責不同的業務,是一種分佈處理的工作機制。新型的分散式WSN協議主要是讓節點參與到特定的節點的簇內多跳通訊之中,然後令簇頭進行資料的聚合,以有效的減少向sink節點傳送的訊息數量,這樣一來就達到了節省資源和提高可擴充套件性的最終目的,這也是其為何能夠傳送、傳遞更多、更豐富資訊的最主要原因。將新型的分散式WSN協議應用到了電子類實驗室的管理中,就是為了解決電子類實驗室長期存在的人員、效率方面的困難。

　　新型的分散式WSN協議下的WSN系統更為的可靠、安全,資訊的傳輸效率更高,傳輸的內容也更為豐富,這就使得相關的管理人員所獲得的資訊更具有指導性也更容易理解,不再需要更多的技術性要求,讓管理工作變得更為簡單,同時也節省了人力資源的消耗。並且,新型的分散式WSN協議,是安全可靠的,對於實驗室的管理效率的提升也是具有極大幫助的,能夠充分的在系統的提示下將各類系統資源利用起來,更好的發揮實驗室的工作效率。

　　但需要注意的問題是,WSN新型分散式協議在電子類實驗室管理中的應用並不是無懈可擊的,雖然這種分散式的操作模式最大的優勢在於分層、分佈,當其中某一個環節、層次出現問題的時候並不會嚴重的影響到其它部分系統的工作;但是,很明顯其也加大了系統的複雜程度,雖然應用起來比較方便,便於管理人員的管理,但是對於系統的維護技術人員而言,維護的難度可能就有所提高了。

　　2WSN新型分散式協議應用設計模型以及分析

　　應用模型利用近距離無線組網通訊技術ZIGBEE將各個節點組成一個物聯網,教師和學生可以登陸實驗室管理資訊系統線上平臺,可以檢視瀏覽實驗室資訊、預約申請使用實驗室以及裝置、管理個人資料資訊、編輯預約資訊和修改使用者密碼。

　　教師管理員登陸實驗室管理資訊系統管理平臺,可以編輯使用者資訊、維護管理人員資訊、檢視實驗室和裝置電源狀態、檢測實驗室室內各個引數資訊。如圖1所示,該設計模型中涉及到的關鍵性硬體為利用ZIGBEE技術開發的CC2530模組。

　　該模組承擔建立自主網實驗室閘道器以及與實驗室管理伺服器通訊的任務。如圖2所示,為CC2530模組原理圖。CC2530是用於2.4-GHzIEEE802.15.4ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網路節點。CC2530結合了領先的RF收發器的優良效能,業界標準的增強型8051CPU,系統內可程式設計快閃記憶體,8-KBRAM和許多其它強大的功能。如圖3所示,為本應用設計模型軟體處理流程圖。程式主要完成處理器、輸入輸出口、AD和DA、溫度感測器、溼度感測器、光照度感測器、運算放大器、定時器等的初始化工作。CC2530採集實驗室相關資訊後向閘道器傳送併到達實驗室管理資訊系統的網頁平臺。採集時間為100us每次。

　　3結語

　　總的來說,WSN新型分散式協議在電子類實驗室管理中的應用比較明確的解決了一般在傳統的電子類實驗室中常見的問題,如人員的工作量大、管理的效率低下、實驗室得不到充分有效的利用等諸多問題。

　　這些問題的解決是WSN系統技術的重要更新和與時俱進的發展下的必然結果,對於其中可能存在的問題,透過日後的研究也勢必會得到充分有效的解決。

　　參考文獻

　　[1]李豔輝.物聯網技術在實驗室安防系統中的應用[D].華北理工大學,2015.

　　[2]吳文華,施鎮江,朱娟娟,史同娜,謝衛民.智慧管理系統在高校實驗室管理中的應用[J].實驗室研究與探索,2014,(11):259-264.

　　[3]葛日波,王穎,李夢夢,林敏.以資訊化平臺建設為依託的實驗室管理模式創新與實踐[J].實驗技術與管理,2014,(01):15-18.

　　無線感測網路技術論文二

　　[摘要]隨著通訊技術、嵌入式技術和感測器等技術的進步，無線感測器網路在製造成本和服務質量上已經越來越符合人們的要求，並在各種生活場景中有了一定的應用。無線感測器網路具有十分廣闊的應用前景。其在環境監測、軍事國防、搶險救災、工農業生產、城市管理、生物醫療、危險區域遠端控制等許多重要領域的實用價值，已經引起了許多國家學術界和工業界的高度重視。

　　[關鍵詞]無線感測器網路

　　一、無線感測器網路的定義

　　無線感測器網路（WSN，Wireless Sensor Networks）是由大量具有通訊和計算能力的微型感測器節點密集分佈在監控區域內部或附近，協作地監控不同位置的物理或環境狀況，且能夠根據周圍環境自主完成指定任務的智慧測控網路系統。它綜合了感測器、網路通訊、嵌入式計算、無線傳輸、分散式資訊處理等領域技術，能夠透過大量微型感測器協作地監測、採集和處理網路覆蓋的地理區域中感知物件的資訊，並把資訊釋出給使用者。

　　二、無線感測器網路的.基本特徵

　　與數字蜂窩移動通訊系統（GSM）、藍芽（Bluetooth）、無線區域網（WLAN）等無線通訊網路不同，無線感測器網路是類似於傳統Ad-hoe網路，沒有基站裝置支援，自組織、自管理的多跳網路。無線感測器網路是Ad-Hoe網路應用在感測器技術中的一種具有動態拓撲結構的組織網路。

　　1.自組織的網路：無線感測器網路通常具備自組織能力；

　　2.自管理的網路：無線感測器網路通常具備自管理能力；

　　3.網路規模大，分佈密集：無線感測器網路中的節點數量多於傳統Ad-hoc網路中的節點數量，並且分佈密度大；

　　4.網路節點易出錯：無線感測器網路中的節點較之傳統Ad-hoe網路中的節點更容易出錯；

　　5.單個節點能力較弱：無線感測器網路的節點的計算能力、儲存能力十分有限，無法進行復雜的計算和資料儲存；

　　6.節點間廣播式通訊：無線感測器網路節點主要採用廣播方式通訊，而傳統Ad-hoe網路大都採用點對點通訊；

　　7.以資料為中心的網路：與資料為中心的含義指無線感測器網路執行時，通常只關心整個任務的執行情況，使用者在使用網路查詢事件時，只關心是否獲得了所需的資料，不關心資料是由哪個節點發來。

　　三、無線感測器網路的發展

　　1998年，美國在先進國防研究專案局（DARPA）的一個研究專案中第一次提出無線自組織感測器網路的概念。

　　2000年IEEE協會成立了IEEE802.15.4工作組，其目標是開發一種供廉價的固定、行動式或者移動裝置使用的低複雜度，低成本，低速率與功耗的無線傳輸技術。2003年IEEE推出了IEEE802.15.4的PHY物理層與MAC媒體接入控制層，其主要的特點就是低成本，易實現，可靠的近距離傳輸操作，而且可以在一個PAN（Personal area network，其範圍為5-10米）裡使用同一通道卻有效避免衝突。在IEEE802.15.4裡定義了兩種網路節點：全功能節點與半功能節點。全功能節點可以與任何一個其它的節點進行通訊而半功能節點只能與全功能節點通訊。另外，超寬頻無線通訊（UWB[16]）以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優勢，已成為室內短距離無線網路的首選方案，這為WSN網路的資料傳輸開闢了一種嶄新的方案。

　　四、無線感測器網路的關鍵技術

　　無線感測器網路必須要在設計上體現以下要求：

　　第一，由於感測器節點的大規模和低成本特性，無線感測器網路通常不會進行節點的回收或充電，這使得能量消耗效率為系統的首要最佳化指標。大部分關鍵技術都是圍繞著能量消耗問題這個效能指標來做最佳化的。同時，節點的大規模和隨機部署的特性又要求網路拓撲結構為自組織的分散式結構。

　　第二，異構性是無線感測器網路的一個重要特性。無線感測器網路的異構性可以分成網路內的異構性（節點異構）和網路間的異構性兩種。關鍵的異構因素包括節點系統差異，通訊協議差異，資料管理差異和系統最佳化目標差異。一方面，異構互連能提供更靈活便捷的組網方式，同時，平滑的異構互連是產業化多樣性的基礎，系統的可擴充套件性也對異構性有要求。

　　第三，無線感測器網路是普適計算（Pervasive Computing）的核心組成部分，需要資源的協同操作。由於單個節點的能量、感測、儲存和計算能力都相當有限，如何有效的利用大量節點的資源，並對海量的感知資料進行處理完成任務，對於無線感測器網路的構造和設計都是一項巨大的挑戰。