无线传感器范文10篇

一、煤矿安全监控系统介绍

煤矿安全监控系统应该是一个功能完善结构复杂的系统。该系统要具有对各类信号积累计量、开关量、模拟量等进行实时采集，快速传递，完整保存，及时处理，清晰显示，声光报警，控制等功能。系统可以对现场的一氧化碳，甲烷等气体的浓度，井下的湿度，温度，风速以及矿井内有无粉尘和烟雾进行实时监控。对于矿井下的各类设备可以进行远程遥控，比如打开或关闭主通风机，开启或关闭风门。为了监控甲烷浓度，一氧化碳浓度，风速，累计产煤量，温度，烟雾，馈电状态，油门状态，风筒状态，局部通风机打开和关闭，所以系统较为复杂，组成部分也比较多。系统包括主机、I/O接口电路、分站、无线传感器、报警器、电缆、接线柜、电源箱等设备。无线传感器网络的基本组成单位是数量众多的移动或静止的传感器。传感器是以多跳及自自组织的形式来构建监控网络的。它的功能是对网络覆盖区域内的监控对象进行信息的测量、采集、传送、处理，并报告给用户。用户接受到的数据其实是先由现场的传感器探测到，数据汇合到汇聚节点后在通过网络发送过来的。无线传感器网络的英文是WirelessSensorNetwork，简称WSN。系统中使用了三大基础技术，首先利用传感器技术采集数据，然后利用通信技术传输信息，最后利用计算机技术进行处理。煤炭监控管理系统，无线数据传输平台和地面中心站这三个部分构成了煤矿无线安全监控网络系统。

（1）煤炭监控管理系统：包括用户使用的操作界面，网络通讯的服务器以及实时数据库的服务器。

（2）无线数据传输平台：平台使用的是像CDMA网络这样的无线公网。

（3）地面中心站：包括监控主机、I/O接口、UPS电源、CDMA无线路由器、打印机、配套的监控软件、分站、温度传感器、风速传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器、瓦斯传感器、设备开停传感器、远动开关等等各类设备组成。

二、网络节点结构

摘要：随着森林生态环境保护力度的加大，对森林环境数据采集的要求也越来越高。把先进的无线传感器网络技术引入既有的森林火灾视频监控系统中，以了望塔为中心部署传感器网络，并对系统进行结构设计；在介绍了几种无线传感器网络节点定位技术的基础上，将上述方法与地理信息系统相结合，使森林资源的实时、精准监测水平得到较好的提升。

关键词：无线传感器网络；监测；节点

目前，国内外对无线传感器网络的研究工作还处于起步阶段，有许多问题需要继续深入的研究,比如完整的协议栈结构,功控、路由、MAC、移动性管理等关键技术的研究还需要深化；最小化能耗和最大的网络寿命是很大的应用瓶颈；在远程、环境恶劣的条件下能源无法替代，网络维护也非常困难，使得实际使用效果并不理想[7]。本文的设计基于以了望塔为中心的传感器部署，充分利用既有无线视频网络基站，比较适合无线传感器低功耗、短距离传输的特点。如何把无线传感器网络与无线视频监控系统更好地结合起来，把基于无线传感器网络的森林资源监控系统与地理信息系统结合起来，打造出健壮高效的森林资源监控平台，成为以后工作的重点。

[1]张丽霞,汪文勇,李炯.无线传感器网络的目标标定问题研究[J].电子科技大学学报

[2]彭刚,曹元大,孙利民.无线传感器网络节点定位机制的研究[J].计算机工程与应用

[3]段渭军,王建刚,王福豹.无线传感器网络节点定位系统与算法的研究和进展[J].信息与控制

摘要：基于IEEE1451标准和蓝牙协议提出蓝牙无线传感器结构模型，并就具体的抄表系统完成蓝牙传感器的设计。该传感器不仅实现了数据检测和传输的无线化，同时也提供了数据传输的抗干扰性能。

关键词：IEEE1451标准蓝牙协议无线传感器无线抄表

引言

IEEE1451.2是智能传感器接口模块标准。它提供了将传感器和变送器连接到网络的接口标准，主要用于实现传感器的网络化。IEEE1451.2标准采用通用的A/D或D/A转换装置作为传感器的I/O接口，将各种传感器模拟量转换成标准规定格式的数据，连同一个小存储器—传感器电子数据表TEDS（TransducerElectronicDataSheet），与标准规定的处理器目标模型—网络适配器NCAP（NetworkCapableApplicationProcess）连接。如此，数据可以按网络规定的协议接入网络。该标准结构模型提供了一个连接智能变送器的接口模型STIM（SmartTransducerInterfaceModule）NCAP的10线标准接口—变送独立接口TII（TransducerIndependenceInterface）。

图1

采用上述IEEE1451标准实现传感器网络化的同时，无线通信技术被引入原有传感器以实现无线化也是传感器当前的研究热点，是今后传感器发展的一个重要方向。尤其随着蓝牙技术应用的失言以及其芯片价格的进一步下调，将蓝牙技术引入传感器以实现传感器的无线化已成为可能。目前绝大多数抄表系统中的数据检测和传输，主要是有线方式进行。本文将给出基于IEEE1451.2和蓝牙协议的无线抄表传感器的具体实现，以实现抄表系统的无线化。

无线传感器网络是由大量分布广泛的、能够进行简单计算的微小传感器节点，以无线通讯的方式，同时能够自行组织起网络的系统，是能够在不断变化的环境中自主完成指定任务的智能系统。随着无线通信、嵌入式计算技术、传感器技术、微机电技术的不断发展，无线传感器网络改变了人类与自然界的交互方式，在军事、环境监测、空间探索、反恐防暴、灾难援救、医疗卫生、智能家居等方面展现出了巨大的应用价值。

1无线传感器网络的结构

1.1网络结构。无线传感器网络通常由传感器节点、汇集节点和管理节点组成。通过在需要监测的区域内散布大量传感器来探测温度、湿度、压力、光照强度、介质浓度等环境数据，并且每个传感器之间以自组织的形式拓展成网络。传感器将探测到的环境数据以特定的方式汇集到某个节点或多个节点，最终所有数据都经过卫星、互联网或者移动通信网络传送给管理节点。1.2节点结构。传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，如下图所示。传感器模块的功能是监测区域内的信息，将信息进行采集并转换成特定格式的数据；处理器模块的功能是处理好相关数据的采集和存储，包括自身采集的数据和其他节点传来的数据；无线通信模块的功能是与其他传感器节点进行无线通信，交换信息和数据；能量供应模块的功能是为传感器节点供能，而供能介质通常采用微型电池。

2无线传感器网络的特点

2.1分布式和网络自组。在无线传感器网络中并没有原先设置中心节点，所有的节点都拥有相同的权限，各节点之间都是通过分布式算法来协调，可以在无人操作的情况下自动将所有节点组织到一起，自动地进行网络配置和管理，通过相应的协议和算法自动形成一个具有收发大量环境数据的无线网络。为了应对环境的复杂性，无线传感器网络可以随时加入或者切除一部分节点，网络不会因此而失效或者崩溃。2.2规模大密度高。无线传感器网络通常由成千上万个传感器节点组成，覆盖区域大，节点密集，以尽可能获得更为精确、完整的数据，如森林火灾监护和环境监测等。同时，也正因为无线传感器网络的规模大，密度高，网络中存在大量的冗余节点，从而使得能够从不同的角度获得尽可能多的数据，挺高了监测的精度，也降低了对单个传感器节点的精度要求，所以无线传感器网络的造价相对便宜。2.3网络拓扑动态变化。无线传感器网络的拓扑结构通常是不断变化的，节点的移动、故障，节点能源的耗尽，新节点的加入，无线信道的不稳定等都有可能造成网络拓扑结构的变化，变化的时间点和方式都很难预测。这就要求无线传感器网络具有自组织和动态调整的能力，可通过各种组网技术，对各节点进行动态的管理，最大程度的利用节点资源。2.4以数据为中心。无线传感器网络通常是为了完成某些任务为创建的。用户关心的是监测区域内的信息，而不是某个传感器节点上的数据。用户在使用传感器网络时，是将需要查询的信息发给网络，而不是发给某个节点，然后传感器网络收集相关数据后整合成信息汇报给用户。与以连接为中心的传统网络相比，无线传感器网络是以数据为中心的，各节点要有能聚合数据，对数据进行缓存和压缩的功能。2.5资源受限。由于无线传感器网络通常用于一些特殊场所和领域，传感器往往在价格、体积和功耗上受到限制，单个节点的计算能力、存储空间、续航能力相对较弱，无法做大规模的存储和计算。所以在网络创建过程中，如何降低网络的功耗，最大化网络的生存周期是无线传感器网络要面临的一大挑战。

3无线传感器网络的应用领域

摘要：传感器网络在未来互联网中发挥着非常重要的作用。因为物理方面极易被捕获与应用无线通信，及受到能源、计算以及内存等因素的限制，所以传感器互联网安全性能极为重要。对无线传感器网络进行部署，其规模必须在不同安全举措中认真判断与均衡。

关键词：网络；无线传感器；安全；研究

当前互联网中，无线传感器网络组成形式主要为大量廉价、精密的节点组成的一种自组织网络系统，这种网络的主要功能是对被检测区域内的参数进行监测和感知，并感知所在环境内的温度、湿度以及红外线等信息，在此基础上利用无线传输功能将信息发送给检测人员实施信息检测，完整对整个区域内的检测。很多类似微型传感器共同构成无线传感器网络。由于无线传感器网络节点具有无线通信能力与微处理能力，所以无线传感器的应用前景极为广阔，具体表现在环境监测、军事监测、智能建筑以及医疗等领域。

1无线传感器网络安全问题分析

彻底、有效解决网络中所存在的节点认证、完整性、可用性等问题，此为无线传感器网络安全的一个关键目标，基于无线传感器网络特性，对其安全目标予以早期实现，往往不同于普通网络，在对不同安全技术进行研究与移植过程中，应重视一下约束条件：①功能限制。部署节点结束后，通常不容易替换和充电。在这种情况下，低能耗就成为无线传感器自身安全算法设计的关键因素之一。②相对有限的运行空间、存储以及计算能力。从根本上说，传感器节点用于运行、存储代码进空间极为有限，其CPU运算功能也无法和普通计算机相比[1]；③通信缺乏可靠性。基于无线信道通信存在不稳定特性。而且与节点也存在通信冲突的情况，所以在对安全算法进行设计过程中一定要对容错问题予以选择，对节点通信进行合理协调；④无线网络系统存在漏洞。随着近些年我国经济的迅猛发展，使得无线互联网逐渐提升了自身更新速度，无线互联网应用与发展在目前呈现普及状态，而且在实际应用期间通常受到技术缺陷的制约与影响，由此就直接损害到互联网的可靠性与安全性。基于国内技术制约，很多技术必须从国外进购，这就很容易出现不可预知的安全性隐患，主要表现为错误的操作方法导致病毒与隐性通道的出现，且能够恢复密钥密码，对计算机无线网安全运行产生很大程度的影响[2]。

2攻击方法与防御手段

1蓝牙技术

蓝牙技术为蓝牙特别兴趣小组（SIG，SpecialInterestGroup）在1998年提出。它是一种新的短距离无线通信协议，是一种无线数据与语音通信的开放标准，目的是以无线的方式取代现有的有线接口。其优势在于：具有很强的移植性，可应用于多种通信场合；硬件集成应用简单，成本低廉，实现容易，而且易于推广；蓝牙功耗低，对人体危害小；采用扩频跳频技术，抗干扰能力强，增加了信息传输的安全性。蓝牙系统支持点对点和一点对多点的通信。在一点对多眯的连接方式中，多个蓝牙单元共享一条信道，采用同一跳频序列。各个蓝牙设备构成的网络称为匹克网（Piconet）。匹克网中蓝牙设备以主从方式实现通信。由于蓝牙设备的物理寻址地址为3位，因此在同一时刻，匹克网最多只能激活8位设备（1主7从）；但不同时刻，多个匹克网可以构成一个可重叠的散射网络结构。蓝牙通信的有效半径和其输出的功率有关：当输出功率是2类（2.5mW/4dB）时，通信范围为15m；如果增加其功率到1类（4mW/20dB）时，就能使通信范围达到100m。

2基本标准和协议的传感器结构模型

基于IEEE1451.5和蓝牙协议的无线网络化传感器由STIM、蓝牙模块和NCAP三部分组成，其体系结构如图1所示。此方案的实现，相当于在IEEE1451.2的结构模型上取代了原有的TII接口。采用无线的蓝牙协议实现连接，类似于实现了一个无线的STIM和无线NCAP接收终端的模式。通过在原有的STIM和NCAP中嵌入了蓝牙模块，构成的无线NCAP和无线STIM，以点对多点在蓝牙匹克网以主从方式实现相互通信。

与典型的有线方式相比，上述无线网络模型增加了两个蓝牙模块。对于蓝牙模块部分标准的蓝牙对外接口电路一般使用RS232或USB接口，而TII是一个控制链接到它的STIM的串行接口。因此，必须设计一个类似于TII接口的蓝牙电路，构造一个专门的处理器来完成控制STIM和转换数据到蓝牙主控制接口HCI（HostControlInterface）的功能。

3蓝虎无线抄表传感器的设计

摘要本文介绍了WSN的组成结构、网络平台组建、通信机制等内容，提出了一种基于WSN的智能车位控制系统的实现方案。着重讨论该方案的实现原理、关键技术等问题。

关键词WSN；车位控制；超声波传感器

1引言

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，在现实生活中得到了越来越广泛的应用。随着通信技术、嵌入式技术、传感器技术的发展，传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展[1]。目前，国内外主要研究无线传感器网络节点的低功耗硬件平台设计拓扑控制和网络协议、定位技术等。这个设计以检测超声波强度的传感器为例，实现了一个无线传感器网络，根据传感器所检测的超声波强弱来决定开启或关闭车位指示灯，从而判断是否有车辆进入检测区域。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术，有着广泛的应用。该系统不需要对现场结构进行改动，不需要原先任何固定网络的支持，能够快速布置，方便调整，并且具有很好的可维护性和拓展性。

2IEEE802.15.4标准

IEEE802.15.4标准[2]适用于低速率、低功耗、低复杂度和短距离数据传输的无线个域网(WPAN)。在网络内的无线传输过程中，采用带冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA／CA)，支持超帧结构和时槽保障机制(GTS)。网络拓扑结构可以是星型网或点对点的对等网。该标准定义了3种数据传输频率，分别为868MHz、915MHz、2.4GHz。前两种传输频率采取BPSK的调制方式，后一种采取0-0PSK的调制方式。各种频率分别支持20kbit／s，40kbit／s和250kbit／s的无线数据传输速率，传输距离在0m～70m之间。本文中采用的是频率为2.4GHz的无线发射模块。

摘要：针对无线传感器网络资源受限的特点，研究了故障管理的相关内容，主要对故障检测的几种常见方法进行比较说明，对于无线传感器网络的应用具有一定的指导意义。

关键词：无线传感器资源受限故障管理故障检测

无线传感器网络是由大量低成本且具有传感、数据处理和无线通信能力的传感器节点通过自组织方式形成的网络[1]。它独立于基站或移动路由器等基础通信设施，通过特定的分布式协议自组织起来形成网络。它能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，使需要这些信息的用户在任何时间、任何地点和任何环境条件下（尤其是仅适合无线通信条件下）获取大量详实而可靠的信息。因此，这种网络系统可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。

随着无线传感器网络应用范围的进一步扩展，常常被部署在极端环境来收集外部环境的数据。由于传感器节点的电源、存储和计算能力有限，并且应用环境恶劣，使得传感器节点比传统网络的节点更易于失效。在这些情况下维持高质量的服务，并尽可能地降低能源消耗是很有挑战性的，有效的故障管理对于达成这些目标是有极大帮助的。因此，对无线传感器网络故障进行管理是非常重要的。

一、无线传感器网络故障管理

当网络或系统出现故障时，网络故障管理便成为管理员首要用到的工具。因此，故障管理事实上是整个网络管理的重中之重。

摘要：介绍了IEEE802.15.4标准的概念、产生背景、特点、构件及体系结构、发展前景，并探讨了基于IEEE802.15.4标准传感器的实现，对其实现的问题给出了解决方案。

关键词：IEEE802.15.4Zigbee协议传感器

为了满足类似于传感器的小型、低成本设备无线联网的要求，2000年12月IEEE成立了IEEE802．15．4工作组，致力于定义一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术。802．15．4无线发射／接收机及网络被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell等公司极力推崇。同时，也吸引了其他标准化组织的注意。IEEEl451工作组已考虑在IEEE802．15．4标准基础上实现传感器网络(SensorNetworks)。

产品的方便灵活、易于连接、实用可靠及可升级换代是市场的驱动力。802．15．4主要应用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域。传感器网络是其主要市场对象。将传感器与802．15．4设备组合，进行数据收集、处理和分析，就可以决定是否需要或何时需要用户操作。其应用实例包括恶劣。环境下的检测，诸如涉及危险的火和化学物质的现场、监测以及维护正在旋转的机器等。在这些应用上，一个802．15．4网络可以极大地降低新传感器网络的安装成本，简化对现有网络的扩充。

1802．15．4协议架构及其技术特点

IEEE802．15．4满足国际标准组织(ISO)开放系统互连(OSI)参考模式。它定义了单一的MAC层和多样的物理层(如图1所示)，表1中概括了802．15．4的一些特点。Zigbee联盟制定了MAC层以上协议，其协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。

摘要:本文简述了无线传感器网络的定义、组成及特点，并结合其特点介绍了无线传感器网络在各行各业广泛的应用价值和未来发展前景以及目前存在的技术问题。

关键词:无线传感器网络；组成；应用；发展

科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络（WSN,wirelesssensornetworks）综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。由于WSN的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的广泛关注，被广泛地应用于军事，工业过程控制、国家安全、环境监测等领域。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，是当前计算机网络研究的热点。

一、发展概述

早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。

无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。发达国家如美国，非常重视无线传感器网络的发展，IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学（BostonUniversity）还于最近创办了传感器网络协会（SensorNetworkConsortium），期望能促进传感器联网技术开发。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。可以预计，无线传感器网络的广泛是一种必然趋势，它的出现将会给人类社会带来极大的变革。