感測器輸出信號形式可以分為三種,包括增量碼信號、絕對碼信號以及開關信號。
目前,比較常用的感測器信號採集的方式包括有線採集和無線採集等兩種方式。有線的有RS485,RS232,乙太網等,無線的包括wifi ,2.4g,433mhz,490mhz和運營商網路GPRS。基於XL.SN智能感測網路的無線感測器數據採集傳輸系統,可以實現對溫度,壓力,氣體,溫濕度,液位,流量,光照,降雨量,振動,轉速等數據參數的實時採集,無線傳輸,無線監控與預警。在實際應用中,無線感測器數據採集傳輸系統常見的包括深圳信立科技農業物聯網智能大棚環境監控系統,智慧養殖環境監控系統,智慧管網管溝監控系統,倉儲館藏環境監控系統,機房實驗室環境監控系統,危險品倉庫環境監控系統,大氣環境監控系統,智能製造運行過程監控系統,能源管理系統,電力監控系統等。
『貳』 無線感測器網路的特點與應用
無線感測器網路是一種新型的感測器網路,其主要是由大量的感測器節點組成,利用無線網路組成一個自動配置的網路系統,並將感知和收集到的信息發給管理部門。目前無線感測器網路在軍事、生態環境、醫療和家居方面都有一定應用,未來無線感測器網路的發展前景將是不可估量的。
一、無線感測器網路的特點
(一)節點數量多
在監測區通常都會安置許多感測器節點,並通過分布式處理信息,這樣就能夠提高監測的准確性,有效獲取更加精確的信息,並降低對節點感測器的精度要求。此外,由於節點數量多,因此存在許多冗餘節點,這樣就能使系統的容錯能力較強,並且節點數量多還能夠覆蓋到更廣闊的監測區域,有效減少監測盲區。
(二)動態拓撲
無線感測器網路屬於動態網路,其節點並非固定的。當某個節電出現故障或是耗盡電池後,將會退出網路,此外,還可能由於需要而被轉移添加到其他的網路當中。
(三)自組織網路
無線感測器的節點位置並不能進行精確預先設定。節點之間的相互位置也無法預知,例如通過使用飛機播散節點或隨意放置在無人或危險的區域內。在這種情況下,就要求感測器節點自身能夠具有一定的組織能力,能夠自動進行相關管理和配置。
(四)多跳路由
無線感測網路中,節點之間的距離通常都在幾十到幾百米,因此節點只能與其相鄰的節點進行直接通信。如果需要與范圍外的節點進行通信,就需要經過中間節點進行路由。無線感測網路中的多跳路由並不是專門的路由設備,所有傳輸工作都是由普通的節點完成的。
(五)以數據為中心
無線感測網路中的節點均利用編號標識。由於節點是隨機分布的,因此節點的編號和位置之間並沒有聯系。用戶在查詢事件時,只需要將事件報告給網路,並不需要告知節點編號。因此這是一種以數據為中心進行查詢、傳輸的方式。
(六)電源能力局限性
通常都是用電池對節點進行供電,而每個節點的能源都是有限的,因此一旦電池的能量消耗完,就是造成節點無法再進行正常工作。
二、無線感測器網路的應用
(一)環境監測應用
無線感測器可以用於進行氣象研究、檢測洪水和火災等,在生態環境監測中具有明顯優勢。隨著我國市場經濟的不斷發展,生態環境污染問題也越來越嚴重。我國是一個幅員遼闊、資源豐富的農業大國,因此在進行農業生產時利用無線感測器進行對生產環境變化進行監測能夠為農業生產帶來許多好處,這對我國市場經濟的'不斷發展有著重要意義。
(二)醫療護理應用
無線感測器網路通過使用互聯網路將收集到的信息傳送到接受埠,例如一些病人身上會有一些用於監測心率、血壓等的感測器節點,這樣醫生就可以隨時了解病人的病情,一旦病人出現問題就能夠及時進行臨時處理和救治。在醫療領域內感測器已經有了一些成功案例,例如芬蘭的技術人員設計出了一種可以穿在身上的無線感測器系統,還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。
(三)智能家居建築應用
文物保護單位的一個重要工作就是要對具有意義的古老建築實行保護措施。利用無線感測器網路的節點對古老建築內的溫度是、濕度、關照等進行監測,這樣就能夠對建築物進行長期有效的監控。對於一些珍貴文物的保存,對保護地的位置、溫度和濕度等提前進行檢測,可以提高展覽品或文物的保存品質。例如,英國一個博物館基於無線感測器網路設計了一個警報系統,利用放在溫度底部的節點檢測燈光、振動等信息,以此來保障文物的安全[5]。
目前我國基礎建設處在高速發展期,建設單位對各種建設工程的安全施工監測越來越關注。利用無線感測器網路使建築能夠檢測到自身狀況並將檢測數據發送給管理部門,這樣管理部門就能夠及時掌握建築狀況並根據優先等級來處理建築修復工作。
另外,在傢具或家電匯中設置無線感測器節點,利用無線網路與互聯網路,將家居環境打造成一個更加舒適方便的空間,為人們提供更加人性化和智能化的生活環境。通過實時監測屋內溫度、濕度、光照等,對房間內的細微變化進行監測和感知,進而對空調、門窗等進行智能控制,這樣就能夠為人們提供一個更加舒適的生活環境。
(四)軍事應用
無線感測器網路具有低能耗、小體積、高抗毀等特性,且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力,這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀90年代就開始在軍事研究中應用無線感測器網路。無線感測器網路在惡劣的戰場內能夠實時監控區域內敵軍的裝備,並對戰場上的狀況進行監控,對攻擊目標進行定位並能夠檢測生化武器。
目前無線感測器網路在全球許多國家的軍事、研究、工業部門都得到了廣泛的關注,尤其受到美國國防部和軍事部門的重視,美國基於C4ISR又提出了C4KISR的計劃,對戰場情報的感知和信息綜合能力又提出新的要求,並開設了如NSOF系統等的一系列軍事無線感測器網路研究。
總之,隨著無線感測器網路的研究不斷深入和擴展,人們對無線感測器的認識也越來越清晰,然而目前無線感測器網路的在技術上還存在一定問題需要解決,例如存儲能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線感測器網路還有許多技術問題待解決使得現在無法廣泛推廣和運用,但相信其未來發展前景不可估量。
『叄』 無線感測器網路故障的診斷技術
無線感測器網路故障的診斷技術
隨著社會的發展與不斷進步,無線感測器網路得到廣泛應用,但是由於無線感測器節點的能量具有制約性,導致無線感測器網路的運用環境比較脆弱,下面我為大家搜索整理了關於無線感測器網路故障的診斷技術,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
無線感測器網路是由大量感測器節點組成的,因為感測器節點廉價和微型的特點,促使無線感測器網路對節點的利用率非常高,尤其是在無線感測網路的監測區域,在自組織方式的參與下,以互相協作的形式完成無線感測器的監測任務,所以其應用的前景也是非常廣闊的,但是感測器節點的工作能力是有限的,難免會發生系統故障。
1 無線感測器網路故障評價指標
無線感測器網路故障診斷的性能評價指標是以無線感測器的網路特點和網路應用為基礎制定的,其標准主要體現在診斷精度、特殊環境診斷精度、能效性以及診斷時間四個方面。
診斷精度。無線感測器故障診斷精度是診斷機制對故障最直接的評價方式,特別是在網路安全性較高的環境中,如果不能保障故障診斷的精確度則會導致感測器網路系統出現安全漏洞,同時意味著此故障診斷精度的失效,診斷精度主要是以一次過程為故障診斷的依據,分析被診斷的節點狀態與實際節點狀態的相符程度,診斷精度中故障誤報率和故障識別率為評價故障的兩個指標。
特殊環境診斷精度。無線感測器網路在特殊環境中的應用是有特定的診斷精度的,例如自然災害、人為破壞等特殊環境因素,由於故障的節點在網路中的分布不均勻,可能會出現故障區域節點的過分疏散或者是節點的過分密集等現象,普通的診斷精度是不適應的,所以只能採取特殊環境的診斷精度對故障進行評價。
能效性。受無線感測器網路能量供應方面的影響,能效性成為故障診斷評價機制中需要最先考慮的問題,能效性比較強的故障診斷機制可以促進網路使用壽命的延長,以便保障感測器網路監測、計算方面能量的持續供應,與能效性有直接關系的因素有數據通信、處理和採集三方面。
診斷時間。無線感測器網路投入使用後,如需進行故障診斷需要對感測器中節點與節點之間的關系進行協作性判斷,主要是因為節點呈現激活狀態的數量比較多,如果節點出現聯系性的故障一定會對無線感測器網路造成巨大的能耗壓力,所以節點故障診斷的時間不宜過長。
2 無線感測器網路故障診斷分類
無線感測器網路故障主要來源於感測器的節點,主要表現在四個模塊上,分別為能量電池供應模塊、無線網路通信模塊、感測處理模塊和感測器模塊,基於無線感測器網路的運行和使用,其組成元件、部件會出現各種各樣的問題,如干擾通信、線路老化、電能耗損以及接線松動等等,引發無線感測器網路發生故障。
2.1 節點級別的故障
節點級別的故障主要是發生在感測器網路的節點處,大部分故障主要是感測器的節點本身出現了問題,其又可分為節點軟故障和節點硬故障,軟故障是指節點在不影響無線感測器網路運行的前提下發生故障,只有對數據進行傳送和測量時,可瞬間影響通信的故障;硬故障是指對節點本身以及對感測器網路造成的直接損害,例如節點本身損壞、電源布置不合理或電源能量不足都會造成無線感測器網路故障。
2.2 網路級別的故障
網路級別的故障是指無線感測器的節點本身是正常的,但是在節點與節點之間的傳輸、協作方面上出現制約性問題,導致網路連接異常、通信受阻、信息丟失、IP偏差、非法入侵等等,此故障的出現是直接作用於網路的,其故障的表現極其明顯,而且故障出現的速度非常快,影響范圍比較廣,屬於無線網路感測器網路中相對較為敏感的故障。
2.3 功能級別的故障
無線感測器網路功能級別的故障對於整體網路都是存在影響的,如出現功能級別的故障會造成網路中匯集點不能正常接收和收集網路中運行的全部信息,引起功能級別故障的原因主要有感測器節點的重啟、死亡和失效,鏈接線路故障以及路由裝置故障等。
2.4 數據級別的故障
數據級別的故障是指感測器節點表現正常,但是傳達了錯誤的數據信息,致使網路形成錯誤的數據感知,數據級別故障的隱蔽性比較強,只有經過精細的檢測才可發現感測器節點傳遞了錯誤的感知數據,因為即使節點感知數據傳遞錯誤,但是其本身的表現形式是沒有任何問題的,因此無形中降低了無限感測器網路的運行性能,而且會錯誤的引導網路管理員檢查維修。
3 無線感測器網路故障診斷技術
無線感測器網路故障診斷主要是針對其投入使用的期間,通過對網路傳遞的信息進行分析,判斷無線感測器網路是否發生故障,根據故障發生的狀態檢測導致故障發生的基本根源,無線感測器網路故障的診斷是一項復雜而又系統的工程項目,基於其所處的環境以及自身運行的特點決定了故障診斷的難度,為降低診斷的難度,一般情況在進行故障診斷時需要以感測器各個節點日常的測量數據為主,以節點數據傳輸的附加信息為輔,促進故障診斷的效率。
無線感測器網路故障診斷的指標為感測器高質量的服務和能量的有效保護,而故障診斷策略的衡量指標主要有錯誤警報率和檢測率,其中錯誤報警率反饋的是無效警報在診斷報告總警報中的占據比例,錯誤報警率較低即可說明此次診斷結果具有較高的可信度;檢測率反饋的是被檢測出的故障在網路總故障中占據的比例,與錯誤報告率相反,檢測率越高則說明診斷策略的有效性比較高。目前對無線感測器網路故障診斷技術的`研究主要以感測器的故障、場景類型為中心,對感測器節點的功能、讀數故障進行探討,分析無線感測器網路故障的診斷技術。
3.1 感測器節點讀數故障的診斷技術
節點讀數故障的診斷技術主要是針對無線感測器網路中錯誤的測量數據,錯誤數據產生的情況主要有外界環境干擾導致網路受到安全攻擊、節點部件的損壞等等,針對節點讀數故障提出以下診斷技術。 (1)WMFDS診斷技術。此技術主要是對感測器節點與節點之間的數據進行空間相關性的測量,越臨近的節點其測量結果的相似性越大,所以只能通過正常讀數的空間關系,根據此理論提出WMFDS診斷方法,主要是對兩節點之間的故障率、分布密度進行分析,判斷節點是否出現問題,此方法還可對相鄰的節點進行加權處理,但是此方法只可以用於具有空間相關性的節點讀數上。
(2)FIND診斷技術。此技術利用無線感測器節點在監控區域具有可持續性監測的特點,感知網路的突然事件,此節點的數據讀取可反饋事件發生點到節點相對應的距離,感測器節點的信號強度與距離是呈現相反關系的,即相對距離越大,節點信號強度越弱,節點信號的強弱變化被稱為單調變化特性,所以節點的單調特性是反饋節點出現讀數故障的判斷標准,比如故障節點會表現出與相對距離單調特性相反的現象。
(3)CSN診斷技術。此診斷技術是有一定局限性的,主要是以移動設備為檢測對象,利用加速器得出節點的地震運動,故障節點的讀數會存在閾值,此閾值與實際歷史差距比較大,通過計算機分析節點比例,如出現較高閾值則說明此節點出現了一定的問題。
3.2 感測器節點網路故障的診斷技術
感測器節點網路故障主要表現在鏈路受環境因素的影響導致網路可靠性降低等現象,針對感測器節點網路故障提出的診斷技術主要有以下三種:
(1)網路軟體調試法。在感測器的節點中採取調試代理,利用軟體的調試命令,對節點處的網路狀態進行分析,收集節點網路數據,確定節點網路故障的來源。
(2)特定模型推斷法。特定模型推斷法主要包括兩種,分布式和集中式的方法。分布式的診斷技術是針對網路中的所有節點,利用從局部到整體的決策方法,分布式診斷技術的代表方法有LD2和TinyD2,最終通過節點網路的整合,得出診斷報告;集中式的診斷技術是在網路節點處植入小型探測器,以便對經過節點的應用數據進行分類、分組,但是探測器對得到信息的分析能力是非常有限的,所以需要感知系統的參與,以此為基礎進行節點網路故障的細化診斷。
(3)無聲故障診斷技術。此診斷技術在三種技術中是具有一定特殊性的,其可對無經驗故障進行有效診斷,例如AD診斷技術,即是比較典型的代表,通過對節點各類型診斷信息之間相關性圖表的變化,發現網路中存在的隱藏故障,即無聲故障,此技術可提高故障診斷的准確率,同時降低了故障出現的頻率。
綜上所述,利用無線感測器故障診斷技術診斷無線感測器網路中出現的問題,並對其進行及時有效的處理,一方面可以提高無線感測器網路的運用效率,另一方面提高了無線感測器網路的使用率,所以無線感測器網路的正常運行在一定程度上促進我國經濟效益和社會效益的發展和提高。
綜上所述,無線感測器網路在世界范圍內的關注度是比較高的,其滲透多項科學技術,例如無線通信技術、感測器技術以及信息處理技術等等,無線感測器的研究不論是在經濟效益上還是在社會效益上,都是具有極其重要的意義的,無線感測器有效的網路故障診斷技術一方面可以提高無線感測器的利用效率,另一方面對能源節約具有一定的實際價值。
;『肆』 無線感測器知識大全,看完請收藏!
物聯網是在現有互聯網的基礎上發展起來的,物聯網除了融合網路、信息技術、RFID技術之外,還引入了無線感測器技術,使得物聯網有了更深的發展,而且無線感測器技術還與嵌入式系統技術、現代網路以及無線通信技術進行結合,所以無線感測器本身也是一個炙手可熱的研究領域。
感測器技術
無線感測器網路結構介紹
無線感測器網路系統通常包括匯聚節點(Sinknode)、感測器節點(Sensornode)與管理節點。
大量感測器節點隨機部署在監測區域附近或者內部,感測器節點檢測的數據沿著其他的感測器節點逐條地進行傳輸,在傳輸的過程中檢測數據可能會被多個節點進行處理,經過跳後路由到匯聚的節點,然後通過衛星或者互聯網傳輸到達管理節點,而用戶通過對節點的管理對感測器網路進行管理、發布監測數據和管理。
感測器整體部署
無線感測器網路特點介紹
規模大
為了能夠獲取精確信息,在監測區域通常部署大量感測器節點,一般情況下會達到上萬個甚至更多,感測器網路的大規模性主要包括了兩個方面的含義:一方面是感測器節點的部署非常密集,在面積狹小的空間內密集的部署了大量的感測器節點。另一方面,是感測器節點分布在區域很大的范圍內,比如在原始的大森林中採用感測器網路進行森林防火的安全環境監測,這種在區域寬廣的范圍內需要部署大量的感測器節點。
可靠性
無線感測器節點非常適合部署在自然環境惡劣或者人類不宜居住的區域,這些節點可能工作在環境較惡劣的地方,遭受風吹、雨淋、日曬,還甚至遭到人或者動物的破壞,而這些感測器節點往往採用隨機進行部署,部署的方式是利用飛機散播,或炮彈發射到指定的區域進行部署,所以這些節點要非常堅固,不容易被損壞,可靠性很強。
自組織
在感測器網路應用中,通常情況下感測器節點會被放置在沒有基礎結構的地方,其實感測器節點的相隔距離、精確位置不能預先確定。你可以想像,通過飛機散播或者炮彈發射大量感測器節點到面積廣闊的森林、山谷之中,這樣就必須要求感測器節點本身具有自組織的能力,能夠進行自我管理和配置,通過網路協議和拓撲控制機制自動形成轉發監測數據的多跳無線網路系統。
動態性
感測器網路的拓撲結構有可能會因為下列因素而發生改變:①環境的變化可能會造成無線通信鏈路帶寬產生變化,有時甚至會時斷時通;②電力資源出現故障或耗盡導致的感測器節點故障或者失效;③感測器網路的感知對象、感測器與觀察者這三要素都可能具有移動性;④有新節點加入,通常這種情況就必須要求感測器網路系統要能適應這種變化,具有動態系統可重構性。
無線感測器網路有哪些安全問題
安全路由
一般在無線感測器網路中,大量的感測器節點都密集分布在一個區域內,信息傳輸可能要經過很多節點才能到達目的地,而且感測器網路具有多跳結構和動態性,因此,需要去每個節點都應具備路由功能,
由於每個節點都是潛在的路由節點,因此更易受到攻擊,這樣就可能使網路不怎麼安全,安全的路由演算法會直接影響無線感測器的可用性和安全性,安全路由協議一般是採用認證和鏈路層加密,身份認證、多路徑路由、雙向連接認證和認證廣播等機制,非常有效的提高了網路抵禦外部攻擊的能力,從而增強路由的安全性。
『伍』 現在已有一個無線感測器網路檢測溫濕度和光照強度的一個東西,用到esp
深圳英斯特溫濕度記錄儀
『陸』 無線感測器網路機械振動監測系統設計都可以採用哪些方案
一、無線感測器網路是工業自動化的新熱點無線感測器網路的出現引起了全世界范圍的廣泛關注,被稱為二十一世紀最具影響的技術技術之一;改變世界的10大新技術之一;全球未來的四大高技術產業之一。而無線感測器網路技術很快也將進入工業自動化和工業測控領域,大多數工業儀表和自動化產品產品都將很快嵌入無線傳輸功能,完成從有線到無線過渡;圖一是一個典型的工業用無線感測器網路示意圖,核心部分是低功耗的感測器節點(可以使用電池長期供電、太陽能電池供電,或風能、機械機械振動發電等),網路路由器(具有網狀網路路由功能)和無線網關(將信息傳輸到工業乙太網和控制中心,或者傳輸通過互聯網聯網); 圖一,典型的工業用無線感測器網路 圖一,典型的工業用無線感測器網路由於市場巨大,許多在工業自動化領域的老牌勁旅,如GE、Honeywell等,都推出了各種工業無線感測器網路產品和系統,國內也有不少研究機構和大型公司公司在進行相關研究,但是,涉及無線感測器網路的技術都是高度保密的東西,我們這些普通的工程師們,很難了解其中的細節和有機會參與任何設計工作;那麼,我們作為從事自動化和工業控制的普通工程師們,能否有機會自己動手,來設計適合自己應用需要的工業用無線感測器網路產品?來開發我們自己需要的無線工業自動化項目?無線SoC技術的發展,將使我們的夢想,將變為現實,目前應該是一個明顯的轉折點和交匯點。回答的肯定的:我們完全可能自己動手,設計適合自己應用特點的工業用無線感測器網路;二、選擇合適的微控制器和開發平台二、選擇合適的微控制器和開發平台工業環境中的射頻通信條件較為惡劣,廠房中遍布的各種大型器械、金屬管道等對信號的反射、散射造成的多徑效應,以及馬達、器械運轉時產生的電磁雜訊,都會干擾無線信號的正確接收,同時,工業環境強烈的電磁干擾,也對使用在工業無線感測器網路的核心微處理器提出了新的挑戰。我們自己動手設計在這樣環境中運行的工業網路系統,首先需要選擇合適的微處理器和高頻電路;圖二是一個典型的工業無線感測器網路節點硬體結構示意圖 圖二工業無線感測器網路節點示意圖 圖二工業無線感測器網路節點示意圖目前TI公司和FREESCALE公司推出的3套最新無線單片機解決方案:MC13224,CC2530,MSP430F5437+CC2520,都是很好的SoC微控制器解決方案,(見表一)這些方案的特點是,高度集成化設計,微處理器和無線收發部分在同一晶元內部,需要電路板面積小於2平方厘米,外圍只小於很少零件,就有很強抗干擾能力。工業無線感測器網路的網關,路由器和感測器節點,都可以使用同一微處理器來設計; 主要參數 MC13224 無線單片機 CC2530 無線單片機 CC2520 +MSP430F5437 MCU結構 單晶元,ARM7內核,32位MCU 單晶元8051內核 8位MCU 兩片16位MCU 無線高頻前端 IEEE802.15.4 IEEE802.15.4 IEEE802.15.4 無線網路協議 ZIGBEEpro 開源和免費 ZIGBEEpro 開源和免費 ZIGBEEpro 開源和免費 無線連接鏈路 >100DBM >100DBM >100DBM 內置快閃記憶體 128K 256K 256K 低功耗時電池壽命 10年 5年 5年 晶元大量采購價格 每片4美元 每片3美元 每套7美元 軟體開發平台 IAREWARM IAREW8051 IAREW430 硬體開發系統 ARMRF-MC13224PK C51RF-CC2530PK MSPRF-430F5437 在線模擬器 ARM WXL-CC2530 TI430 網路測試工具 網路分析儀 網路分析儀 網路分析儀 主要參數MC13224無線單片機CC2530無線單片機CC2520+MSP430F5437MCU結構單晶元,ARM7內核,32位MCU單晶元8051內核8位MCU兩片16位MCU無線高頻前端IEEE802.15.4IEEE802.15.4IEEE802.15.4無線網路協議ZIGBEEpro開源和免費ZIGBEEpro開源和免費ZIGBEEpro開源和免費無線連接鏈路>100DBM>100DBM>100DBM內置快閃記憶體128K256K256K低功耗時電池壽命10年5年5年晶元大量采購價格每片4美元每片3美元每套7美元軟體開發平台IAREWARMIAREW8051IAREW430硬體開發系統ARMRF-MC13224PKC51RF-CC2530PKMSPRF-430F5437在線模擬器ARMWXL-CC2530TI430網路測試工具網路分析儀網路分析儀網路分析儀採用上述方案,在保證系統可靠性的前提下,最大的特點是經濟和方便,因為無線單片機晶元價格很低,甚至已經低於許多類型普通單片機,設計者可以放手進行設計和調試,不必擔心晶元損壞等;另外目前國內嵌入式設計的知識已經相當普及,設計工業用無線感測器網路網關,路由器,節點和設計我們熟悉的普通單片機系統,核心技術沒有什麼不同,而且,的IAR編譯,調試系統是目前世界是最強大的商業化嵌入式C語言軟體設計工具,配合成都無線龍通訊提供的無線單片機開發平台,樣板工程設計,JTAG在線模擬器,你可以精確的將故障定位到每一行指令,將無線組網和通訊,實現慢動作式的重放,並隨時捕獲空中無線數據包裝;整個無線通訊軟體硬體設計的的過程,在這些高級調試開發工具的幫助下,完全透明化,可控制化,使你像開發你的其它單片機系統一樣,快捷容易的完成設計任務;三、ZIGBEEpro符合工業無線網路設計要求三、ZIGBEEpro符合工業無線網路設計要求與面向家庭的無線網路技術(ZIGBEE2004到ZIGBEE2006屬於這類面向家庭的技術)不同,面向工業自動化應用的無線網路技術需要滿足以下五個方面需求,■高可靠性:大部分的工業控制應用要求數據的可靠傳輸率要超過95%。為了實現在工業現場使用無線通信來實現高可靠傳輸面臨以下挑戰,ZIGBEEpro協議棧採用2.4GHz物理層都基於DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum,直接序列擴頻)技術(包括數據的調制,激活和休眠射頻收發器,信道能量檢測,信道接收數據包的鏈路質量指示,空閑信道評估,收發數據等)具有很強抗干擾能力,而且MAC層和應用層(APS部分)有應答重傳功能,另外MAC層的CSMA機制使節點發送之前先監聽信道,也可以起到避開干擾的作用;網路層採用了網狀網的組網方式,從源節點到達目的節點可以有多條路徑,路徑的冗餘加強了網路的健壯性,如果原先的路徑出現了問題,比如受到干擾,或者其中一個中間節點出現故障,ZIGBEEPRO可以進行路由修復,另選一條合適的路徑來保持通信。同時,ZIGBEEPRO最新增加的頻率捷變(frequencyagility),也大大加強其作為工業網路使用的可靠性,ZigBeepro網路受到外界干擾,比如各種工業現場的無線干擾,無法正常工作時,整個ZIGBEEPRO網路可以自動動態的切換到全部16個頻道的一個干凈工作信道上(實現FHSS跳頻功能)。和其它目前採用DSSS+FHSS的工業無線網路協議比較,ZIGBEEPRO可靠性和抗干擾性更勝一籌;採用表一的無線單片機,都可以支持ZIGBEEPRO的無線網路協議棧;■嚴格實時性:對於工業閉環控制應用,數據傳輸延遲應低於1.5倍的感測器采樣時間。ZIGBEEPRO網路針對工業通信對時延敏感的應用做了優化,通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短。設備設備搜索時延典型值為毫秒級別,休眠激活時延典型值是15ms,活動設備信道接入時延為15ms,加上ZIGBEEPRO新的路由演算法,大大提高了網路路由效率;在通過多跳接力的方式進行傳輸的延遲大幅度降低,完全能夠保證端到端通信實時性。■低能耗:用於對工業全流程進行泛在感知的無線感測器網路節點由於成本的限制和安裝條件限制,通常不採用外接電源的方式,而是靠自身攜帶的電池供電。由於表一中列出的新型無線單片機和ZIGBEEPRO無線前端的一系列革命性的新設計,,節點的電池壽命應達到3至10年。能夠實現使用最少的能源的工業用無線感測器網路;■安全性:隨著工業控制系統網路化進程的推進,網路安全和數據安全問題日益突出,一些安全漏洞將給工業控制應用造成巨大的損失。無線通信由於信道的開放特徵更容易受到攻擊,其安全保障機制將更加復雜;為了工業網路應用設計了高安全模式(HighSecurityMode),就是當節點加入網路時,信託中心(TrustCenter,TC)會先配一把萬能金鑰(MasterKey)給新加入的節點,然後,新加入的節點再用這把萬能金鑰透過SKKE的流程,與網路中的任何節點建立連結金鑰(LinkKey),最後再利用連結金鑰加密後產生一把網路共用的網路金鑰,網路金鑰(NWKKey)放在應用層有效載荷中傳送給對方,然後再通過網路傳輸加密資料。ZIGBEEPro的安全設計,完全能夠實現工業無線網路對安全通訊的主要要求;而且,如表一所示的新的16位,32位無線單片機具有強大的數據處理能力,已經完全具有能力實現復雜的安全演算法的能力,對應工業無線感測器網路提出的挑戰。■兼容性:為了保護用戶的原有投資,基於工業無線感測器網路要具有與工廠原有的有線控制系統互連和互操作的能力。採用ZIGBEEPRO設計的無線網關,能夠實現和目前工業乙太網,CAN匯流排,各種工業控制匯流排的無縫連接,和互聯網的IP通訊。ZIGBEE也是全球無線感測器網路的重要標准,是具有很好兼容性的工業無線感測器網路網路協議軟體;綜上所述,以感測和控制為目標的ZIGBEEPRO無線網路,具有加強版商業級和工業的協議棧,完全可以滿足上述五個方面的要求,使用ZIGBEEPRO協議棧,完全可以設計出圖二所示結構那樣,滿足自己特別應用要求的工業無線感測器網路項目和產品;四,有線到無線,我們笑迎新的技術挑戰四,有線到無線,我們笑迎新的技術挑戰通過上面的簡單介紹,我們看到任何工程師,都有機會來進入這個全新的技術領域,入門並不難,精通也辦得到;這是因為我們生活在互聯網時代,也是因為國內在這個領域已經有像深圳無線龍科技這樣的一批先行者,他們出版了相關中文書籍(北航出版《無線單片機叢書》十本,最新一冊是《ZIGBEE2007PRO入門與實戰》),提供相關C51RF,MSPRF,ARMRF系列低價格無線單片機開發工具,同時,對ZIGBEEPRO這樣的協議棧的應用提供相關技術支持,提供高頻模塊等服務,這樣,就使我們入門進行設計開發時,更加方便容易,另外,TI,Freescale公司,提供了廉價的無線單片機晶元,高性能的免費無線網路協議棧;這些,都為我們投入這個全線的技術領域——相對復雜的工業自動感測器網路和無線工業自動控制領域,打開了方便之門;本文重點介紹的是工業無線感測器網路部分的實現,其實,在已經實現工業無線感測器網路和節點間雙向通訊的前提下,實現對工業設備的無線控制控制,包括繼電器,I/O,開關控制,電機控制,都已經是很容易實現的,水到渠成的事情,只需要在軟體和硬體上進行一些小的擴展就可以了;從有線到無線,從傳統有線工業自動化系統,到新的工業無線感測器網路系統,我們面對全新的挑戰,讓我們現在就出發,在這些設計開發的挑戰中,去完成我們技術更新和升華;
『柒』 什麼是終端檢測平台,用戶通過該節點對無線感測器網路
VPC。VPC節點是終端檢測平台,用戶通過該節點管理和使用終端節點服務的應用程序。通過終端節點服務可為裸機、雲桌面、列印機、音視頻處理等各種設備提供連接和通信
『捌』 目前無線感測器網路採用的主要傳輸介質有哪些 各有何特點
總體上分為電磁波和聲波,聲波主要用於水下無線感測器通信,比如聲吶,雷達等,聲波的特點是容易受到干擾,遇到障礙物容易被反彈,穿透性差。
電磁波又可戲份為無線電波,可見光波,紅外線,微波,毫米波,以及射線等。其中紅外波主要用於短距離無線通訊,比如障礙識別,遙控器等,其特點是穿透性差,容易反射。
無線電波是最主要的無線通訊介質。其特點是具有一定的可穿透性,可遠距離傳輸也可近距離傳輸,抗干擾能力相對較強。
無線感測器網路:
無線感測器網路是一種全新的信息獲取品台,能夠實時監測和採集網路分布區域內各種監測對象的數據,並將這些數據發送至網關節點,以實現范圍內目標檢測,追蹤等。特點是快速展開,抗毀強。
三個基本要素是:感測器,感知對象,觀察者。
『玖』 網路故障的診斷技術
網路故障的診斷技術
計算機網路的廣泛應用為人們帶來了諸多的便利,但隨之而來的網路故障也帶來了很多煩惱,有時甚至會帶來巨大的經濟損失。下面我為大家搜索整理了關於網路故障的診斷技術,歡迎參考閱讀,希望對大家有所幫助!想了解更多相關信息請持續關注我們應屆畢業生培訓網!
隨著現代科學技術的發展,設備的集成度越來越高,越來越復雜,承載信息的網路已經成為人們生活不可或缺的一部分。但網路運行中經常會發生一些硬體故障,這些故障的產生使日常工作不能正常進行,診斷並排除網路故障就成為網路管理的一項重要工作。要做到及時發現網路故障、准確定位故障並排除故障,必須要掌握大量專業知識並具備豐富的經驗。
一、研究背景
在過去的幾十年間,計算機網路的規模經歷了爆炸式的增長。網路的應用已經深入到人們生活、工作的每一個角落,成為必不可少的基礎設施。隨著對網路依賴性的加強,人們對網路的可靠性也提出了更高的要求:①有穩定、高效、安全的網路環境:②當網路發生故障時,能夠及時的檢測出故障原因並修復。可以看出,網路故障診斷對保持網路的健康狀態具有重要的意義.然而在當今網路環境下,網路故障診斷遇到了前所未有的困難,其主要表現在以下幾個方面;
1.計算機網路無論從規模上,還是從網路復雜性和業務多樣性上都有了巨大的發展。大規模網路的故障關系錯綜復雜,故障原因和故障現象之間的對應關系模糊,大大提高了故障診斷的難度;
2.網路設備的復雜性也提高了故障診斷的難度。網路設備的復雜性有兩個含義:第一是新的網路設備不斷推出,功能越來越多,越來越復雜;第二是設備提供商數量眾多,產品規格和標准不統一;
二、網路體系結構
網路體系結構中涉及到了:協議、實體、介面
計算機網路中實現通信就必須依靠網路通過協議。在20世紀70年代,各大計算機生產商的產品都擁有自己的網路通信協議。但是不同的廠家生產的計算機系統就難以連接,為了實現不同廠商生產的計算機系統之間以及不同網路之間的數據通信,國際標准化組織ISO(開放系統互連參考模型)即OSI/RM也稱為ISO/OSI,該系統稱為開放系統。
物理層是OSI/RM的最低層,物理層包括:1.通信介面與傳輸媒體的物理特性;2.物理層的數據交換單元為二進制比特;3.比特的同步;4.線路的連接;5.物理拓撲結構;6.傳輸方法。
數據鏈路層是OSI/RM的第2層它包括:成幀、物理地址定址、流量控制、差錯控制、介面控制。
網路層是計算機通信子網的最高層,有:邏輯地址定址、路由功能、流量控制、擁塞控制。
其它層次:傳輸層、會話層、表示層和應用層。
計算機也擁有TCP/IP的體系結構即傳輸控制協議/網際協議。TCP/IP包括TCP/IP的層次結構和協議集。
三、網路故障診斷原理
網路故障極為普遍,故障種類也十分繁雜。如果把網路故障的常見故障進行歸類查找,無疑能夠迅速而准確地查找故障根源,解決網路故障。一般可以分為物理類故障和邏輯類故障兩大類。
物理故障,一般是指線路或設備出現物理類問題或說成硬體類問題。
1.線路故障
在日常網路維護中,線路故障的發生率是相當高的,約占發生故障的70%。線路故障通常包括線路損壞及線路受到嚴重電磁干擾。
2.埠故障
埠故障通常包括插頭松動和埠本身的物理故障。
3.集線器或路由器故障
集線器或路由器故障在此是指物理損壞,無法工作,導致網路不通。
4.主機物理故障
網卡故障,筆者把其也歸為主機物理故障,因為網卡多裝在主機內,靠主機完成配置和通信,即可以看作網路終端。此類故障通常包括網卡松動,網卡物理故障,主機的網卡插槽故障和主機本身故障。
主機資源被盜,主機沒有控制其上的finger,RPC,rlogin 等服務。攻擊者可以通過這些進程的正常服務或漏洞攻擊該主機,甚至得到管理員許可權,進而對磁碟所有內容有任意復制和修改的許可權。還需注意的是,不要輕易的`共享本機硬碟,因為這將導致惡意攻擊者非法利用該主機的資源。
四、網路故障診斷的主要技術
無線器感測器網路在軍事上的研究和應用最早可追溯到冷戰時期,當時的美國建立了海底聲納監控系統用於監測前蘇聯核潛艇的相關信息,並在隨後建立了雷達防空網路。
無線器感測器網路具有密集型、低成本、隨機分布的特點,自組織性和容錯能力使其不會因為某些節點因為在惡意攻擊中的損壞而導致整個系統的崩潰,這一點是傳統的感測器技術所無法比擬的,也正是這一點,使感測器網路非常適合應用於惡劣的戰場環境中[6],主要包括偵察敵情,監控兵力、裝備,判斷核攻擊、生物化學攻擊等,能在多種場合、多方面滿足軍事信息獲取的實時性、准確性、全面性等需求。
在無線感測器網路中,依據一定的選舉機制,選擇某些節點作為骨幹節點,周邊節點歸屬於骨幹節點管理,再由骨幹節點負責構建一個連通的網路,這類演算法將整個網路劃分為相連的區域,稱為分簇演算法或成簇演算法,骨幹節點是簇頭節點,普通節點是簇內節點。層次型的成簇演算法通常採用周期性選擇簇頭節點的做法使網路中的節點能量消耗均衡。
無線感測器網路是一種特殊的無線自組網,它是由大量密集部署在監控區域的智能感測器節點構成的一種網路應用系統。其快速方便的部署特性和完備的監控能力使其被廣泛應用於軍事、工業過程式控制制、衛生保健和環境監測等領域。在無線感測器網路中,節點的能量十分有限且一般沒有能量補充,因此如何高效使用能量來最大化網路生命周期便成了感測器網路所面臨的首要挑戰。
五、研究展望
無線感測器網路的拓撲控制研究是推動WSN進一步發展的核心,能源管理策略的最優化涉及到網路從物理層到高層甚至物理層以下CMOS電路的設計等。
網路拓撲作為上層協議運行的重要平台,良好性質的結構能提高路由協議和MAC協議的效率,有助於實驗WSN的首要設計目標。
從全文的分析中可知,實質上拓撲控制的內部矛盾可以概括為需以盡可能小的能量耗費均衡地實現全局數據傳輸,並以此為基礎考慮演算法本身實現的代價、現實環境中流量不可預知性及網路所處環境的影響等多方面。
;『拾』 感測器網路工程測試床的作用是什麼
感測器網路工程測試床的作用是:
1、無線感測器網路工程測試床的作用是在實際環境中,對無線感測器網路進行現場測試,以評估信號強度、延遲、可靠性等網路性能指標。
2、其用途是為了可以在現場測試無線感測器網路的性能,以及在此基礎上,對其進行優化和改進。