無線傳感網絡技術論文

時間：2021-04-05 15:40:54 論文我要投稿

無線傳感網絡技術論文

　　無線網絡傳感技術給人們的生活創造了很多的樂趣，也為信息的有效、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傳感網絡技術論文相關資料，歡迎閱讀！

無線傳感網絡技術論文

　　無線傳感網絡技術論文一

　　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持其管理。目前基于WSN新型分布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新型分布式協議；電子類實驗室；管理；應用研究

　　WSN也就是無線傳感器網絡(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集成性。具體來說,WSN綜合了目前比較流行的傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡、無線通信技術以及分布式信息處理技術等一系列的高新技術。

　　1WSN新型分布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傳感器節點(一般都是比較廉價的)所組成,其通過無線通信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、采集與處理網絡覆蓋區域中具體的感知對象,并將感知到的具體對象的信息發送給觀察者。一般是由傳感器、感知對象以及觀察者,三個基本要素所構成。

　　在電子類實驗室的WSN應用領域,感知對象就是電子類實驗室中的各種實驗儀器、設備、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)。

　　新型的分布式WSN網絡協議使得監控獲得的信息數據不再僅僅局限于一些環境數據信息如溫度、濕度、位置等標量的數據。其已經集成了更多的視頻、音頻、圖像信息等進入到系統中,而分布式的WSN網絡協議與網絡結構的OSI模型有著類似之處,就是將系統分層、分布的展開,不同的層次負責不同的業務,是一種分布處理的工作機制。新型的分布式WSN協議主要是讓節點參與到特定的節點的簇內多跳通信之中,然后令簇頭進行數據的聚合,以有效的減少向sink節點傳送的消息數量,這樣一來就達到了節省資源和提高可擴展性的最終目的,這也是其為何能夠發送、傳遞更多、更豐富信息的最主要原因。將新型的分布式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。

　　新型的分布式WSN協議下的WSN系統更為的可靠、安全,信息的傳輸效率更高,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信息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。并且,新型的分布式WSN協議,是安全可靠的,對于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新型分布式協議在電子類實驗室管理中的應用并不是無懈可擊的,雖然這種分布式的操作模式最大的優勢在于分層、分布,當其中某一個環節、層次出現問題的時候并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復雜程度,雖然應用起來比較方便,便于管理人員的管理,但是對于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新型分布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信息系統在線平臺,可以查看瀏覽實驗室信息、預約申請使用實驗室以及設備、管理個人資料信息、編輯預約信息和修改用戶密碼。

　　教師管理員登陸實驗室管理信息系統管理平臺,可以編輯用戶信息、維護管理人員信息、查看實驗室和設備電源狀態、檢測實驗室室內各個參數信息。如圖1所示,該設計模型中涉及到的關鍵性硬件為利用ZIGBEE技術開發的CC2530模塊。

　　該模塊承擔建立自主網實驗室網關以及與實驗室管理服務器通信的任務。如圖2所示,為CC2530模塊原理圖。CC2530是用于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絡節點。CC2530結合了領先的RF收發器的優良性能,業界標準的增強型8051CPU,系統內可編程閃存,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件處理流程圖。程序主要完成處理器、輸入輸出口、AD和DA、溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、運算放大器、定時器等的初始化工作。CC2530采集實驗室相關信息后向網關發送并到達實驗室管理信息系統的網頁平臺。采集時間為100us每次。

　　3結語

　　總的來說,WSN新型分布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,對于其中可能存在的問題,通過日后的研究也勢必會得到充分有效的解決。

　　參考文獻

　　[1]李艷輝.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.智能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.以信息化平臺建設為依托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.

　　無線傳感網絡技術論文二

　　[摘要]隨著通信技術、嵌入式技術和傳感器等技術的進步，無線傳感器網絡在制造成本和服務質量上已經越來越符合人們的要求，并在各種生活場景中有了一定的應用。無線傳感器網絡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、危險區域遠程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]無線傳感器網絡

　　一、無線傳感器網絡的定義

　　無線傳感器網絡（WSN，Wireless Sensor Networks）是由大量具有通信和計算能力的微型傳感器節點密集分布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能測控網絡系統。它綜合了傳感器、網絡通信、嵌入式計算、無線傳輸、分布式信息處理等領域技術，能夠通過大量微型傳感器協作地監測、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并把信息發布給用戶。

　　二、無線傳感器網絡的.基本特征

　　與數字蜂窩移動通信系統（GSM）、藍牙（Bluetooth）、無線局域網（WLAN）等無線通信網絡不同，無線傳感器網絡是類似于傳統Ad-hoe網絡，沒有基站設備支持，自組織、自管理的多跳網絡。無線傳感器網絡是Ad-Hoe網絡應用在傳感器技術中的一種具有動態拓撲結構的組織網絡。

　　1.自組織的網絡：無線傳感器網絡通常具備自組織能力；

　　2.自管理的網絡：無線傳感器網絡通常具備自管理能力；

　　3.網絡規模大，分布密集：無線傳感器網絡中的節點數量多于傳統Ad-hoc網絡中的節點數量，并且分布密度大；

　　4.網絡節點易出錯：無線傳感器網絡中的節點較之傳統Ad-hoe網絡中的節點更容易出錯；

　　5.單個節點能力較弱：無線傳感器網絡的節點的計算能力、存儲能力十分有限，無法進行復雜的計算和數據存儲；

　　6.節點間廣播式通信：無線傳感器網絡節點主要采用廣播方式通信，而傳統Ad-hoe網絡大都采用點對點通信；

　　7.以數據為中心的網絡：與數據為中心的含義指無線傳感器網絡運行時，通常只關心整個任務的執行情況，用戶在使用網絡查詢事件時，只關心是否獲得了所需的數據，不關心數據是由哪個節點發來。

　　三、無線傳感器網絡的發展

　　1998年，美國在先進國防研究項目局（DARPA）的一個研究項目中第一次提出無線自組織傳感器網絡的概念。

　　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、便攜式或者移動設備使用的低復雜度，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，其范圍為5-10米）里使用同一信道卻有效避免沖突。在IEEE802.15.4里定義了兩種網絡節點：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，超寬帶無線通信（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絡的首選方案，這為WSN網絡的數據傳輸開辟了一種嶄新的方案。

　　四、無線傳感器網絡的關鍵技術

　　無線傳感器網絡必須要在設計上體現以下要求：

　　第一，由于傳感器節點的大規模和低成本特性，無線傳感器網絡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優化指標。大部分關鍵技術都是圍繞著能量消耗問題這個性能指標來做優化的。同時，節點的大規模和隨機部署的特性又要求網絡拓撲結構為自組織的分布式結構。

　　第二，異構性是無線傳感器網絡的一個重要特性。無線傳感器網絡的異構性可以分成網絡內的異構性（節點異構）和網絡間的異構性兩種。關鍵的異構因素包括節點系統差異，通信協議差異，數據管理差異和系統優化目標差異。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，系統的可擴展性也對異構性有要求。

　　第三，無線傳感器網絡是普適計算（Pervasive Computing）的核心組成部分，需要資源的協同操作。由于單個節點的能量、傳感、存儲和計算能力都相當有限，如何有效的利用大量節點的資源，并對海量的感知數據進行處理完成任務，對于無線傳感器網絡的構造和設計都是一項巨大的挑戰。

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