無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)太陽(yáng)能蓄電池充放電保護(hù)電路

針對(duì)傳統(tǒng)電梯跟蹤系統(tǒng)成本較高、移動(dòng)性差和安裝維護(hù)困難等問(wèn)題,提出了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(wsn)的新電梯跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置telsob傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)射的能量值,利用micaz傳感器節(jié)點(diǎn)和telsob轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷電梯操作行為,并通過(guò)tel-sob匯聚節(jié)點(diǎn)跟有線網(wǎng)絡(luò)連接和采用c++設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件遠(yuǎn)程顯示電梯運(yùn)行狀況。研究結(jié)果表明,該系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低,具有可視化上位機(jī)顯示界面。

針對(duì)茶園中所存在的無(wú)線通信障礙問(wèn)題,該文設(shè)計(jì)了一款適合茶園信息采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)以atmega128為核心,nrf905射頻芯片及其外圍電路作為無(wú)線通信模塊,sht11空氣溫濕度傳感器和tdr-3土壤含水量傳感器及其外圍電路作為傳感器模塊,并以該節(jié)點(diǎn)為硬件平臺(tái)編寫了通信協(xié)議、應(yīng)用程序和后臺(tái)管理軟件。分析、測(cè)試了節(jié)點(diǎn)的功耗和通信距離,在空曠地帶,節(jié)點(diǎn)的有效通信距離達(dá)到150m,與micaz節(jié)點(diǎn)對(duì)比室內(nèi)外通信距離分別提高了200%和150%。在廣東省英德茶園基地進(jìn)行了組網(wǎng)試驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果表明:網(wǎng)絡(luò)平均丟包率為0.84%,傳感器感知精度達(dá)到98.2%,能夠滿足茶園信息采集的應(yīng)用要求。

介紹了一種利用音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間距自主測(cè)量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)包括dspic6014a微控制器,512kb的sram,2.4g波段的rf收發(fā)模塊、音頻收發(fā)模塊及電源管理模塊等。節(jié)點(diǎn)通過(guò)測(cè)量rf同步信號(hào)與音頻信號(hào)的時(shí)間差來(lái)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的間隔距離。與國(guó)內(nèi)外的研究相比,節(jié)點(diǎn)可以自主完成測(cè)距信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析、計(jì)算工作。節(jié)點(diǎn)通過(guò)采用多次測(cè)量數(shù)據(jù)累加平均及iir數(shù)字濾波技術(shù)提高了測(cè)距信號(hào)的信噪比,利用幅度分析實(shí)現(xiàn)了測(cè)距信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻判別。測(cè)試數(shù)據(jù)表明,該節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)測(cè)距距離可達(dá)30m,誤差小于3%。

針對(duì)大田應(yīng)用中傳感器多樣、低功耗、低成本、通信可靠等要求,設(shè)計(jì)了一款無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)以msp430f1611單片機(jī)為核心,si4432作為無(wú)線通信模塊,采用太陽(yáng)能板和可充電式鋰電池互補(bǔ)供電的方式提供電源。同時(shí),選用了擾動(dòng)觀察法作為太陽(yáng)能最大功率跟蹤算法(mppt算法),采用了周期性采樣策略,并對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的數(shù)據(jù)融合方法。本文測(cè)試并分析了節(jié)點(diǎn)的功耗、通信距離與丟包率之間的關(guān)系及太陽(yáng)能充電時(shí)間等。結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)具有通用性強(qiáng)、功耗低、充電快、通信可靠等特點(diǎn),能夠滿足農(nóng)業(yè)大田信息采集的應(yīng)用要求。

提出了一種采用at86rf212芯片的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)方案。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能工作在780mhz頻段,與ieee802.15.4c標(biāo)準(zhǔn)兼容。首先簡(jiǎn)要敘述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),然后介紹了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)各部分硬件設(shè)計(jì),最后提出一套測(cè)試指標(biāo)用以分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗與可靠性。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具備低功耗、高可靠性。

針對(duì)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了溫室環(huán)境監(jiān)控的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)方案,采用arm9芯片s3c2440和ti最新的低功耗射頻芯片cc2530設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)。給出了硬件結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)的睡眠-喚醒機(jī)制,以及匯聚節(jié)點(diǎn)linux操作系統(tǒng)u-boot的移植。

針對(duì)煤礦井下環(huán)境在線監(jiān)測(cè)的要求,提出了一種井下實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法,詳細(xì)介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)。該節(jié)點(diǎn)通過(guò)微控制器和無(wú)線傳輸模塊實(shí)時(shí)采集、處理、傳輸井下工作面的瓦斯?jié)舛?、co濃度、溫度、濕度等數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果表明,該節(jié)點(diǎn)控制方便、工作穩(wěn)定,能實(shí)現(xiàn)可靠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸。

傳感器節(jié)點(diǎn)是構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本硬件單元。為了擴(kuò)展無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍,本文為mica2傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)了具有采集和播放語(yǔ)音能力的擴(kuò)展模塊。文章首先介紹該語(yǔ)音模塊的邏輯結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程,然后給出模塊中語(yǔ)音接口部分的fpga設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)采用了時(shí)鐘門控和電路資源共享等技術(shù),具有低功耗和高可靠性特點(diǎn),只需對(duì)fpga作少量修改即可適用于不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域;隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)采集信號(hào)的精度和速率成為關(guān)鍵因素;本設(shè)計(jì)以fpga、dsp作為控制核心,實(shí)現(xiàn)了一種可對(duì)多路信號(hào)同時(shí)高速采集的系統(tǒng),采樣率為72khz,利用流水線技術(shù)對(duì)混合編幀后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),存儲(chǔ)速率為6.282mb/s,以解決數(shù)據(jù)量傳送速率的問(wèn)題。并利用無(wú)線傳輸將傳感器節(jié)點(diǎn)信息傳入?yún)R聚節(jié)點(diǎn)輸出;測(cè)試結(jié)果表明:該設(shè)計(jì)可以完成對(duì)多路信號(hào)的同時(shí)采集和存儲(chǔ)且整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注。它在國(guó)防軍事、環(huán)境科學(xué)以及智能家居等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,由于其通常運(yùn)行在人不能或不便接近的環(huán)境,能源無(wú)法替代,因此,設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問(wèn)題。文中提出了以射頻芯片cc2430為核心,配合微處理器的zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案,論述了系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理,對(duì)系統(tǒng)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)作了說(shuō)明。

隨著傳感器技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事和商業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有感知和路由的功能,是構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元。針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn),基于雙核架構(gòu)omapl138為核心設(shè)計(jì)了一種低功耗高性能無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。在介紹omapl138的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程,包括硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)流程,提出一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。該方案可廣泛應(yīng)用于其他區(qū)域的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

無(wú)線多傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由探測(cè)單元和指揮中心組成。該系統(tǒng)中,圖像無(wú)線傳輸?shù)难芯渴且粋€(gè)很重要的部分,對(duì)圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)的硬件軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),主要包括無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及其接口設(shè)計(jì)等。根據(jù)系統(tǒng)的需要,在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)方面構(gòu)建了單片機(jī)控制下的調(diào)制解調(diào)器模塊、調(diào)制解調(diào)器與pc機(jī)的接口模塊等。

為了完成測(cè)試任務(wù),傳感器節(jié)點(diǎn)采用模塊化設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)各模塊間方便、快速地通信,依據(jù)可編程邏輯器件cpld編程靈活,在部分功能模塊內(nèi)擴(kuò)展了專用spi接口電路。試驗(yàn)證明:接口電路工作穩(wěn)定、模塊間可快速便捷通信、系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng),系統(tǒng)整體性能提高。

溝通是最耗能的事件在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsn)。顯著降低能耗將傳輸功率控制(臺(tái)電)技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整傳輸功率,給出了2類的技術(shù):基于位置和時(shí)間的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的算法基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程 收稿日期：2018年1月11日，修回日期：2018年2月15日 基金項(xiàng)目：總裝預(yù)研基金項(xiàng)目（編號(hào)：9140a06040313jb11084）；信息保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目（編號(hào)： kj-14-104）資助。 作者簡(jiǎn)介：葉清，男，博士，副教授，研究方向：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全。薛瓊，女，碩士，工程師，研究方向：自動(dòng)化、軍事 網(wǎng)絡(luò)工程。吳倩，女，研究方向：軍事裝備工程與技術(shù)保障。 ? 1引言 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) ［1］ 是一種具有信息采集、處理 和傳輸功能的綜合信息系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取目標(biāo)信 息，并實(shí)現(xiàn)信息的交互，其在軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、 健康護(hù)理等多個(gè)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景 ［2］ 。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于無(wú)線通信方式及自身資源受 限等原因容易遭受各種安全威脅，其中源節(jié)點(diǎn)位置 隱私問(wèn)題已成為制約其實(shí)際部署應(yīng)用的主要障礙 之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有不

華盛頓天然氣公司有50個(gè)靠太陽(yáng)能蓄電池供電的能源裝置。這些裝置的長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明,利用太陽(yáng)能可以降低管道的防腐費(fèi)用。該公司經(jīng)營(yíng)6430多公里長(zhǎng)的干線輸氣管和40.2萬(wàn)公里長(zhǎng)的配氣管網(wǎng),這些輸氣管敷設(shè)在電阻不同的土地里,該土地有從500ω/m~3的強(qiáng)腐蝕性土壤到0.35mω/m~3的弱

近年來(lái),因雷擊引起的電網(wǎng)故障發(fā)生率較高,各類防雷裝置受成本和保護(hù)范圍的限制,不可能在線路全線使用。研究了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)雷擊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng),根據(jù)線路的具體情況布置無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn),實(shí)時(shí)采集前端避雷器狀態(tài)數(shù)據(jù)、雷擊時(shí)的各種實(shí)時(shí)雷電參數(shù),通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳傳送至主控監(jiān)測(cè)中心,使后方人員能實(shí)時(shí)了解電網(wǎng)防雷設(shè)備的運(yùn)行狀況,及時(shí)分析雷擊的形式和故障地點(diǎn),為準(zhǔn)確判斷輸電線路雷害成因提供證據(jù)。

將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于溫濕度測(cè)量,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控,設(shè)計(jì)了基于無(wú)線收發(fā)芯片nrf401的現(xiàn)場(chǎng)溫濕度測(cè)量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),詳細(xì)介紹了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)微型嵌入式系統(tǒng),有采集、發(fā)送、接收數(shù)據(jù)等功能,本文以無(wú)線通信技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn),采用rf射頻接收芯片t5743的網(wǎng)絡(luò)接收節(jié)點(diǎn),達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的短距離接收,并降低接收數(shù)據(jù)的誤碼率,實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)無(wú)線通信。

針對(duì)核電站運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,人員難以靠近等特點(diǎn),提出基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核電裝備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),采用lm3s1138和cc2420作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要硬件。核電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求特別高,為此采用分層路由協(xié)議teen,并為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器。通過(guò)matlab虛擬仿真平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集表明,此系統(tǒng)能夠?qū)π盘?hào)實(shí)現(xiàn)有效的采集。

電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的智能化、調(diào)度的自動(dòng)化以及管理的信息化均依賴于通信,而且它也是電力系統(tǒng)重要的功能?，F(xiàn)階段的社會(huì)屬于電力市場(chǎng),在這種狀況中要在廣域網(wǎng)中完成各廠站主機(jī)、調(diào)度主機(jī)以及l(fā)ed間的信息交換,同時(shí)還要保證其及時(shí)性、準(zhǔn)確性以及高效性,就須確保通信網(wǎng)絡(luò)的高性能。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的誕生使這種需求得以實(shí)現(xiàn),并且這個(gè)平臺(tái)具備優(yōu)質(zhì)性與可靠性。目前電力系統(tǒng)不斷趨于信息化、網(wǎng)絡(luò)化,而對(duì)于無(wú)線傳感器的研究來(lái)說(shuō)便具有非同尋常的作用和意義。

概括了目前應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的幾種主要的通信技術(shù),包括電力線載波通信、光纖通信和無(wú)線通信技術(shù),分析了幾種通信方式的優(yōu)勢(shì)和不足。介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,研究了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成與工作原理,并探討了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控與故障定位、輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用。