【期刊】基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统设计作者：黄布毅，常亚军，张海霞，王俊，HUANGBu-yi，CHANGYa-jun，ZHANGHai-xia，WANGJun作者单位：黄布毅,HUANGBu-yi(郑州轻工业学院,河南,郑州,450002;河南省科技厅,河南,郑州,450003)，常亚军,张海霞,王俊,CHANGYa-jun,ZHANGHai-xia,WANGJun(郑州轻工业学院,河南,郑州,450002)刊名：通信技术英文刊名：COMMUNICATIONSTECHNOLOGY年，卷(期)：2008，41(9)引用次数：1次参考文献(4条)1.荣妍基于无线网络的矿井安全监控系统设计20072.于海斌.曾鹏智能无线传感器网络系统20063.蒋挺.赵成林紫蜂技术及其应用20064.金海红基于Zigbee的无线传感器网络节点的设计及其通信的研究2007相似文献(10条)1.学位论文沈澍基于ZigBee协议的无线传感器网络开发系统的研制2008无线传感器网络是由大量微型无线传感器节点组成的自组织分布式网络智能系统，集成了传感器、微机电系统、现代网络及无线通信、分布式信息处理技术等，在军事、空间探索、医疗等领域中有着广泛的应用前景。ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术，其特点表明了它很适合用于无线传感器网络。本文在研究了ZigBee技术的基础上设计了一套基于ZigBee协议的无线传感器网络的开发系统。论文的主要工作包括：首先介绍了无线传感器网络的体系结构及特点，比较了ZigBee技术与其它短距离无线技术各自的特点，并且指出了ZigBee技术的应用领域及研究现状。其次研究了适用于无线传感器网络的IEEE802.15.4/ZigBee的协议架构，主要包括IEEE802.15.4PHY层和MAC层结构、功能及主要特点：以及ZigBee网络层、应用层的基本结构、网络实体及其功能。在研究IEEE802.15.4MAC协议的通信原语以及基于通信原语的组网算法的基础上，分析了IEEE802.15.4MAC协议和ZigBee网络层协议，可以完成建立新网络、加入网络、离开网络等网络维护功能以及数据的发送接收、路由选择和广播通信等功能。接着介绍了一种基于ZigBee协议的无线传感器网络开发系统的硬件设计。给出了无线传感器网络节点的设计方案，主要包括射频SoC芯片CC2430的介绍、PCB板的设计及单极天线的设计等内容。还给出了用于无线传感器网络实验开发所要用的评估板、开发板以及仿真器的硬件设计，主要包括USB控制器模块、电源管理模块、UART模块、控制输入模块、显示输出模块、语音扩展模块、传感器模块、外部存储器模块和扩展IO接口模块等的设计。随后介绍了基于ZigBee协议的无线传感器网络开发系统的软件设计及实现技术。介绍了ZigBee软件编程集成开发平台，在ZigBee协议栈Z-Stack的基础上进行了相关的软件设计，包括操作系统的完善、硬件驱动的设计、网络配置、实例程序解析和无线温度传感器网络创建等软件设计与实现。最后介绍了一些开发工具和系统测试。2.学位论文王岩基于ZigBee协议无线传感器网络的设计与实现2007作为21世纪的计算模式，普适计算将对人们的生活产生深远的影响。普适计算是指在各种环境中，利用微型嵌入式计算设备采集处理各种相关信息，然后利用各种通信技术手段同其它异构的设备实现各种事务互联和数据交互，在无论何时何地都可以向人们提供需要的信息。无线传感器网络作为普适计算的一种具体技术已经在军事侦察、自然环境监测等户外环境的应用中获得成功。本文首先分析总结了无线传感器网络的体系结构，特别对传感器网络的核心关键技术进行分类总结。根据现有的无线局域网通信协议进行比较，针对传感器网络这个特殊的背景选取了具有多种优势的ZigBee通信协议，对ZigBee协议通信模型细节进行研究。其次，完成了基于ZigBee的无线传感器网络硬件电路设计，其中包括基于超低功耗MCU最小系统的核心控制模块、无线射频收发模块、以及一种能够通过USB-COM端口对传感器节点进行接口供电、编程和通信的多功能模块，进一步简化了外部接口。再次，在软件方面设计了数据采集与处理子程序、EEPROM读写子程序、射频模块功能API函数程序、以及符合IEEE802.15.4协议的无线收发子程序。在通信协议方面，设计了符合IEEE802.15.4/ZigBee协议标准的物理层、MAC层、网络层的帧结构和数据传输模型以及物理层、数据链路层(MAC)、网络层的核心算法，并编写了相关的通信协议API函数集。为应用层的软件设计打下基础。最后，在一个星形ZigBee网络实验平台上进行了各种测试，得到比较满意的效果。3.学位论文施承基于ZigBee协议的无线传感器网络关键技术的研究和实现2006随着传感器技术、无线通信技术和数据处理技术的迅猛发展，出现了集这三种技术为一体的传感器器件。大量的这种具有无线通信和数据处理能力传感器器件通过一定的协议构成自组织网络，可以进行数据收集和传输，为用户提供有用信息，这就是无线传感器网络(wirelessSensorNetwork，WSN)技术。由于大规模的无线传感器网络在信息的可靠传输、网络的健壮型及自适应性等方面具有突出的优势，它的应用空间日趋广阔，遍及军事、民用、科研的领域。但由于网络节点自身固有的通信能力、能量、计算速度及存储容量等方面的限制，对无线传感器网络的研究具有很大的挑战性和宽广的空间。无线传感器网络技术将是21世纪最有发展前景的技术之一。论文首先介绍了无线传感器网络的发展历史、特点和应用，然后讨论了无线传感器网络体系结构和基于IEEE802.15.4的ZigBee协议。在此基础上，利用基于ZigBee协议的IP-Link1200通信模块组建了一个小型无线传感器网络，并实现此网络与GSM网络间的短消息互通，建成一个温度采集监控系统。此外着重分析和研究了现有的无线传感器网络的路由协议和算法，在此基础上主要对低功耗自适应集群型分层协议(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy，LEACH)进行了分析，给出功耗模型，并在原来的基础上针对不足对其进行改进。4.学位论文魏春光ZigBee无线传感器网络实时定位系统设计2008无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是一种以数据为中心的无线自组织网络(wirelessad-hocnetwork)，能够实时感知、采集和监测各种环境或观察对象的信息。IEEE802.15.4/ZigBee协议为无线传感器网络提供了互联互通的国际标准，也为相关产业的发展提供了有力的推动作用。无线传感器网络可用于军事、商业、医疗救护、环境监测等诸多领域。由于传感器节点受到成本、能量和体积的限制，无线传感器网络节点的定位遇到了新韵挑战——在低能耗、低复杂度的情况下，实现精确定位。本文综述了无线传感器网络的特点、应用及目前国内外的研究现状，介绍了ZigBee协议标准各层的结构与功能，以及近年来在无线传感器网络定位技术领域具有代表性的算法。其次，本文利用TI公司的无线收发芯片CC2431设计了无线传感器网络的硬件模块，并用C语言实现了ZigBee协议栈及主要应用程序。该系统采用基于接收信号强度指示(RSSI)算法实现分布式无线网络节点定位，这种分布式的定位机制，有效的降低了功耗，提高了信道利用率。本系统的定位偏差小于三米，达到了设计要求。5.期刊论文仇国庆.杨志龙.杨莉.陈昌涛基于ZigBee协议的无线传感器网络节点设计-自动化与仪器仪表2008(3)无线传感器网络无论是在国家安全,还是在国民经济诸多方面都有着广泛的应用前景.无线传感器网络技术综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,是一个多学科高度交叉的新兴前沿研究领域,在当今备受国内外关注.本文针对无线传感器网络技术在实际应用中的特点,利用Chipcon公司的CC2420射频收发器芯片,设计一个基于IEEE802.15.4/Zigbee协议的无线传感器网络节点,实现了传感数据的采集和传输.6.学位论文刘辉ZigBee无线传感器网络的设计与应用2007无线传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点。无线传感器网络综合了传感器技术、无线通讯技术和计算机技术等，具有信息采集、传输和处理的能力。低成本、低功耗、应用简单的ZigBee协议的诞生为无线传感器网络及大量基于微控制的应用提供了互联互通的国际标准，也为这些应用及相关产业的发展提供了有力的契机。目前，国内主要以ZigBee技术的应用研究为主，尚没有对外公布的协议栈。多数应用都是以Freeseale或Microchip公司所提供的开发套件为基础平台，也有少数有自己的硬件平台，但软件上仍然是在Freeseale或Microchip公司所提供的底层协议API接口基础之上来开发实现的。本文首先介绍了无线传感器网络和ZigBee技术的相关基础知识，然后在现有的ZigBee硬件方案中选择了Freescale公司提供的解决方案：MC9S08GB60和MC13192，并以此方案为背景设计开发了MT-ZigBee硬件平台。接着在深入分析ZigBee协议规范的基础上，对ZigBee协议物理层、MAC层和网络层功能的设计与实现作了详细介绍。作为对MT-ZigBee硬件平台和协议栈可行性的测试与验证，论文的最后以农业大棚为实际的应用对象，组织了一个较为简单的应用实例，验证了MT-ZigBee硬件平台和协议栈的可用性。本文所设计实现的MT-ZigBee硬件平台与简化的ZigBee协议栈，对于ZigBee技术和无线传感器网络的应用研究具有一定的参考价值和实际意义，为ZigBee无线技术在工业、农业、家庭建筑和环境监测等方面的进一步应用提供了相关的软硬件基础平台，同时也为对ZigBee协议本身的研究与改进提供了相应的工作基础。7.学位论文许磊基于Zigbee的无线传感器网络定位技术研究2009无线传感器网络集中了微机电、感知、嵌入式计算、分布式信息处理和无线通信等技术，形成了一种全新的信息获取和处理模式。布局、覆盖、节点定位、网络通信协议是传感器网络研究中的几个基本问题。其中，网络通信协议和节点定位问题是无线传感器网络众多应用的前提，也是传感器网络研究中的热点问题之一。本文对基于Zigbee协议的网络定位技术进行了研究。首先，论文在分析无线传感器网络特点、体系结构的基础上，综述了Zigbee通信协议的基本内容及其在组建无线传感器网络中的应用，阐明了ZigBee技术以其低功耗、低成本、低速率等优点，成为了最炙手可热的无线通信技术之一，广泛应用于家庭智能化、工业控制等众多领域。其次，论文探讨了当今主流的几种无线传感器网络定位算法及其性能评价标准和分类方法。相对于通常的基于锚节点的定位算法，着重分析了以AFL(AnchorFreeLocation)算法为代表的无锚节点的定位算法。针对于AFL算法易出现局部最优解的情况，提出了改进算法，分析建立了无折叠布局，并运用质心—弹簧算法获得全局最优解。最后，文章以无线噪声环境监测系统作为应用实例，基于IAR开发环境上利用CC2430无线通信芯片实现了传感器网络组的建，并在完成AFL算法的定位过程。算法的仿真结果表明，AFL算法定位算法可以实现良好定位，精度较好。8.学位论文孔凡天无线传感器网络节点定位与数据融合技术研究及实现2006无线传感器网络具有布线成本低、监测精度高、容错性好、可远程监控、便于诊断与维护等众多优点，在网络制造、智能制造等领域有着广阔的应用前景，其根本任务是准确获取物理世界中有价值的信息。无线传感器网络借助节点的时间与位置信息，实现传感器节点之间控制和传感数据的高速率、低延迟交换，以保证整个检测与控制系统的准确性与实时性。然而，无线传感器网络面临着计算、存储与网络资源等方面的限制，针对无线传感器网络的体系结构、节点时钟同步、节点定位以及