無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文
無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)給人們的生活創(chuàng)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(jìn)作用，以下是小編為您整理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文相關(guān)資料，歡迎閱讀！
無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文一
摘要:實(shí)驗教學(xué)在學(xué)校教育教學(xué)中提升學(xué)生的實(shí)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(xué)中實(shí)驗室的重要性更是不言而喻。但是對這類實(shí)驗室的管理難度卻要更大,迫切需要良好的技術(shù)手段和方法支持其管理。目前基于WSN新型分布式協(xié)議在電子類實(shí)驗室管理中的應(yīng)用越來越廣泛,為如何提高電子類實(shí)驗室的使用效率提供了重要的思路和方法。
關(guān)鍵詞:WSN新型分布式協(xié)議；電子類實(shí)驗室；管理；應(yīng)用研究
WSN也就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(全稱為wirelesssensornetwork),WSN目前在國際上是備受關(guān)注,其涉及諸多的學(xué)科,而這些學(xué)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(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、無線通信技術(shù)以及分布式信息處理技術(shù)等一系列的高新技術(shù)。
1WSN新型分布式協(xié)議在電子類實(shí)驗室管理中的應(yīng)用
傳統(tǒng)背景下,WSN主要是由部署在檢測區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)(一般都是比較廉價的)所組成,其通過無線通信和傳輸?shù)姆绞叫纬傻囊粋�多跳的、自組織的綜合系統(tǒng),其實(shí)際的目的就是為了協(xié)作地感知、采集與處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中具體的感知對象,并將感知到的具體對象的信息發(fā)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(gòu)成。
在電子類實(shí)驗室的WSN應(yīng)用領(lǐng)域,感知對象就是電子類實(shí)驗室中的各種實(shí)驗儀器、設(shè)備、操作平臺等,而觀察人員則為實(shí)驗室的管理員(當(dāng)然也有相應(yīng)的技術(shù)人員參與其中)。
新型的分布式WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使得監(jiān)控獲得的信息數(shù)據(jù)不再僅僅局限于一些環(huán)境數(shù)據(jù)信息如溫度、濕度、位置等標(biāo)量的數(shù)據(jù)。其已經(jīng)集成了更多的視頻、音頻、圖像信息等進(jìn)入到系統(tǒng)中,而分布式的WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的OSI模型有著類似之處,就是將系統(tǒng)分層、分布的展開,不同的層次負(fù)責(zé)不同的業(yè)務(wù),是一種分布處理的工作機(jī)制。新型的分布式WSN協(xié)議主要是讓節(jié)點(diǎn)參與到特定的節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)多跳通信之中,然后令簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)的聚合,以有效的減少向sink節(jié)點(diǎn)傳送的消息數(shù)量,這樣一來就達(dá)到了節(jié)省資源和提高可擴(kuò)展性的最終目的,這也是其為何能夠發(fā)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(xié)議應(yīng)用到了電子類實(shí)驗室的管理中,就是為了解決電子類實(shí)驗室長期存在的人員、效率方面的困難。
新型的分布式WSN協(xié)議下的WSN系統(tǒng)更為的可靠、安全,信息的傳輸效率更高,傳輸?shù)膬?nèi)容也更為豐富,這就使得相關(guān)的管理人員所獲得的信息更具有指導(dǎo)性也更容易理解,不再需要更多的技術(shù)性要求,讓管理工作變得更為簡單,同時也節(jié)省了人力資源的消耗。并且,新型的分布式WSN協(xié)議,是安全可靠的,對于實(shí)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(tǒng)的提示下將各類系統(tǒng)資源利用起來,更好的發(fā)揮實(shí)驗室的工作效率。
但需要注意的問題是,WSN新型分布式協(xié)議在電子類實(shí)驗室管理中的應(yīng)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(yōu)勢在于分層、分布,當(dāng)其中某一個環(huán)節(jié)、層次出現(xiàn)問題的時候并不會嚴(yán)重的影響到其它部分系統(tǒng)的工作;但是,很明顯其也加大了系統(tǒng)的復(fù)雜程度,雖然應(yīng)用起來比較方便,便于管理人員的管理,但是對于系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)人員而言,維護(hù)的難度可能就有所提高了。
2WSN新型分布式協(xié)議應(yīng)用設(shè)計模型以及分析
應(yīng)用模型利用近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)ZIGBEE將各個節(jié)點(diǎn)組成一個物聯(lián)網(wǎng),教師和學(xué)生可以登陸實(shí)驗室管理信息系統(tǒng)在線平臺,可以查看瀏覽實(shí)驗室信息、預(yù)約申請使用實(shí)驗室以及設(shè)備、管理個人資料信息、編輯預(yù)約信息和修改用戶密碼。
教師管理員登陸實(shí)驗室管理信息系統(tǒng)管理平臺,可以編輯用戶信息、維護(hù)管理人員信息、查看實(shí)驗室和設(shè)備電源狀態(tài)、檢測實(shí)驗室室內(nèi)各個參數(shù)信息。如圖1所示,該設(shè)計模型中涉及到的關(guān)鍵性硬件為利用ZIGBEE技術(shù)開發(fā)的CC2530模塊。
該模塊承擔(dān)建立自主網(wǎng)實(shí)驗室網(wǎng)關(guān)以及與實(shí)驗室管理服務(wù)器通信的任務(wù)。如圖2所示,為CC2530模塊原理圖。CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能,業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU,系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存,8-KBRAM和許多其它強(qiáng)大的功能。如圖3所示,為本應(yīng)用設(shè)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(yùn)算放大器、定時器等的初始化工作。CC2530采集實(shí)驗室相關(guān)信息后向網(wǎng)關(guān)發(fā)送并到達(dá)實(shí)驗室管理信息系統(tǒng)的網(wǎng)頁平臺。采集時間為100us每次。
3結(jié)語
總的來說,WSN新型分布式協(xié)議在電子類實(shí)驗室管理中的應(yīng)用比較明確的解決了一般在傳統(tǒng)的電子類實(shí)驗室中常見的問題,如人員的工作量大、管理的效率低下、實(shí)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(tǒng)技術(shù)的重要更新和與時俱進(jìn)的發(fā)展下的必然結(jié)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(xiàn)
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[3]葛日波,王穎,李夢夢,林敏.以信息化平臺建設(shè)為依托的實(shí)驗室管理模式創(chuàng)新與實(shí)踐[J].實(shí)驗技術(shù)與管理,2014,(01):15-18.
無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文二
[摘要]隨著通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和傳感器等技術(shù)的進(jìn)步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在制造成本和服務(wù)質(zhì)量上已經(jīng)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(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。其在環(huán)境監(jiān)測、軍事國防、搶險救災(zāi)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市管理、生物醫(yī)療、危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多重要領(lǐng)域的實(shí)用價值，已經(jīng)引起了許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。
[關(guān)鍵詞]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，Wireless Sensor Networks）是由大量具有通信和計算能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)密集分布在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)部或附近，協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況，且能夠根據(jù)周圍環(huán)境自主完成指定任務(wù)的智能測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它綜合了傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式計算、無線傳輸、分布式信息處理等領(lǐng)域技術(shù)，能夠通過大量微型傳感器協(xié)作地監(jiān)測、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并把信息發(fā)布給用戶。
二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的.基本特征
與數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)（GSM）、藍(lán)牙（Bluetooth）、無線局域網(wǎng)（WLAN）等無線通信網(wǎng)絡(luò)不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是類似于傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)，沒有基站設(shè)備支持，自組織、自管理的多跳網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是Ad-Hoe網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在傳感器技術(shù)中的一種具有動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組織網(wǎng)絡(luò)。
1.自組織的網(wǎng)絡(luò)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具備自組織能力；
2.自管理的網(wǎng)絡(luò)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具備自管理能力；
3.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，分布密集：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多于傳統(tǒng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并且分布密度大；
4.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)易出錯：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)較之傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)更容易出錯；
5.單個節(jié)點(diǎn)能力較弱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的計算能力、存儲能力十分有限，無法進(jìn)行復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)存儲；
6.節(jié)點(diǎn)間廣播式通信：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要采用廣播方式通信，而傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)大都采用點(diǎn)對點(diǎn)通信；
7.以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)：與數(shù)據(jù)為中心的含義指無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時，通常只關(guān)心整個任務(wù)的執(zhí)行情況，用戶在使用網(wǎng)絡(luò)查詢事件時，只關(guān)心是否獲得了所需的數(shù)據(jù)，不關(guān)心數(shù)據(jù)是由哪個節(jié)點(diǎn)發(fā)來。
三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
1998年，美國在先進(jìn)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(wǎng)絡(luò)的概念。
2000年IEEE協(xié)會成立了IEEE802.15.4工作組，其目標(biāo)是開發(fā)一種供廉價的固定、便攜式或者移動設(shè)備使用的低復(fù)雜度，低成本，低速率與功耗的無線傳輸技術(shù)。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(diǎn)就是低成本，易實(shí)現(xiàn)，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(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：全功能節(jié)點(diǎn)與半功能節(jié)點(diǎn)。全功能節(jié)點(diǎn)可以與任何一個其它的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊而半功能節(jié)點(diǎn)只能與全功能節(jié)點(diǎn)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(yōu)勢，已成為室內(nèi)短距離無線網(wǎng)絡(luò)的首選方案，這為WSN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸開辟了一種嶄新的方案。
四、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)必須要在設(shè)計上體現(xiàn)以下要求：
第一，由于傳感器節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模和低成本特性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常不會進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的回收或充電，這使得能量消耗效率為系統(tǒng)的首要優(yōu)化指標(biāo)。大部分關(guān)鍵技術(shù)都是圍繞著能量消耗問題這個性能指標(biāo)來做優(yōu)化的。同時，節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模和隨機(jī)部署的特性又要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為自組織的分布式結(jié)構(gòu)。
第二，異構(gòu)性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個重要特性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性可以分成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的異構(gòu)性（節(jié)點(diǎn)異構(gòu)）和網(wǎng)絡(luò)間的異構(gòu)性兩種。關(guān)鍵的異構(gòu)因素包括節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)差異，通信協(xié)議差異，數(shù)據(jù)管理差異和系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)差異。一方面，異構(gòu)互連能提供更靈活便捷的組網(wǎng)方式，同時，平滑的異構(gòu)互連是產(chǎn)業(yè)化多樣性的基礎(chǔ)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也對異構(gòu)性有要求。
第三，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是普適計算（Pervasive Computing）的核心組成部分，需要資源的協(xié)同操作。由于單個節(jié)點(diǎn)的能量、傳感、存儲和計算能力都相當(dāng)有限，如何有效的利用大量節(jié)點(diǎn)的資源，并對海量的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理完成任務(wù)，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造和設(shè)計都是一項巨大的挑戰(zhàn)。
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