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基于网络共享的无线传感网络设计
摘要：无线传感器网络是近年来的一种新兴发展技术，它在环境监测、农业和公众健康等方面有着广泛的应用。在发展中国家，无线传感器网络技术是一种常用的技术模型。由于无线传感网络的在线监测和高效率的网络传送，使其具有很大的发展前景，然而无线传感网络的发展仍然面临着很大的挑战。其主要挑战包括传感器的可携性、快速性。我们首先讨论了传感器网络的可行性然后描述在解决各种技术性挑战时传感器应产生的便携性。我们还讨论了关于孟加拉国和加利
尼亚州基于无线传感网络的水质的开发和监测。
关键词：无线传感网络、在线监测
1.简介
无线传感器网络，是计算机设备和传感器之间的桥梁，在公共卫生、环境和农业等领域发挥着巨大的作用。一个单一的设备应该有一个处理器，一个无线电和多个传感器。当这些设备在一个领域部署时，传感装置测量这一领域的特殊环境。然后将监测到的数据通过无线电进行传输，再由计算机进行数据分析。这样，无线传感器网络可以对环境中各种变化进行详细的观察。无线传感器网络是能够测量各种现象如在水中的污染物含量，水灌溉流量。比如，最近发生的污染涌流进中国松花江，而松花江又是饮用水的主要来源。通过测定水流量和速度，通过传感器对江水进行实时监测，就能够确定污染桶的数量和流动方向。
不幸的是，人们只是在资源相对丰富这个条件下做文章，无线传感器网络的潜力在很大程度上仍未开发，费用对无线传感器网络是几个主要障碍之一，阻止了其更广阔的发展前景。许多无线传感器网络组件正在趋于便宜化（例如有关计算能力的组件），而传感器本身仍是最昂贵的。正如在在文献[5]中所指出的，成功的技术依赖于
共享技术的原因是个人设备的大量花费。然而，大多数传感器网络研究是基于一个单一的拥有长期部署的用户，模式不利于分享。该技术管理的复杂性是另一个障碍。
大多数传感器的应用，有利于这样的共享模型。我们立足本声明认为传感器可能不需要在一个长时间单一位置的原因包括：（1）一些现象可能出现变化速度缓慢，因此小批量传感器可进行可移动部署，通过测量信号，充分捕捉物理现象（2）可能是过于密集，因此多余的传感器可被删除。（3）部署时间短。我们将会在第三节更详细的讨论。
上述所有假定的有关传感器都可以进行部署和再部署。然而有很多的无线传感器网络由于其实时监测和快速的网络功能可能被利用作为共享资源。其作为共同部署资源要求，需要一些高效的技术，包括对传感器的一些挑战，如便携性，流动频繁的传感器内的部署，这使我们在第四节将会有大的挑战。
在本文中，我们专注于作为共享的可行性设计的传感器网络。下面我们开始
阐述传感网络在孟加拉国和加利福尼亚州的水质检测中的应用。
2．无线传感网络在水质监测中的应用
无线传感器网络是通过把小型计算机设备连接到各式传感器和无线电而组成的。这些设备自适应的形成特殊网络（暂时的点对点网络），通过无线方式对所处环境进行监测、处理。其硬件和软件的设计非常低功耗以此达到长期在现场部署的目的，即此种部署在所处环境中人为干预性小。设备大小通常从四分之一个个人数据处理机到类似一个个人数据处理机的装置那么大。在一般情况下，资源可用性和功耗与设备大小是相一致的。例如，虽然资源可用性在很大程度上取决于传感器的功耗，但是低功率节点（通常称为微尘）用两节AA电池可以运行大约一二个月。
传感器网络提供密集的空间和时间上的采样。此种取样即使是在偏远和难以到达的地方均可采样。因此，它是对于在时间上和空间上要求精确采集最适用的网络技术。例如无线传感网络在土壤中的应用就是个很好的例子。因为土壤环境在空间上是多样性的，需要精确的时间上的采样。对于突然发生的变化都会被精确的采样及时记录下来。
事实上，无线传感器网络是一种低功耗的网络技术，对于一些发达地区其作为一种新兴技术适用性更为广泛。此外，对于公共健康方面的应用极为重要。例如，参考
文献（17）阐述了人们对于水质的极高的关注度，“对水质的分析起初仍然是通过实验采样的办法将采集到的样本带回实验室进行研究。”这种类型的数据收集和分析通常是非常耗时的且大多是不准确的，并在许多情况下，错过了人们对于及时关注的焦点的分析。
我们参与了两项正在进行的关于地下水质监测的无线传感网络部署：一项系统是以了解孟加拉国地下水中砷的含量为主。另一项系统是通过研究孟加拉国地下水和土壤来监测硝酸盐的传播。
以上我们的部署都具有类似的设置。一个塔架，是由外围箱体式的无线设备组成，这些设备在土壤中通过长导线连接到嵌入式传感器。每个设备可以支持7个传感器，每个塔架都有多个设备。多路塔架被部署在目的地周围，以达到空间上垂直和水平的密集部署。这些设备将采集到的样本以无线方式传送给基站以供分析。该部署的基站是一个个人数据处理机类的设备，也可以是一种轻便电脑。它是通过由太阳能提供再充电的汽车电池来进行供电。为了能够获得外部数据，我们的基站使用Zigbee技术，或在Zigbee不可用时，使用GPRS网络。
在孟加拉国，在恒河三角洲的几千万人饮用了已被砷严重污染的地下水，如果被污染的水量一直持续，由砷引起的患病率和皮肤癌将大约每年分别增加两百万和一万例，由砷引起的癌症的死亡率每年将会大约增加三千例。
我们对于控制砷在地下水中的动态变化是难以完全了解的。在与孟加拉国的工程技术大学和麻省理工学院进行合作中，我们于2006年1月在靠近达卡的一个水稻地里部署了一个传感网络，目的是为了帮助确认这个假说成立。一个完整的塔架应该包含3部分完整的传感器（土壤湿度，温度，碳酸盐，钙，硝酸，氯，氧化还原电位，氨氮，pH值），每个部署都具有不同的深度（在地面以下1，1.5，2米），在此基础上的压力传感器用来监测水的深度。
在干旱地区和半干旱地区水的短缺和不断增加的对于水资源的消耗已经促进人们重新再利用被处理过的废水。尽管对于水资源的再利用人类收获了很多益处，但是已被处理的废水对于人类的健康和环境质量仍然存在着显而易见的危害。解决这些危害需要进行自动的分布式的观测和控制灌溉水量，查出它所传输的污染物，包括暂停处理的或是还未处理的污染物，胶状污染物，药物，有机碳，挥发性有机化合物，治病微生物，营养素例如氮或磷。在加利福尼亚的帕姆代尔，一个水质再利用现场是为
测试土壤湿度，温度和硝酸盐的传感器网络而被用作的试车台。此网络集合了两个方面：第一，确保此环境正在被监测，第二，提供对水质控制的反馈，从而达到优化水流量和减少化学物质渗透到地下。这种现场也可以被用来在对孟加拉国进行部署前对软件，传感器和硬件的测试。
3．传感器共享技术
对于传感器网络数据收集，即使是最小的传感器资源，其共享也将让许多人受益。我们相信以下三种技术方法特别适用于传感器共享：（1）从一系列小型传感器大范围部署到精确仿真。（2）从密集部署到稀疏部署逐渐移动冗余传感器（3）在一些可能的地区缩短部署周期。在这里，我们更详细地描述这些场景，包括我们自己和别人在执行有关的或支持的算法时的工作的调查。
(1)精确仿真
人类功能的移动性就是通过手动来模拟一个使用较少传感器的密集部署区。人们可以移动一个领域的一小套传感器，对密集空间收集数据。该技术将是只适合于可持续发展应用中，所关注的现象变化非常缓慢。
(2)密集到稀疏部署
一些传感器网络应用需要一个密集映射的环境。一旦传感器密集部署和细节的现象揭示，我们可以看到它可以捕获足够的资料较少的传感器，从而释放传感器部署在其他地方。这里，我们描述适用的工作是正在进行中的传感器网络社区。
(3)部署周期短
有些应用程序只需要短时间部署，因而对传感器的共享是种理想选择。我们在孟加拉的部署是一个带有部署周期短的应用例子。我们要收集数据，以验证有关昼夜变化的假设，所以我们希望数天时间来对数据进行分析。
4．挑战
许多挑战性技术的出现，是为了能够快速部署和移动传感器，主要因为迄今为止的工作主要集中在静态的，长期运行的部署中。
我们已经有了趋于密集化的目标，降低高密度部署使之稀疏，使周期短的部署趋于平衡，我们发现以下三个挑战是最恰当的。算法必须是具有人机通信功能的，对于人为错误是可以解决的。对于系统故障必须迅速查明，并最大限度地通过正确的数据进行接收。最后，系统必须迅速做出部署。
5．结论
无线传感器网络可视为一种工具，其对于可持续发展来说具有很好的潜力。如果我们视这种发展的无线传感网络技术为共享资源的话，它就可以得到技术社区的帮助。为了使无线传感器网络作为一种共享资源得到落实，我们确定了三个有希望的技术方法：精确仿真，从密集部署到稀疏部署，实施短周期部署。我们讨论了我们的工作部署，这些部署已证明了这些技术，描述了我们的过去和现在需要做哪些工作去面对即将出现的重大挑战。
Designing Wireless Sensor Networks as a
Shared Resource
for Sustainable Development
Abstract ：Wireless sensor networks (WSNs) are a relatively new and rapidly developing technology; they have a wide range of applications including environmental monitoring, agriculture, and public health. Shared technology is a common usa ge model for technology adoption in developing countries. WSNs have great potential to be utilized as a shared resource due to their on-board processing and ad-hoc networking capabilities, however their deployment as a shared resource requires that the technical community ?rst address several challenges. The main challenges include enabling sensor portability–the frequent movement of sensors within and between deployments, and rapidly deployable systems–systems that are quick and simple to deploy.We ?rst discuss the feasibility of using sensor net-works as a shared resource, and then describe our research in addressing the various technical challenges that arise in enabling such senso rportability and rapid deployment. We also outline our experiences in developing and deploying water quality monitoring wireless sensor networks in Bangladesh and California.
Key words: WSNs、on-board processing
1 Introduction
Wireless Sensor Networks (WSNs), networks of wirelessly connected sensing and computational devices, hold tremendous promise for many areas of development including public health,the environment, and agriculture. A single device has a processor, a radio, and several sensors. When a network of these devices is deployed in a ?eld, the sensing devices measure particular aspects of the environment. The devices then communicate those measurements by radio to one another and to more powerful computers for data analysis. In this way, WSNs
can provide detailed observations of various phenomena that occur in the environment.
WSNs are capable of measuring diverse phenomena such as contaminant levels in water, pollutants in the air, and the ?ow of water for irrigation.As an example of a potential application, consider the recent incident of contamination spilling into the Songhua river in China, the main source of drinking water for many people1. Determining rate of ?ow and sometimes direction of the river requires coordination of multiple sampling points. Sensors periodically taking samples at multiple locations along the river could determine the rate, quantity, and direction of contaminant ?ow using the distributed sensing and processing of a wireless sensor network.
Unfortunately, the potential of wireless sensor net-works for sustainable development2 remains largely untapped while they are designed primarily for relatively resource-rich application contexts. The cost of WSNs is one of several major barriers that prevents them from being leveraged for sustainable development applications. Many components of WSNs are becoming cheaper (e.g. computing power), but the sensors themselves remain the most expensive component3. As stated in [5], successful technology-based international development projects rely on shared technology due to excessive cost of personal devices. However, most research on sensor networks is based on long-term deployments owned by a single user, a paradigm not conducive for sharing. The complexity of technology management is another barrier. We use Grameen telecom as a successful model 4 in which the management and maintenance of shared hardware is centralized. We envision a sensor network much in the same light.
Many sensor network applications are conducive to such a shared model. We base this statement on the observation that sensors may not be required in a single location for extended periods of time for reasons including: (1) a phenomenon of interest may have a slow rate of change, thus a small number of sensors can be
moved within a deployment, emulating the density required to suciently capture the physical phenomena, (2) the initial deployment may have been too dense, thus redundant sensors can be removed, and (3) the duration of the deployment may be short. We discuss these scenarios in more detail in Section 3.
All of the deployment scenarios mentioned above rest on the assumption that sensors can be easily deployed and re-deployed. While WSNs have great potential to be utilized as a shared resource due to their on-board processing and ad-hoc networking capabilities, their deployment as a shared resource requires that the technical community ?rst address several challenges, including enabling sensor portability – the frequent movement of sensors within and between deployments, and rapidly deployable systems – systems that are quick and simple to deploy. This leads us to our major challenges in Section 4.
Clearly, the primary issues related to successful technology adoption are the social, policy, and logistical questions to be answered in order to enable equitable access and the design of culturally appropriate technology. Our experience, though relevant, is limited to our technical expertise. These challenges and others should be formulated more explicitly with the necessary diverse input from communities, activists, governments and NGOs.
In this paper we focus on justifying the technical feasibility of designing sensor networks as a shared technology (Section 3) and describing the technical challenges that must be addressed to enable WSNs as a shared technology (Section 4). We begin by describing our applications in water quality monitoring in Bangladesh and California (Section 2).
2 WSNs For Water Quality
Wireless sensor networks are made up of small computational devices connected to various sensors and wireless radios. The devices automatically and adaptively form ad-hoc networks (temporary point-to-point networks) over wireless radios to make decisions based on measurements of their environment. The
hardware and software are designed to be extremely low power in order to enable long-term in-situ deployments, i.e. undisturbed deployments that are left in the environment with minimal human intervention. Device sizes commonly range from that of a quarter to a PDA-like device. In general, resource availability and power consumption are commensurate with size. For example, while it largely depends on the power consumption of the sensors, the lower-power nodes (often called motes) can run for approximately one month on 2 AA batteries.
Sensor networks provide dense spatial and temporal sampling even in remote and hard to reach locations. Thus, they are best applied to applications that need dense sampling in space and/or time. Soi applications are a good example, because the soi environment is heterogeneous across space, requiring dense spatial sampling. Abrupt changes can then be captured with a high temporal sampling rate.
The fact that WSNs are low power and wireless makes them appealing as a technology for developing regions, but in addition the dense sampling is crucial for public health applications. For example, [17] states that while water quality concerns can be extremely critical, “analysis is still primarily conducted in a laborious manner by physical collection of a sample that is analyzed back in a laboratory.” This kind of data collection and analysis is time consuming and mostly undirected, and in many instances misses the toxin events of interest.
We are involved with two ongoing WSN deployments related to groundwater quality: a system to understand the prevalence of arsenic in Bangladesh groundwater, and a system to monitor nitrate propagation through soils and ground water in California.
Both of our deployments have a similar setup. A pylon [10] (Figure 2) consists of an enclosure housing the small wireless devices which connect to groups of sensors embedded at multiple depths in the soil through long wires. Each device
can support 7 sensors and there are multiple devices per pylon. Multiple pylons are deployed around the ?eld to attain vertical and horizontal spatial density. The devices wirelessly transmit samples back to a base-station for analysis (Figure 1). The base-station in these deployments was a PDA-class device. It could also be a laptop. It is powered by a car-battery recharged using solar panels. To make data externally accessible, our base-station is connected using Zigbee or where Zigbee is unavailable, using a GPRS (i.e. cellular) network.
In Bangladesh, tens of millions of people in the Ganges Delta drink ground water that is dangerously contaminated with arsenic. If consumption of contaminated water continues, the prevalence of arsenicosis and skin cancer will be approximately 2,000,000 and 100,000 cases per year, respectively, and the incidence of death from cancer induced by arsenic will be approximately 3,000 cases per year [18].
A full understanding of the factors controlling arsenic mobilization to ground water is lacking. In a joint collaboration with scientists at the Bangladesh University of Engineering and Technology and MIT, we deployed a sensor network in January of 2006 in a rice ?eld near Dhaka,Bangladesh in order to aid in validating this hypothesis. A full pylon contains 3 complete suites of sensors (soil moisture, temperature, carbonate, calcium, nitrate, chloride, oxidation-reduction potential, ammonium, and pH), each deployed at a di?erent depth (1, 1.5, and 2 meters below ground), and a pressure transducer at the base to monitor water depth.
Water scarcity in arid and semi-arid regions and increasing demand on water supplies has stimulated interest in the reuse of treated wastewater. Despite the many bene?ts to irrigating with reclaimed water,there remain both real and perceived risks to human health and environmental quality stemming from residuals in the treated wastewater. Proactively addressing these risks requires automating the distributed observation and control of the irrigation water and the
trace pollutants that it conveys, including suspended or dissolved solids (TDS), colloidal solids, pharmaceuticals, organic carbon, volatile organic compounds, pathogenic microorganisms, and nutrients such as nitrogen or phosphorus. A water reuse site in Palmdale, California is being used as a testbed for a sensor network with soil moisture, temperature, and nitrate sensors. The network focuses on two things: ?rst,ensuring that environmental regulations are being met, and second, providing feedback to a water control system in order to optimize water ?ow and minimize chemical penetration into the subsurface. This site is also used to test the software, sensors, and hardware before deploying in Bangladesh.
3 Sensor Sharing Techniques
Sensor sharing will allow many people to bene?t from sensor network data collection, even with minimal sensor resources. We believe the following three technical approaches are particularly suited for enabling sensor sharing for sustainable development:(1) moving a smaller number of sensors around in a deployment to emulate density, (2) gradually removing redundant sensors from a deployment to go from dense to sparse deployments, and (3) leveraging shorter deployment cycles where possible. Here we describe each of these scenarios in greater detail, including a survey of our own and othe rs’ work in implementing related or supporting algorithms.
（1）Emulating Density
Human-enabled mobility can be used to manually emulate the e?ect of a dense deployment using fewer sensors. People can move a small set of sensors around in a ?eld in order to collect data for a dense spatial map of the ?eld. This technique will be appropriate only for sustainable development applications in which the phenomenon of interest changes very slowly, on the order of days or longer.
（2）Dense to Sparse Deployments
Some sensor network applications require a dense mapping of the environment. Once sensors are densely deployed and details of the phenomenon are revealed, we may see it is possible to capture su?cient information with fewer sensors, freeing sensors for deployment elsewhere. Here we describe applicable work which is ongoing in the sensor network community.
（3）Short Deployment Cycles
Some applications only require short-duration deployments and therefore are ideal for sensor sharing. Our deployment in Bangladesh is an example of an application with a short deployment cycle. We wanted to collect data to validate a hypothesis about diurnal variations, and so we wanted several days of data for analysis.
4 Challenges
Numerous technical challenges arise in order to be able to quickly deploy and move sensors, primarily because the work to date has largely focused on static, long-running deployments.
Given that we have the goals to emulate density, reduce dense deployments to sparse ones, and leverage short deployments c ycles, we ?nd the following three challenges to be the most pertinent. Algorithms must be interactive and robust to human error. Faults in the system must be quickly identi?ed to maximize the amount of good data received.Finally, systems must be made to be rapidly deployable.
5 Conclusion
Wireless sensor networks have the potential to be a useful tool for sustainable development. This can be facilitated by the technical community if we focus on issues with developing wireless sensor net-works as a shared technology. In order
to implement WSNs as a shared resource, we identi?ed three promising technical approaches: emulating density, moving from dense to sparse deployments, and implementing short deployment cycles. We discussed our work on deployments that have demonstrated these techniques and described our past and ongoing work to address the major challenges which arise.
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无线传感器网络结课论文 学号： 姓名： 学院：
目录 一.无线传感器网时间同步技术综述 (1) <一>引言 (1) <二>同步技术研究现状 (1) <三>时间同步算法 (2) 3.1泛洪时间同步协议 (2) 3.2 RBS 协议 (2) 3.3LTS协议 (3) <四>小结 (3) 二.基于无线传感器网络的环境监测系统 (3) <一>网络系统简介 (3) <二>网络系统结构 (3) 2.1总体结构 (3) 2.2传感器节点结构 (4) 2.3汇聚节点结构 (5) <三>应用无线传感器网络的意义 (6) 三．学习心得 (7) 四. 参考文献 (8)
一.无线传感器网时间同步技术综述 <一>引言 无线传感器网络( Wireless Sensors Network，WSN) 是一种在一定区域内投放大量的传感器节点，通过无线通信形成的一个单跳或多跳的自组织式的网络系统，它通常采集和处理监测区域中被感知目标的信息，并通过网络发送给主机端以提高人类对物理环境的远端监视和控制能力。无线传感网络技术在交通、国防、医学、农业等方面有着重要的运用。无线传感器网络由大量的节点构成，通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点。大量体积小、精度高的传感器节点随机部署在监测区域内，通过自组织的方式构成网络。传感器节点将监测到的数据传输给其它传感器节点，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达任务管理节点。用户则通过任务管理节点发布监测任务以及收集监测数据，对无线传感器网络进行管理。 无线传感器网络是许多领域里的关键技术之一，而时间同步则是无线传感器网络中的关键技术之一。简而言之，在检测与监视某对象的过程中，目标定位和追踪、协同数据处理、能量管理等都对物理时间的精确度都有着敏感的需求。因此，无线传感器网络的应用通常需要一个适应性比较好的时间同步服务，以保证数据的一致性和协调性。此外，数据融合、通信信道复用等也都需要时间同步的保障。所以，如何根据无线传感器网络的特点对物理时间进行同步是一个重要的问题。 目前，学术界和业界对无线传感器网络的时间同步技术进行了一定的研究，本章节描述了无线传感器网络时间同步技术的研究现状，对3种不同时间同步机制的经典算法进行分析和比较。 <二>同步技术研究现状 时间同步技术相对于计算机网络的相关技术而言尚为年轻，自从2002年学术会议Hot Nets上首次提出了时间同步这一研究课题后，到目前为止，无线传感器网络的时间同步技术也取得了一定进展，同时也开发出了多种极其有价值时间同步的算法。 目前，对于单跳网络的同步研究已趋于成熟，但由于同步误差的累积，导致单跳网络的同步技术难以扩展到多跳网络，使得多跳网络的同步技术研究较为薄弱。若再考虑节点的移动性，则会极大增加同步技术的研究难度。因此，无线传感器网络的时间同步技术还有很大的研究空间。
南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动
Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers
【参考】无线传感器网络论文 引言：无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是近年来得到迅速发展和普遍重视的新型网络技术，它的出现和发展对现代科学技术产生了极其深刻的影响，与传统的网络技术不同，无线传感器网络技术将是现代无线通信技术、微型传感器技术和网络技术有机的融为一体，已经是近几年来国内外研究的热点，引起了世界上许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，其引用前景十分广阔 无线传感器网络的研究背景 传感器的定义根据国家标准GB7665-87是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律装换成可用信号期间或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示和控制等要求。它实现自动检测盒自动控制的首要环节。而近年来对传感器的要求越来越复杂，单个传感器已经基本不能满足日益增长的复杂要求。所以将多种传感器构建成网络已经成为研究的热点。传感器网络通常是由许多空间分布的装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器监控不同位置的条件（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物）。通常这些装置很小很便宜，以便可以大量制造和部署，因此它们的资源（能源、存储、计算速度和带宽）严重受限。每个装置都具备一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（通常为电池）。这些装置互相帮助，将数据传输到一台监控计算机
传感器网络是由一组传感器以AdHoc方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。对于传统网络，大部分是以有限方式构建，这是因为有限方式的传输带宽，传输速度快，误码率低，购进啊简单等优点。但是这些优点对于传感器来说并不重要，这是因为传感器的数据传输率低，要求带宽窄，而误码率问题可以通过纠错与编码方式降低。所以，在无线传感器网络方面采用有限传感模式并不是最好的选择，我们注意到传感器是为了监控不同位置条件，比如温度、声音、振动、压力、运动的信息，所以其安装位置一般来说都是具有典型代表性的。特别对于一些特定环境中，例如古建筑，恶劣的污染环境，布线困难或者无法布线的情况，采用无线传感器网络较为合适。 由于传感器种类繁多，其数据特性也各不相同。所以构造一个万能的传感器网络技术上非常复杂，代价也很高。因此够哦早一些小的，灵活的子网络，再由这些子网络构造一个大的网络成为较为通用的做法。当前无线传输设备小型化，低功耗化，使得无线传感网络的构建成为可能
中英文资料对照外文翻译 基于网络共享的无线传感网络设计 摘要：无线传感器网络是近年来的一种新兴发展技术，它在环境监测、农业和公众健康等方面有着广泛的应用。在发展中国家，无线传感器网络技术是一种常用的技术模型。由于无线传感网络的在线监测和高效率的网络传送，使其具有很大的发展前景，然而无线传感网络的发展仍然面临着很大的挑战。其主要挑战包括传感器的可携性、快速性。我们首先讨论了传感器网络的可行性然后描述在解决各种技术性挑战时传感器应产生的便携性。我们还讨论了关于孟加拉国和加利 尼亚州基于无线传感网络的水质的开发和监测。 关键词：无线传感网络、在线监测 1.简介 无线传感器网络，是计算机设备和传感器之间的桥梁，在公共卫生、环境和农业等领域发挥着巨大的作用。一个单一的设备应该有一个处理器，一个无线电和多个传感器。当这些设备在一个领域部署时，传感装置测量这一领域的特殊环境。然后将监测到的数据通过无线电进行传输，再由计算机进行数据分析。这样，无线传感器网络可以对环境中各种变化进行详细的观察。无线传感器网络是能够测量各种现象如在水中的污染物含量，水灌溉流量。比如，最近发生的污染涌流进中国松花江，而松花江又是饮用水的主要来源。通过测定水流量和速度，通过传感器对江水进行实时监测，就能够确定污染桶的数量和流动方向。 不幸的是，人们只是在资源相对丰富这个条件下做文章，无线传感器网络的潜力在很大程度上仍未开发，费用对无线传感器网络是几个主要障碍之一，阻止了其更广阔的发展前景。许多无线传感器网络组件正在趋于便宜化（例如有关计算能力的组件），而传感器本身仍是最昂贵的。正如在在文献[5]中所指出的，成功的技术依赖于
基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1
1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。
2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：
无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的范围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development
1 绪论 1.1 课题背景和研究意义 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等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。 无线传感器网络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，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至数据处理中心，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成我军完备的战区态势图。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络，可及时、准确地探测爆炸中心，这会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。 无线传感器网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT 热点技术。如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，那么无线传感器网络则将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式[2][3]。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在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。同年，美国《商业周刊》又在其“未来技术专版”中发表文章指出，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，将掀起新的的产业浪潮。美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变
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。
英文论文APA格式 英文论文一些格式要求与国内期刊有所不同。从学术的角度讲，它更加严谨和科学，并且方便电子系统检索和存档。 版面格式
表格 表格的题目格式与正文相同，靠左边，位于表格的上部。题目前加Table后跟数字，表示此文的第几个表格。 表格主体居中，边框粗细采用0.5磅；表格内文字采用Times New Roman，10磅。 举例： Table 1. The capitals, assets and revenue in listed banks
图表和图片 图表和图片的题目格式与正文相同，位于图表和图片的下部。题目前加Figure 后跟数字，表示此文的第几个图表。图表及题目都居中。只允许使用黑白图片和表格。 举例： Figure 1. The Trend of Economic Development 注：Figure与Table都不要缩写。 引用格式与参考文献 1. 在论文中的引用采取插入作者、年份和页数方式，如"Doe (2001, p.10) reported that …" or "This在论文中的引用采取作者和年份插入方式，如"Doe (2001, p.10) reported that …" or "This problem has been studied previously (Smith, 1958, pp.20-25)。文中插入的引用应该与文末参考文献相对应。 举例：Frankly speaking, it is just a simulating one made by the government, or a fake competition, directly speaking. (Gao, 2003, p.220). 2. 在文末参考文献中，姓前名后，姓与名之间以逗号分隔；如有两个作者，以and连接；如有三个或三个以上作者，前面的作者以逗号分隔，最后一个作者以and连接。 3. 参考文献中各项目以“点”分隔，最后以“点”结束。 4. 文末参考文献请按照以下格式：
无线传感器网络的研究现状及发展 默认分类 2008-06-12 18:19:20 阅读910 评论0 字号：大中小 摘要：无线传感器网络(WSN>综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS>嵌入式计算技术．分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息．具有十分广阔的应用前景，成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成，分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。 关键词：无线传感器网络节点 MAC层路由协议跨层设计 Abstract: Wireless sensor network (WSN> is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN> has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article. Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design 一、概述 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步，包括微电子机械系统 无线传感器网络在各行各业广泛的应用价值论文 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， 文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚 盈 袁慎芳 吴 键 丁建伟 李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。 收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009 第一章无线传感器网络 1.1 研究背景与意义 在当代大多数信息技术领域中，作为基础的传感器技术取得了飞快的发展，在获取信息方面是一种很重要的方式。它作为基础知识出现在物联网等一些新兴概念中，随着现代传感器技术的发展，人们获取信息数据的技术的方式由过去单一化逐渐的朝微型化和网络的转变，带来了无线传感器网络的迅猛发展。 近年来，随着技术水平的大规模提高，无线传感器网络的应用条件越来越成熟，应用范围也越来越广。例如在环境监测中，可以用于监测大气成分、温度、湿度、亮度、压力、噪声等; 在医疗方面，在病人身上安置传感器，可以随时远程监控病人病情; 在工业控制中，许多大型设备需要监控关键部件的技术参数;在科学研究领域，传感器网络提供了一种新型的研究手段，可以应用在地震、火山活动过程、生态系统微观行为的观察等研究中;在军事领域，传感器网络可应用在战场监测及武器装备试验中，也可以用于对军用物资的管理; 传感器网络与农业结合，对农作物和环境进行监测，根据实际情况调整水分、肥料和杀虫剂的使用量，可以达到低耗费、低污染、高产出的目的;在交通控制领域，车辆若装有传感器，可以监测车辆位置、速度、道路状况和车辆密度等信息，有助于司机了解路况。此外，无线传感器网络在智能家居、智能办公环境等方而也大有用武之地。因此，无线传感器网络的研究与开发成为近年来信息领域的研究热点[1]。 1.2 无线传感器网络 1.2.1 无线传感器网络的基本概念 1．WSN 概述 无线传感器网络是由分布在一定范围内的大量传感器节点组成，各节点之间多以无线多跳无中心方式连接，并且能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内目标对象的信息，并将相应信息返回给观察者。 从上述定义可以看到，传感器、感知对象和观察者是传感器网络的 3 个基本要素；无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式，用于在传感器与观察者之间建立通信路径；协作地感知、采集、处理、发布感知信息是传感器网络的基本功能。一组功能有限的传感器协作地完成大的感知任务是传感器网络的重要特点。传感器网络中的部分或全部节点可以移动。传感器网络的拓扑结构也会随着节点的移动而不断地动态变化。节点间以 AdHoc 方式进行通信，每个节点都可以充当路由器的角色，并且每个节点都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。 传感器由电源、感知部件、嵌入式处理器、存储器、无线通信部件和软件这几部分构成，电源为传感器提供正常工作所必需的能源。感知部件用于感知、获取外界的信息，并将其转换为数字信号。处理部件负责协调节点各部分的工作，如对感知部件获取的信息进行必要的处理、保存，控制感知部件和电源的工作模式等。无线通信部件负责与其他传感器或观察者的通信。软件则为传感 无线传感器网络技术的应用 摘要：无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。 关键词：无线传感器网络，军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通。 1．无线传感器网络研究背景以及发展现状 随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。WSN是由布置在监测区域内传感器节点以无线通信方式形成一个多跳的无线自组网（Ad hoc），其目的是协作的感知，采集 和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是WSN的三要素。将Ad hoc技术与传感器技术相结合，人们可以通过WSN感知客观世界，扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。WSN技术现已经被广泛应用。图为WSN基本结构。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。 无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。无线传感器网络在农业中的运用是推进农业生产走向智能化、自动化的最可行的方法之一。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN研究计划，我国于1999年正式启动研究。国家自然科学基金委员会在2005年将网络传感器中基础理论在一篇我国20年预见技术调查报告中，信息领域157项技术课题中7项与传感器网络有直接关系，2006年初发布的《国家长期科学与技术发展无线传感器网络在各行各业广泛的应用价值论文
基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈
无线传感器网络论文正文
无线传感器网络技术的应用
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