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专业方向课程设计报告
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设计题目WSN远程数据采集传输系统指导老师
专业
2015年1月13日
一、实验目的
在支持无线传感器网络操作系统TinyOS的硬件平台上，开发数据的采集和远程传输系统。其中包含三个模块：WSN数据采集/传输模块；服务网关提供模块；数据的显示模块。结合之前所做的六个实验，培养同学的动手和合作能力。
二、设计内容简介
2.1 WSN数据采集/传输模块：
每个实验箱可形成一小型网络，网络由若干普通节点和一个汇聚节点组成，普通节点负责数据的采集和转发，汇聚节点负责收集各普通节点采集的数据，经串口发送给PC机。
2.2服务网关提供模块：
PC机由串口读取汇聚节点收集的采集数据，数据内容包括节点编号，收集时间，数据信息等。将此信息加载到服务器的数据库中。
2.3数据的显示模块：
实现从服务器端的数据库中读取各类采集数据，以图表形式展现给终端用户，用户可以对各类采集信息按时间、编号等查询显示，可对数据做简单的分类统计。
三、系统结构
3.1系统结构图
图1 系统结构图
3.2设计方案描述
在支持无线传感器网络操作系统TinyOS的硬件平台上，开发数据的采集和远程传输系统。基于B/S架构，使用java完成，主要包括三大模块：
①WSN数据采集/传输模块：
每个实验箱可形成一小型网络，网络由若干普通节点和一个汇聚节点组成，普通节点负责数据的采集和转发，汇聚节点负责收集各普通节点采集的数据，经串口发送给PC机。
②服务网关提供模块（即服务器）：
PC机由串口读取汇聚节点收集的采集数据，数据内容包括节点编号，收集时间，数据信息等。将此信息加载到服务器的数据库中。由于在实验室PC环境中没有数据库，我们使用XML文件来代替数据库。读取的数据存储在XML文件中。在显示数据模块中，从XML文件中读取数据。最终实现实时读取采集传感信息，并实时响应客户端的请求。
③数据的显示模块（即客户端）：
实现从服务器端的数据库中读取各类采集数据，以图表形式展现给终端用户。用户可以对各类采集信息按时间、编号等查询显示，可对数据做简单的分类统计。在服务网关提供模块和数据的显示模块使用JavaScript和Html语言，用Eclipse环境开发。在B/S架构中，用户直接使用浏览器访问可以避免安装客户端的麻烦。
四、硬件设计
硬件设备：
HBE-Ubi-CC2431节点若干，PC机数台，USB数据线若干根。
作服务器的PC机和sink节点用数据线通过USB连接在一起。
图2 HBE-Ubi-CC2431节点主视图
图3 HBE-Ubi-CC2431节点俯视图
图4 HBE-Ubi-CC2431节点构成
五、软件设计
5.1程序流程图
其中，淡黄色部分表示WSN数据采集模块，蓝色和绿色表示服务器模块，褐色表示客户端模块。
图5 程序流程图
5.2所用数据结构
在服务器模块，所用到数据结构以sensor实体对象为例：
图6 数据结构
5.3分模块描述
(1) WSN数据采集/传输模块设计方案(A)
A部分由XXX同学完成，他结合实验二和实验六，首先依次读取、处理HBE-Ubi-CC2431上安装的温度，湿度，照度，红外线值。然后，在无线ad-hoc网络通信中，利用多跳通信中使用的最基本的路由协议Flooding协议，通过路由协议，使所有节点都能通过自身或周围节点的帮助到达sink节点。
(2) 服务器模块设计方案(B)
B部分软件设计由我完成，分两大部分同步进行：
①服务器端从串口读取数据后，将字节流对应字节解析成可视化的十进制数值，保存到一个sensor.xml文件里。在读取串口数据时，使用多线程技术，实时监听串口，当有数据到达时，出发读取串口数据机制，没有数据到达，则监
听等待不做其他处理。
②在此同时，实施响应客户端的请求，并将最新的数据封装成json数据格式，以字符串形式返回给客户端，减少带宽压力，同时保证了高效的数据解析。原理图如下：
图7 服务器原理框图
Servlet作为一个容器类，继承自HttpServlet用以实时接收客户端的GET 或POET请求，在Servlet类里面，重写了父类的doGet( )和doPOET( )方法。当客户端发来GET请求，执行对应的doGET( )方法，同理POET请求执行doPOET( )方法。本实验中，我们采取GET请求方式。
在doGET( )方法里，通过request对象获取到请求，在通过调用doXML类，才操作XML文件以获取XML里的最新数据，并将其封装成json数据格式返回。通过response对象将数据返回给客户端。
读取串口数据部分，是通过ComRead类来实现，同时将字节流转换，并通过convertXML类将转换后的数据写入XML文件。
整个服务器模块使用工具及技术如下：
使用工具：
Eclipse javaEE
Tomcat 6.0
使用编程语言：
Java
数据格式：
XML和json
使用技术：
读取串口数据使用SUN公司的javacomm20-win32Api；
操作XML文件使用DOM树；
实时响应客户端请求使用Ajax结合Servlet技术。
使工作环境如下图所示：
图8 工作环境
(3) 数据的显示模块设计方案(C)
C部分软件设计由XXX完成。首先是由用户发送请求，服务器接收到客户端的Ajax请求，从XML文件中读取50条数据，通过Json封装发送给客户端。客户端再通过Json解析接收到数据，通过数据渲染在浏览器Web页面显示。流程图如下
图9 C部分数据的显示模块流程图客户端程序是WEB用户页面。下图是界面设计图:
图10 Web 用户界面设计
六、 设计结果
运行本地浏览器，输入http://10.3.2.11:8080/sensor 地址打开网页。这里需强调说明：
①IP 地址实现以按实验室机房要求配置好，IP 地址第4部分对应学生学号，避免机房内出现IP 冲突。在服务器本地上运行浏览器，可直接输入http://localhost:8080/sensor 。
②由于实验室机房已安装的IE 浏览器（并且只有IE 浏览器）的版本为“IE 6”，所以部分渲染效果没能实现，我们在通过Google Chrome 得以实现。
如下图所示：
图11 实时温度图
图12 实时湿度图
图13 实时照度图
图14 实时红外线图
七、总结和设计体会
本项目是一个硬件、软件编程结合的项目，运用了B/S架构。在硬件方面主要是完成了传感器节点中温度传感器、湿度传感器、照度传感器、红外传感器的数据采集和传送。软件方面，实现了节点功能，PC机由串口读取汇聚节点收集的采集数据，将此信息加载到数据库中，实现从服务器端的数据库中读取各类采集数据，以图表形式展现给终端用户。用浏览器免去了用户安装客户端的烦恼。
以前的课程都是理论知识的学习，感觉有些抽象，学习起来也比较乏味，没有主观的学习热情。这次课程设计的主要收获就是在运用知识的过程中让我对WSN产生了浓厚的兴趣，实现了WSN远程数据采集传输，从而对WSN的结构更加了解，将硬件与软件知识完美的结合。在软件的编程中又顺带复习了JavaScript和Html语言，对Eclipse开发环境更加熟悉。
平时做的实验都是比较简单的或者单一的，当完成这个大项目后，这才了解了平时所学的东西，是如何应用到实践当中。
八、程序源代码
受篇幅所限，这里代码从略，只将代码组织框架附上：
图15 XML文件
图16 项目代码组织框架
九、参考文献
[1]彭刚,刘戎,王万年,孙广义.[无线传感器网络研究概述][J].广西科学院学报,2007.
[2]刘信新,邵明凯.[无线传感器网络操作系统TinyOS研究][J].计算机与数字工程,2007.
[3]李建中,[无线传感器网络专刊前言.软件学报][A],2007.
[4]Holger karl,Andraas Willing.邱天爽,唐洪,李婷,杨华等.[无线传感器网络协议与体系结构].[M]北京:电子工业出版社,2007.
[5]于宏毅,李欧,张效义.[无线传感器网络理论、技术与实现][M].北京:国防工业出版社,2008.
[6]汪涛.[无线网络技术导论][M].北京:清华大学出版社,2008.
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物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络 摘要 物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。积极发展物联网技术，尽快扩展其应用领域，尽快使其投入到生产、生活中去，将具有重要意义。 ZigBee无线通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术，具有低功耗、低速率、低时延等特性，具有强大的组网能力与超大的网络容量，可以广泛应用在消费电子品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。由于其独有的特性，ZigBee无线技术也是无线传感器网络的首选技术，具有广阔的发展前景。ZigBee协议标准采用开放系统接口(051)分层结构，其中物理层和媒体接入层由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层，安全层和应用框架层由ZigBee联盟制定。 本文首先从概念、技术架构、关键技术和应用领域介绍了物联网的相关知识，然后着重介绍了基于ZigBee的无线传感器网络，其中包括无线传感网简介、ZigBee技术概述和基于ZigBee的无线组网技术。 关键词：物联网；ZigBee；无线传感器网络
物联网简介 物联网概念 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。 技术架构 从技术架构上来看，物联网一般可分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。 感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。 网络层是物联网的神经中枢和大脑-用于传递信息和处理信息。网络层包括通信网与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。 网络层解决的是传输和预处理感知层所获得数据的问题。这些数据可以通过移动通信网、互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等进行传输。特别是在三网融合后，有线电视网也能承担物联网网络层的功能，有利于物联网的加快推进。网络层所需要的关键技术包括长距离有线和无线通信技术、网络技术等。 应用层是物联网的"社会分工"-结合行业需求，实现广泛智能化。应用层是物
水下无线传感器网络 摘要：水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络，它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用，将在未来的海军作战中发挥重要的优势。描述了水下无线传感器网络的研究现状，给出了几种典型的水下无线传感器网络的体系结构，并针对水下应用的特点，分析了水下无线传感器网络设计中面临的节点定位、传感器网络能量、目标定位等诸多难题，最后根据应用需求提出了水下无线传感器网络研究的重点。 关键词：水下无线传感器网络；能量；定位 1．引言 水下无线传感器网络是使用飞行器、潜艇或水面舰将大量的(数量从几百到几千个)廉价微型传感器节点随机布放到感兴趣水域，节点通过水声无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给接收者。近年来，水下无线传感器网络技术在国内外受到普遍关注，正在被广泛用于海洋数据采集，污染预测，远洋开采，海难避免，海洋监测等。 水下无线传感器网络具有传统传感器技术无法比拟的优点[1]：传感器网络是由密集型、成本低、随机分布的节点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃；分布节点的多角度和多方位的信息融合可以提高数据收集效率并获得更准确的信息；传感网络使用与目标近距离的传感器节
点，从而提高了接收信号的信噪比，因此能提高系统的检测性能；节点中多种传感器的混合应用使搜集到的信息更加全面地反映目标的特征，有利于提高系统定位跟踪的性能；传感器网络扩展了系统的空间和时间的覆盖能力；借助于个别具有移动能力的节点对网络的拓扑结构的调整能力可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点。因此，传感器网络能够应用于恶劣的战场环境。在军事领域，通过多传感器系统的密切协调，形成空-舰-陆基传感器构成的多传感器互补监视网络，对目标进行捕获、跟踪和识别。 水下无线传感器网络由于其应用环境的特殊性，要考虑海水盐度、压力、洋流运动、海洋生物、声波衰减等对传感器网络的影响，使水下无线传感器网络的设计比陆地无线传感器网络更难，对硬件的要求更高。 2 水下无线传感器网络的研究现状 由于水下无线传感器网络的巨大应用价值，它已经引起世界许多国家军事部门的极大关注。水下传感器网络技术的发展甚至影响到海军军事战略的变革。由于水下传感器网络技术的发展，未来的海战可充分发挥近海空间优势。 最早开展水下无线传感器网络研究的国家是美国，早在上世纪50 年代，美国就在大西洋和太平洋中耗巨资建设庞大的水声监视系统(SOSUS)。近几年美国水下无线传感器网络的较大的项目有：1999~2004 年美国海军研究办公室的SeaWeb 计划；2004 年哈佛大学启动的CodeBlue 平台研究计划；坛上，披露了“近海水下持续监
无线传感网络在物联网技术中的意义与应用 2009年在无锡成立“感知中国”中心，并且，目前针对物联网的《国家物联网“十五”发展规划》也正在制定过程中，进一步确定了物联网技术在新兴科技领域中的重要位置。而无线传感器网络作为物联网中的核心产业，也需要更多的关注与研究，以促进物联网的发展，使得物联网成为新的全球经济增长点。 随着社会和现代技术发展，物联网的而超悄然而至，得到了很多国家和人民的关注。物联网是基于现在已有的互联网而发展起来的，它除了融合网络、RFID 技术、信息技术，还引入了无线传感器技术，使得2M M 型物联网有了更深的发展。而且无线传感技术结合了嵌入式系统技术，传感器技术，现代网络以及无线通信技术，所以它本身也是一个热点的研究领域。 无线传感器网络和物联网的简介 物联网技术目前正在全球范围内引发新一轮的产业革命，成为推动经济社会发展的重要力量。典型的物联网系统一般分为三层：应用层、网络层和感知层。其中由大量的传感设备组成了感知层网络，定义为无线自组传感器网络，无线传 感器网络, WSN wireless sensor networks （）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。 1.1 无线传感器网络 无线传感器网络, WSN wireless sensor networks （）是由部署在监测区域内的 大量廉价微型传感器节点组成，是采用无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络系统，能够通过集成化的微型传感器，协同地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域中各种感知对象的信息，并对信息资料进行处理，再通过无线通信方式发送，并以自组多跳网络方式传送给信息用户，以此实现数据收集、目标跟踪以及报警监控等各种功能。目前，传感器信息获取技术逐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，其智能化的发展将会带来一场信息革命。无线传感器络技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技等先进技术，该技术具备的感知能力、计算能力、通信能力，给更多的WSN 应用空间和应用价值提供了可能性，是物联网当前研究开发的热点之一。 WSN 的发展历程 无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络。最早的代表性论述出现。1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。
无线传感网络操作系统实验3 以下是为大家整理的无线传感网络操作系统实验3的相关范文，本文关键词为无线,传感,网络,操作系统,实验,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在综合文库中查看更多范文。 无线传感器网络实验报告 班级:_14104341__姓名：__代姝佳__学号：_1410400111_时间：
_20XX-3-31__教师：_陈飞云_成绩：_________实验名称：一、实验目的 能够掌握cc2530中的串口的通讯功能，包括串口的发送功能和接受功能以及串口波特率设置功能。为今后的综合实验打下基础。 二、实验原理 平台提供了串口通信模块组件platformserialc，该组件提供了三个接口：stdcontrol、uartstream以及hardwareuartcontrol，其中，stdcontrol用于控制串口通信模块的开关，uartstream提供了串口收发功能；hardwareuartcontrol接口用于设置串口通信得到波特率。其中uartstream的实现，实际上是在串口层做了一个缓冲，每次将发送缓冲器的数据一个字节一个字节地往串口发送，最终达到串口的连续传输。 三、实验内容 1.将J-Link对应端插入ATos多模汇聚节点的cn3引脚，将ATos 多模汇聚节点上的sTm32 芯片同电脑连接起来。注：汇聚节点上有两个芯片，sTm32芯片（基于ARmcpu芯片）和cc2530芯片（基本8051cpu芯片）。 2.打开seggeR/J-Linkarmv4.081/J-flasharm软件，点击target/connect,连接成功后，点击 file/open，按照路径光盘A/02演示中心/sTm32相关hex打开m3gw-pc.hex，再点击target/program，其烧录到ATos多模汇聚节点的sTm32芯片中。烧录成功后，最后点击target/startapplication在多
江阴职业技术学院 毕业论文 课题：传感器在物联网上的应用 子课题: 同课题学生姓名: 专业机电一体化技术 学生姓名沈俊 班组11机电（1）班 学号11020521 指导教师陈晓春 完成日期2013-12-15
目录 摘要 (3) ABSTRACT (4) 引言 (5) 第一章物联网的技术 (6) 1.1物联网的原理 (6) 1.2应用与技术 (6) 第二章物联网的应用架构 (8) 2.1基于RFID的物联网应用架构 (8) 2.2基于传感网络的物联网应用架构 (8) 2.3基于M2M的物联网应用架构 (9) 第三章无线传感网络 (11) 3.1无线传感网络与物关联网的关系 (11) 3.2无线传感器技术 (12) 3.2.1无线传感器技术的概念 (12) 3.2.2无线传感器技术的特点 (12) 第四章物联网是互联网的拓展 (14) 第五章传感器在智能电网的应用 (15) 5.1 自动抄表系统的基本原理 (15) 5.2 采集部分的设计 (15) 5.3 智能电网中几种传感器的应用 (16) 5.3.1 光电传感器的应用 (16) 5.3.2 霍尔传感器的应用 (17) 5.3.3 零功耗磁敏传感器 (18) 参考文献 (20) 致谢 (22)
传感器在物联网上的应用 摘要 传感器网络技术在泛在网络的RFID电子编码传感器网络传感器的应用和未来的支持的支持来检测对象的信息，以演化阶段的事物的特征是信息技术的发展。近年来，它已被越来越多的人的关注。用户使用客户端的相应软件登录并连接到服务器，提交用户请求，并进行完成相应的操作。并使产品完全同步的信息流和物流，从而提供一个有效的，快速的网络平台的信息共享。而且显示的显示电路提供恒定的值和预定的大小可以通过键盘设置改变。 在遥控电路安装与机械和远程显示和显示两组条件的一致性得到满足。因此我们认为由于多个远程传感器和电路的设计，而不是重新在自动抄表系统设计的一个新表的设计。在实际设计中需要选择合适的微力传感器和单片机，二是选择抗传感器采集的应该是三加一的磁屏蔽部分防止干扰周围的流浪的精确计算电磁场。本文介绍了事物发展的概念，基本特征和面临的问题，随着社会的发展，科技的进步，信息化已经是目前公认能让企业在竞争中凸显实力的有力手段之一。 关键词：物联网传感器无线传感网
一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。
无线传感器网络安全技术综述 摘要：本文总结了无线传感器网络面临的安全问题，并从安全协议、安全算法、密钥管理、认证技术、入侵检测等方面分析了近年来无线传感器网络所用的安全技术。最后分析总结了无线传感器网络未来安全技术研究应该注意的地方。 关键词：安全问题协议算法认证技术入侵检测 1 引言 无线传感器网络在近些年来发展迅速，被认为是新一代的传感器网络，由于其体积小，成本低，功耗低，具有自组织网络，现已经广泛应用于军事、环境监测、交通管制、森林防火、目标定位、医疗保健、工业控制等场景[1]。 大多无线传感器网络节点被部署在无人值守或地方区域，传感器网络受到的安全威胁就变得更为突出，且由于传感器节点体积小，其储存开销、能量开销、通信开销都受到限制，所以传统无线网络的安全机制并不能完全的应用于无线传感器网络中。缺乏有效的安全机制已经成为传感器网络应用的主要障碍. 近些年来，随着无线传感器网络的发展，其安全技术也有了很大的进步。虽然传感器网络安全技术研究与传统网络有着很大的区别，但他们的出发点有相同的敌方，均需要解决信息机密性、完整性、消息认证、信息新鲜性、入侵检测等问题[2]，无线传感器网络的安全协议跟传统网络的安全协议有着其独特性也有其同性。国内外研究人员针对无线传感器网络安全协议、算法、密钥管理、认证技术、体系结构等方面都进行了大量的研究，取得了很多成果。本文将对这些已有的研究成果进行总结分析。 2 无线传感器网络安全概述 无线传感器网路安全要求是基于在传感器节点和网络本身条件限制而言的，如而节点的电池能量、睡眠模式、内存大小、传输半径、时间同步等。部署的环境也是网络安全问题的一个重要因素。 2.1网络受到的威胁和攻击 攻击是一种非法获取服务、信息，改变信息完整性，机密性的行为。无线传感
无线传感器网络实验报告 班级: _14104341__ 姓名：__代姝佳__ 学号：_1410400111_ 时间：_2017-4-12__教师：_陈飞云_成绩：_________ 实验名称： 一、实验目的 1.了解点对点通信过程。 2.学会ATOS平台通讯模块（ActiveMessage）的使用。 二、实验原理 本实验使用TinyOS中的活动消息（PlatformMacC）模型实现点对点通信，活动模型组件PlatformMacC包含了网络协议中路由层以下的部分。在ATOS平台下，PlatformMacC包含的主要功能有：CSMA/CA、链路层重发、重复包判断等机制。其中，CSMA/CA机制使节点在发送数据之前，首先去侦听信道状况，只有在信道空闲的情况下才发送数据，从而避免了数据碰撞，保证了节点间数据稳定传输；链路层重发机制是当节点数据发送失败时，链路层会重发，直到发送成功或重发次数到达设定的阈值为止，提高了数据成功到达率；重复包判断机制是节点根据发送数据包的源节点地址及数据包中的dsn域判断该包是不是重复包，如果是重复包，则不处理，防止节点收到同一个数据包的多个拷贝。 PlatformMacC向上层提供的接口有AMSend、Receive、AMPacket、Packet、Snoop等。AMSend接口实现数据的发送，Receive接口实现数据的接收，Snoop是接收发往其它节点的数据，AMPacket接口用于设置和提取数据包的源节点地址、目的地址等信息，Packet接口主要是得到数据包的有效数据长度（payload length）、最大有数据长度、有效数据的起始地址等。AMSend、Receive、Snoop都是参数化接口，参数为一个8位的id号，类似于TCP/IP协议中的端口号。两个节点通信时，发送节点使用的AMSend接口的参数id必须与接收节点的Receive接口的参数id一致。 在TinyOS操作系统下，所有的数据包都封装到一个叫message_t的结构体中。message_t结构体包含四个部分：header、data、footer、metadata四个部分。其中header中包含了数据包长度、fcf、dsn、源地址、目的地址等信息；metadata包含了rssi等信息，详见cc2420.h、Message.h、platform_message.h。其中，metadata部分不需要通过射频发送出去，只是在发送前和接收后提取或写入相应的域。 三、实验内容 1.将J-Link对应端插入ATOS多模汇聚节点的CN3引脚，将ATOS多模汇聚节点上的STM32 同电脑连接起来。 2.打开SEGGER/J-Link arm v4.081/J-flash arm软件，点击target/connect,连接成功后，点击file/open，按照路径光盘A/02 演示中心/STM32相关HEX打开M3GW-PC.hex，再点击target/program，其烧录到ATOS多模汇聚节点的STM32芯片中。烧录成功后，最后点击target/start application在多模汇聚节点的STM32芯片上运行程序。 3.用串口线将ATOS多模汇聚节点和PC机器连接起来。
无线传感器网络大作业题目：无线传感网络实现矿井环境检测物联网工程学院计算机科学与技术专业 学号 学生姓名
指导教师宋春霖副教授 二〇一六年五月 摘要：煤矿中的突发事故具有一定的随机性和不确定性。利用无线传感器网络采集矿井中的数据,再将这些数据通过无线网络传输到矿井上的环境监测中心,并把这些数据实时直观地显示出来;尤其是在被监测的瓦斯体积分数超标的时候,还可发出报警信号。采集到的数据会备份到数据库中,通过对这些数据进行科学的分析归纳,能为预测事故和危机的发生提供强有力的数据支持。 关键词：煤矿、突发事故、无线传感网
目录 1、具体应用 (4) 2、设计方面的挑战 (4) 2.1土壤状况与类型 (4) 2.2成本 (5) 2.3功耗问题 (5) 2.4恶劣环境 (5) 3、无线传感网的组成以及架构 (5) 传感器节点 (6) 4、通信架构 (7) 参考文献: (7)
1、具体应用 近些年来，我国的煤矿事故时常发生，一旦出现重大煤矿事故，不仅失去大量矿工人
员的生命，而且还给煤矿企业和国家带来一定的负面影响。我国现有的煤矿井下的检测系统还是传统的有线检测系统，这种检测系统存在着一系列的弊端，比如说，它只能在矿井扩宽的场域方便使用，而在那些工人作业的采煤区域还不能够完全地有效使用。 监控设备不能很好地发挥作用。传统的监控设备，监控范围有限，并且基本采用有线模式传输信号，在矿井中使用十分不便。而无线传感器网络存在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织网络，其目的是采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并通过无线模块发送给观察者。是集数据的采集、融合、分析、传输于一体，具有展开快速、可靠稳定、可维护性好等特点，特别适用于环境恶劣、不方便人工监控和通过有线网络监控的场所。如果将其应用于煤矿中，配上上层监控软件，可以很好地实现对煤矿内重点区域实时监控、显示和预警，对煤矿的安全生产起着非常重要的作用。下面就提出一种基于无线传感网络的煤矿瓦斯预警系统的设计方法。 无线传感器网络由于自身的特殊特点，比如说方便，能够适应各种环境、检测精确度较高和安全可靠性高等特点，在当前的煤矿开采中非常实用，可以解决在环境复杂、恶劣的煤矿中对瓦斯浓度的监控和预警，不仅要实现煤矿采空区的监测和数据的传输,而且开发成本和运行成本也要低,适合于中、小煤矿采空区的温度监测,移植与功能扩展方便,更换与增加不同的传感器又可构建其他监测网络。 2、设计方面的挑战 2.1土壤状况与类型 在地下通信中网络部署与土壤类型密切相关，随着土壤类型的不同功率衰减的特性展现出很大差异，很大程度上引起了网络拓扑结构的设计。另外，天气、湿度、季节等因素对土壤状况的影响也是我们需要考虑的一个重点。
基于无线传感器网络的智能交通系统的设计 一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路
1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模 块和电源模块。A A．传感模块B。ARM模块C网络模块D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状B网络C直线D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）. d A .IEEE802.15 B .IEEE802.16 C .IEEE802.10 D .IEEE802.14 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑 结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点？D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息C.以数据为中心D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件？C A电源能量有限B通信能力受限C环境受限D计算和存储能力受限 8.（）技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、低功耗、低价格的无线网 络方案。C A.WAN B. Ad hoc C.Ziggbee D. TinyOS 9.网络连接度是所有节点的邻居数目的()，它反映了传感器配置的密集程度。A A.平均值 B.最大值 C.最小值 10.传感器一般由（）、转换原件和基本转换电路组成。A A.敏感原件 B.红外原件 C.单片机DARM模块 11.传感器节点通信模块的工作模式有（）、接收和空闲。A A．发送B. 启动C.认证D.互联 12.传感器节点的能耗主要集中在（）模块。C A．连接B.电池C通信D.传感 13.主动反击能力是指网络安全系统能够主动地限制甚至消灭入侵者，下面不是 具备的能力D
软件2012年第33卷 第11期国际IT传媒品牌 0 引言 随着物联网的研究与应用越来越受到广泛的关注，物联网的安全问题也日益凸显。由于物联网的应用将会涉及到军事、民生、工商业等各个领域，其网络安全的重要性不言而喻。一旦发生例如病毒破坏，黑客入侵，恶意代码攻击等问题，所造成的危害及损失也将会比传统网络上的类似情况范围更广，影响更大。而物联网又是在传统的计算机网络、无线传感网、移动通讯网等网络的基础上建设而来的，由于这些网络本身所固有的安全漏洞和脆弱性，使得物联网的网络信息安全也面临着不小的挑战。因此，物联网安全防范技术的研究显得尤为重要。 入侵行为主要指任何试图破坏目标资源完整性、机密性和可访问行的动作[1]，是物联网安全防范研究所针对的主要方面。传统的安全防御机制，如加密、身份认证等，相对比较被动，不论如何升级更新，总会被入侵者找到其漏洞进行攻击。入侵检测是近年来出现的一种较新的安全防御技术，可以相对主动地为网络进行安全检测并采取相应的措施，从而在很大程度上弥补了传统安全防御技术的不足。 Dorothy E. Denning在他的论文“An Intrusion-Detection Model”中对入侵检测系统（IDS）模型进行了定义[2]。Denning指出，入侵检测应通过对网络封包信息进行收集，并对收集到的信息进行分析，检测潜在的入侵行为，并能够实时地向系统管理人员发送警报，以提供相应的处理措施。因此，一个典型的入侵检测系统（IDS）至少应该包括信息收集、分析检测和报警相应等必要的功能。 本文将结合物联网的安全体系架构，对几种常见的入侵检测技术在物联网中的应用进行研究。 1 物联网的组成 对于物联网的体系架构，目前业界比较公认的是分为三层：采集数据的感知层、传输数据的网络层和内容应用层。这里将简要介绍各层实现的功能并分析各层存在的安全威胁。 1.1 感知层 感知层是物联网发展和应用的基础，该层包括采集数据的传感器末端设备，以及数据接入互联网网关之前的传感网络[3]。感知层遭受攻击通常情况下是感知层的节点遭受挟持，包括普通节点和网关节点。就普通节点而言，一旦被攻击者控制，所面临的安全隐患不仅仅是信息被窃取，攻击者还可以对物品上 入侵检测技术在物联网中的应用研究 张馨，袁玉宇 （北京邮电大学软件学院，北京 100876） 摘 要：本文简要介绍了物联网当前在网络安全方面所面临的问题，指出了入侵检测的必要性。对几种入侵检测技术进行了研究论述，对其在物联网架构中的应用做出了分析，对其各自应用效果进行了对比研究，并对下一阶段的研究方向做出了展望。 关键词：物联网；网络安全；入侵检测；多代理；遗传算法 中图分类号： TP393 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.11.044 Research of Intrusion Detection Technology Applying to Internet of Things ZHANG Xin, YUAN Yu-yu (School of Software Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876,China) 【Abstract 】 This article brie? y describes the network security issues of the Internet of Things, and pointed out the necessity of intrusion detection. The current main three-tier structure is proposed in this aritcal and their respective security threats that may exist is analysed.Several intrusion detection technologies's application to the IoT is analysed and their application effects are compared. Finally the direction of the next stage of the research is given in the article. 【Key words】Internet of Things; Network security; intrusion detection; multiple proxies; genetic algorithm 作者简介：张馨（1987-），男，硕士研究生，软件测试与质量保证 通信联系人：袁玉宇，教授，博士生导师，国家软件标准化推广中心副主任，中国人工智能协会智能产品与产业工作委员会副主任，ISO/IEC JTC1 SC7国际软件工程标准委员会中国代表团团长，ISO/IEC JTC1 SC7 WG6工作组成员，第五届IEEE认知信息学国际会议委员会主席，中国电子学会数据库专家委员会委员，主要研究方向：软件工程、软件质量、软件测试. 160
无线传感器网络与物联网 近期，我们学习了有关无线传感器网络与物联网的相关内容。使我认识到了的科技的重要性，现在我将这段时间的学习成果汇报如下。 定义： 物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。 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自组织网络。一个无线传感器网络通常包括三要素，即传感器、感知对象和观察者。传感器由电源、感知部件、嵌人式处理器、存储器、通信部件和软件等几个部分组成，这些部分相互协调，共同完成对外界信息的感知功能;感知对象是无线传感器网络的监测目标;观察者是无线传感器网络的用户，是传感信息的接收者和应用者。其主要特点有(1)自组织：传感器网络系统的节点具有自动组网的功能，节点间能够相互通信协调工作。(2)多跳路由：节点受通信距离、功率控制或节能的限制，当节点无法与网关直接通信时，需要由其他节点转发完成数据的传输，因此网络数据传输路由是多跳的。(3)动态网络拓扑：在某些特殊的应用中，无线传感器网络是移动的，传感器节点可能会因能量消耗完或其他故障而终止工作，这些因素都会使网络拓扑发生变化。(4)节点资源有限：节点微型化要求和有限的能量导致了节点硬件资源的有限性。 无线传感器网络与物联网的区别： 无线传感器网络不同于物联网。事实上传感技术也好、RFID技术也好，都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，GPS、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。即使互联网也不仅仅指我们通常认为的国际共享的计算机网络，互联网也有广域网和局域网之分。物联网既可以是我们平常意义上的互联网向物的延伸；也可以根据现实需要及产业应用组成局域网、专业网。现实中没必要也不可能使全部物品联网；也没必要使专业网、局域网都必须连接到全球互联网共享平台。今后的物联网与互联网会有很大不同，类似智慧物流、智能交通、智能电网等专业网；智能小区等局域网才是最大的应用空间。认为物联网就是物物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是目前很难实现的技术。事实上物联网是实实在在的，很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统的概括与提升，它从更高的角度升级了我们的认识。 实际上真正意义上的物联网的出现还远远需要时间，而且，从网络架构和协议上看，物联网与WSN完全不同，这是根本的区别。从目标特征上看，物联网探测的一定是已知物品，而WSN探测和判断的更多是未知的人或物。 物联网的主要应用领域： 1、智能家居：智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体，将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化，通过中国电信的宽带、固话和3G无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居相比，智能家居不仅提供舒适
中南大学 信息科学与工程学院物联网无线传感器网络实验报告 班级：物联网 学号： 姓名： 指导老师：刘伟荣
实验时间： 2014年4月11日 目录 实验一基础实验(LED实验) ..................................................................................................................... - 1 - 1.1实验目的.................................................................................................................................................. - 1 - 1.2实验设备及工具.................................................................................................................................... - 2 - 1.3实验原理.................................................................................................................................................. - 2 - 1.4 实验步骤及结果.................................................................................................................................... - 5 - 实验二射频实验.......................................................................................................................................... - 6 - 2.1 实验目的.................................................................................................................................................. - 6 - 2.2 实验内容.................................................................................................................................................. - 6 - 2.3 实验设备及工具.................................................................................................................................... - 6 - 2.4 实验原理.................................................................................................................................................. - 7 - 2.5 实验步骤.................................................................................................................................................. - 8 - 2.6 实验数据分析及结论 .......................................................................................................................... - 9 - 实验三 Zstack组网实验.......................................................................................................................... - 10 - 3.1 实验目的................................................................................................................................................ - 10 - 3.2 实验内容................................................................................................................................................ - 10 - 3.3 预备知识................................................................................................................................................ - 11 - 3.4 实验设备及工具.................................................................................................................................. - 11 - 3.5 实验原理................................................................................................................................................ - 11 - 3.6 实验步骤................................................................................................................................................ - 16 - 3.7 实验数据分析及结论 ........................................................................................................................ - 17 - 实验四综合实验(传感器网络) .............................................................................................................. - 17 - 4.1 智能网关程序设计............................................................................................................................. - 18 - 4.2 Android 用户控制程序设计............................................................................................................ - 19 - 4.3 Zigbee 节点控制程序设计.............................................................................................................. - 29 - 4.4 平台控制操作 ...................................................................................................................................... - 33 - 实验一基础实验(LED实验) 1.1实验目的