1. 无线传感器网络可广泛应用于哪些领域
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,具有非常上世纪70年代,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。无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。
2. 什么是无线传感技术
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,具有非常上世纪70年代,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。
无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。
3. 物联网无线传感器网络的应用领域有哪些
主要特点
大规模
为了获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,可能达到成千上万,甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义:一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内,如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测,需要部署大量的传感器节点;另一方面,传感器节点部署很密集,在面积较小的空间内,密集部署了大量的传感器节点。
传感器网络的大规模性具有如下优点:通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度,降低对单个节点传感器的精度要求;大量冗余节点的存在,使得系统具有很强的容错性能;大量节点能够增大覆盖的监测区域,减少洞穴或者盲区。
自组织
在传感器网络应用中,通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方,传感器节点的位置不能预先精确设定,节点之间的相互邻居关系预先也不知道,如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中,或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力,能够自动进行配置和管理,通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。
在传感器网络使用过程中,部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效,也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中,这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少,从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。
动态性
传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变:①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点故障或失效;②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化,甚至时断时通;③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性;④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化,具有动态的系统可重构性。
可靠性
WSN特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域,节点可能工作在露天环境中,遭受日晒、风吹、雨淋,甚至遭到人或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署,如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固,不易损坏,适应各种恶劣环境条件。
4. 无线传感器网络可能采用哪些无线通信方式
基于XL.SN智能传感网络的无线传感器数据采集传输系统,可以实现对温度,压力,气体,温湿度,液位,流量,光照,降雨量,振动,转速等数据参数的实时采集,无线传输,无线监控与预警。在实际应用中,无线传感器数据采集传输系统常见的包括深圳信立科技农业物联网智能大棚环境监控系统,智慧养殖环境监控系统,智慧管网管沟监控系统,仓储馆藏环境监控系统,机房实验室环境监控系统,危险品仓库环境监控系统,大气环境监控系统,智能制造运行过程监控系统,能源管理系统,电力监控系统等。
无线传感器数据采集传输系统,比较常用的的无线数据传输组网技术包括433MHZ,Zigbee(2.4G),运营商网络(GPRS)等三种方式,其中433MHZ,Zigbee(2.4G)属于近距离无线通讯技术,并且都使用ISM免执照频段。运营商网络(GPRS)属于远距离无线通讯技术,按数据流量收费。
1、基于Zigbee(2.4G)的智能传感网络
ZigBee的特点是低功耗、高可靠性、强抗干扰性,布网容易,通过无线中继器可以非常方便地将网络覆盖范围扩展至数十倍,因此从小空间到大空间、从简单空间环境到复杂空间环境的场合都可以使用。但相比于WiFi技术,Zigbee是定位于低传输速率的应用,因此Zigbee显然不适合于高速上网、大文件下载等场合。对于餐饮行业的无线点餐应用,由于其数据传输量一般来说都不是很大,因此Zigbee技术是非常适合该应用的。
2、基于433MHz的智能传感网络
433MHz技术使用433MHz无线频段,因此相比于WiFi和Zigbee,433MHz的显着优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远。但其缺点也是很明显的,就是其数据传输速率只有9600bps,远远小于WiFi和Zigbee的数据速率,因此433Mhz技术一般只适用于数据传输量较少的应用场合。从通讯可靠性的角度来讲,433Mhz技术和WiFi一样,只支持星型网络的拓扑结构,通过多基站的方式实现网络覆盖空间的扩展,因此其无线通讯的可靠性和稳定性也逊于Zigbee技术。另外,不同于Zigbee和WiFi技术中所采用的加密功能,433Mhz网络中一般采用数据透明传输协议,因此其网络安全可靠性也是较差的。
3、基于运营商的智能传感网络
GPRS无线传输设备主要针对工业级应用,是一款内嵌GSM/GPRS核心单元的无线Modem,采用GSM/GPRS网络为传输媒介,是一款基于移动GSM短消息平台和GPRS数据业务的工业级通讯终端。它利用GSM 移动通信网络的短信息和GPRS业务为用户搭建了一个超远距离的数据传输平台。
标准工业规格设计,提供RS232标准接口,直接与用户设备连接,实现中英文短信功能,彩信功能,GPRS数据传输功能。具有完备的电源管理系统,标准的串行数据接口。外观小巧,软件接口简单易用。可广泛应用于工业短信收发、GPRS实时数据传输等诸多工业与民用领域。
5. 无线传感器网络支持哪些通讯方式,包括哪些设备,可应用在哪些环境
无线传感器网络支持GPRS,433MHZ,2.4GHZ,WI-FI等无线传输方式。像深圳-信立无线传感器,智能网关,智能环境监测装置,智能测控装置,智能转换器都属于无线传感器网络设备,主要应用在各种管网管道管沟、气象、农业大棚、养殖场、仓储馆藏、冷藏冰柜、实验室、机房、生产车间等环境的温度实时采集、无线传输、现场或远程监测和预警。
6. 什么是无线传感器网络
无线传感器是有接收器和发射器。接收器上可以接多个传感器的。输送都是两三百米、频率是2.4GHz。如果需要传输更远的距离的话就需要跳频了。这样整个形式就是无线传感器的网络了。
7. 无线传感器网络的特点与应用
无线传感器网络是一种新型的传感器网络,其主要是由大量的传感器节点组成,利用无线网络组成一个自动配置的网络系统,并将感知和收集到的信息发给管理部门。目前无线传感器网络在军事、生态环境、医疗和家居方面都有一定应用,未来无线传感器网络的发展前景将是不可估量的。
一、无线传感器网络的特点
(一)节点数量多
在监测区通常都会安置许多传感器节点,并通过分布式处理信息,这样就能够提高监测的准确性,有效获取更加精确的信息,并降低对节点传感器的精度要求。此外,由于节点数量多,因此存在许多冗余节点,这样就能使系统的容错能力较强,并且节点数量多还能够覆盖到更广阔的监测区域,有效减少监测盲区。
(二)动态拓扑
无线传感器网络属于动态网络,其节点并非固定的。当某个节电出现故障或是耗尽电池后,将会退出网络,此外,还可能由于需要而被转移添加到其他的网络当中。
(三)自组织网络
无线传感器的节点位置并不能进行精确预先设定。节点之间的相互位置也无法预知,例如通过使用飞机播散节点或随意放置在无人或危险的区域内。在这种情况下,就要求传感器节点自身能够具有一定的组织能力,能够自动进行相关管理和配置。
(四)多跳路由
无线传感网络中,节点之间的距离通常都在几十到几百米,因此节点只能与其相邻的节点进行直接通信。如果需要与范围外的节点进行通信,就需要经过中间节点进行路由。无线传感网络中的多跳路由并不是专门的路由设备,所有传输工作都是由普通的节点完成的。
(五)以数据为中心
无线传感网络中的节点均利用编号标识。由于节点是随机分布的,因此节点的编号和位置之间并没有联系。用户在查询事件时,只需要将事件报告给网络,并不需要告知节点编号。因此这是一种以数据为中心进行查询、传输的方式。
(六)电源能力局限性
通常都是用电池对节点进行供电,而每个节点的能源都是有限的,因此一旦电池的能量消耗完,就是造成节点无法再进行正常工作。
二、无线传感器网络的应用
(一)环境监测应用
无线传感器可以用于进行气象研究、检测洪水和火灾等,在生态环境监测中具有明显优势。随着我国市场经济的不断发展,生态环境污染问题也越来越严重。我国是一个幅员辽阔、资源丰富的农业大国,因此在进行农业生产时利用无线传感器进行对生产环境变化进行监测能够为农业生产带来许多好处,这对我国市场经济的'不断发展有着重要意义。
(二)医疗护理应用
无线传感器网络通过使用互联网络将收集到的信息传送到接受端口,例如一些病人身上会有一些用于监测心率、血压等的传感器节点,这样医生就可以随时了解病人的病情,一旦病人出现问题就能够及时进行临时处理和救治。在医疗领域内传感器已经有了一些成功案例,例如芬兰的技术人员设计出了一种可以穿在身上的无线传感器系统,还有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。
(三)智能家居建筑应用
文物保护单位的一个重要工作就是要对具有意义的古老建筑实行保护措施。利用无线传感器网络的节点对古老建筑内的温度是、湿度、关照等进行监测,这样就能够对建筑物进行长期有效的监控。对于一些珍贵文物的保存,对保护地的位置、温度和湿度等提前进行检测,可以提高展览品或文物的保存品质。例如,英国一个博物馆基于无线传感器网络设计了一个警报系统,利用放在温度底部的节点检测灯光、振动等信息,以此来保障文物的安全[5]。
目前我国基础建设处在高速发展期,建设单位对各种建设工程的安全施工监测越来越关注。利用无线传感器网络使建筑能够检测到自身状况并将检测数据发送给管理部门,这样管理部门就能够及时掌握建筑状况并根据优先等级来处理建筑修复工作。
另外,在家具或家电汇中设置无线传感器节点,利用无线网络与互联网络,将家居环境打造成一个更加舒适方便的空间,为人们提供更加人性化和智能化的生活环境。通过实时监测屋内温度、湿度、光照等,对房间内的细微变化进行监测和感知,进而对空调、门窗等进行智能控制,这样就能够为人们提供一个更加舒适的生活环境。
(四)军事应用
无线传感器网络具有低能耗、小体积、高抗毁等特性,且其具有高隐蔽性和高度的自组织能力,这为军事侦察提供有效手段。美国在20世纪90年代就开始在军事研究中应用无线传感器网络。无线传感器网络在恶劣的战场内能够实时监控区域内敌军的装备,并对战场上的状况进行监控,对攻击目标进行定位并能够检测生化武器。
目前无线传感器网络在全球许多国家的军事、研究、工业部门都得到了广泛的关注,尤其受到美国国防部和军事部门的重视,美国基于C4ISR又提出了C4KISR的计划,对战场情报的感知和信息综合能力又提出新的要求,并开设了如NSOF系统等的一系列军事无线传感器网络研究。
总之,随着无线传感器网络的研究不断深入和扩展,人们对无线传感器的认识也越来越清晰,然而目前无线传感器网络的在技术上还存在一定问题需要解决,例如存储能力、传输能力、覆盖率等。尽管无线传感器网络还有许多技术问题待解决使得现在无法广泛推广和运用,但相信其未来发展前景不可估量。
8. 无线传感器网络操作系统TinyOS的目录
第1章 绪论 1
1.1 无线传感器网络概述 1
1.1.1 无线传感器网络的研究进展 2
1.1.2 无线传感器网络的体系特征 3
1.2 无线传感器网络操作系统 8
1.2.1 无线传感器网络对操作系统的需求 8
1.2.2 现有的无线传感器网络操作系统 10
1.3 TinyOS操作系统概述 13
1.3.1 设计理念 14
1.3.2 技术特点 15
1.3.3 体系结构 16
1.3.4 版本说明 17
1.4 与其他WSN操作系统的比较 20
1.5 本书章节安排 24
第2章 开发环境 26
2.1 TinyOS 2.1在Windows中的安装 26
2.1.1 搭建Java环境 27
2.1.2 安装Cygwin平台 30
2.1.3 安装平台交叉编译器 34
2.1.4 安装TinyOS源码与工具包 36
2.1.5 安装Graphviz图形工具 38
2.2 其他安装方法 39
2.2.1 在Ubuntu 9.10中的安装 39
2.2.2 使用RPM包的手动安装 41
2.2.3 TinyOS 1.x升级到TinyOS 2.x 42
2.2.4 使用CVS更新TinyOS 2.x文件 46
2.3 TinyOS安装后的测试 47
2.3.1 TinyOS文件概览 47
2.3.2 检查运行环境 48
2.3.3 仿真测试 49
2.4 程序的编译和下载 50
2.4.1 代码编辑工具 50
2.4.2 编译程序 52
2.4.3 USB串口驱动 53
2.4.4 下载程序 54
2.5 本章小结 57
第3章 nesC编程语言 58
3.1 nesC语言简介 58
3.2 nesC语言规范 59
3.2.1 接口 61
3.2.2 组件 62
3.2.3 模块及其组成 65
3.2.4 配件及其组成 68
3.3 基于nesC语言的应用程序 73
3.3.1 nesC应用程序简介 73
3.3.2 Blink实例 77
3.3.3 BlinkSingle实例 82
3.3.4 移植TinyOS 1.x代码到2.x 86
3.4 nesC程序运行模型 88
3.4.1 任务 88
3.4.2 内部函数 91
3.4.3 分阶段作业 92
3.4.4 同步与异步 94
3.4.5 原子性代码 95
3.4.6 无线模块的开启过程 96
3.5 编程约定 98
3.5.1 通用约定 98
3.5.2 软件包 98
3.5.3 语法约定 99
3.5.4 TinyOS约定 101
3.6 可视化组件关系图 103
3.7 本章小结 104
第4章 基本操作 106
4.1 点对点的无线通信 106
4.1.1 主动消息概述 106
4.1.2 通信接口和组件 107
4.1.3 消息缓存抽象 109
4.1.4 通过无线电发送消息 110
4.1.5 通过无线电接收消息 117
4.2 节点与PC的串口通信 119
4.2.1 信息源和端口测试 119
4.2.2 基站和监听工具 121
4.2.3 MIG消息接口生成工具 123
4.2.4 SerialForwarder和其他信息源 126
4.2.5 发送信息包到串口 129
4.2.6 基于printf库的打印调试 130
4.2.7 常见的串口通信故障 133
4.3 传感 134
4.3.1 传感简介 134
4.3.2 Sense实例 135
4.3.3 Oscilloscope实例 138
4.4 存储 140
4.4.1 存储简介 140
4.4.2 配置数据的存储 141
4.4.3 日志数据的存储 146
4.4.4 大数据块的存储 148
4.5 本章小结 149
第5章 系统内核 151
5.1 硬件抽象架构 151
5.1.1 架构简介 151
5.1.2 不同层次抽象的结合 154
5.1.3 横向分解 155
5.1.4 微处理器抽象 156
5.1.5 HIL抽象级别 156
5.2 任务和调度 157
5.2.1 任务简介 157
5.2.2 TinyOS 1.x的任务和调度器 157
5.2.3 TinyOS 2.x的任务 159
5.2.4 TinyOS 2.x的调度器 160
5.2.5 调度器的替换 162
5.2.6 调度器的具体实现 165
5.3 系统启动顺序 168
5.3.1 启动顺序简介 168
5.3.2 TinyOS 1.x的启动顺序 168
5.3.3 TinyOS 2.x的启动接口 169
5.3.4 TinyOS 2.x的启动顺序 170
5.3.5 系统启动和软件初始化 174
5.4 资源仲裁 175
5.4.1 资源简介 175
5.4.2 资源类型 176
5.4.3 资源仲裁 178
5.4.4 共享资源的应用实例 183
5.5 微控制器的电源管理 187
5.5.1 微控制器电源管理简介 187
5.5.2 TinyOS 1.x的电源管理 188
5.5.3 TinyOS 2.x的电源管理 189
5.5.4 外围设备和子系统 191
5.6 外围设备的电源管理 191
5.6.1 外围设备电源管理简介 191
5.6.2 电源管理模型 192
5.6.3 显式电源管理 193
5.6.4 隐式电源管理 196
5.7 串口通信 199
5.7.1 串口通信协议简介 199
5.7.2 串口协议栈的实现 200
5.7.3 串口协议栈的抽象 207
5.8 本章小结 207
第6章 平台与仿真 210
6.1 平台 210
6.1.1 平台简介 210
6.1.2 底层I/O口 211
6.1.3 新平台的建立 215
6.1.4 CC2430平台的移植 223
6.2 编译系统 226
6.2.1 编译系统简介 226
6.2.2 自定义编译系统 227
6.2.3 makefile入门 228
6.2.4 编写Makefile文件 230
6.2.5 编译工具 232
6.3 TOSSIM仿真 233
6.3.1 TOSSIM简介 233
6.3.2 仿真编译 234
6.3.3 基于Python的仿真 237
6.3.4 调试语句 239
6.3.5 网络配置 242
6.3.6 变量的观察 250
6.3.7 注入消息包 253
6.3.8 C++接口 256
6.3.9 gdb调试 258
6.4 本章小结 261
第7章 网络协议 262
7.1 分发协议 262
7.1.1 分发协议简介 262
7.1.2 相关接口和组件 263
7.1.3 EasyDissemination实例 265
7.1.4 Drip库和DIP库 269
7.2 汇聚协议 276
7.2.1 汇聚协议简介 276
7.2.2 相关接口和组件 277
7.2.3 CTP协议 279
7.2.4 CTP实现 281
7.2.5 EasyCollection实例 287
7.3 本章小结 291
第8章 高级应用技术 293
8.1 低功耗应用程序 293
8.1.1 能耗管理简介 293
8.1.2 外围设备的电源管理 294
8.1.3 无线模块的电源管理 297
8.1.4 微处理器的电源管理 300
8.1.5 低功耗传感的应用实例 300
8.2 低功耗监听 300
8.2.1 低功耗监听简介 300
8.2.2 相关接口 302
8.2.3 message_t元数据 304
8.2.4 HAL层的改进建议 305
8.3 TOSThreads线程 305
8.3.1 TOSThreads线程简介 305
8.3.2 nesC语言的API接口 306
8.3.3 C语言的API接口 309
8.3.4 支持新的系统服务 310
8.4 CC2420联网安全功能 312
8.4.1 CC2420安全模式简介 313
8.4.2 发送端的配置 313
8.4.3 接收端的配置 314
8.4.4 RadioCountToLeds实例 315
8.5 本章小结 319
第9章 基于TinyOS的应用开发实例 320
9.1 基于TSL2550传感器的光照检测 320
9.1.1 TSL2550简介 320
9.1.2 驱动实现 323
9.1.3 传感测试 330
9.2 基于GSM短信的远程数据传输 334
9.2.1 系统简介 334
9.2.2 功能实现 338
9.2.3 短信测试 348
9.3 基于简单蚁群算法的路由协议 350
9.3.1 算法简介 350
9.3.2 协议实现 353
9.3.3 仿真测试 366
9.4 本章小结 370
附录A nesC语言基本语法 371
附录B TinyOS编程技巧 374
附录C 英汉对照术语表 375
参考文献与网址 378
9. 什么是无线传感器网络
无线传感器的无线传输功能,常见的无线传输网络有RFID、ZigBee、红外、蓝牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB-IoT。
与传统有线网络相比,无线传感器网络技术具有很明显的优势特点,主要的要求有: 低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。
10. 无线传感网络的问题
涉及的内容是挺多的,
1.硬件方面的(目前处除了军用,或其他一些特定应用外,我们国家很多传感器芯片用的还都是国外的,没有过硬的技术啊)。
2.无线传感器网络协议研究。根据传感器网络自身的特点,结合应用,量身打造更合适的通信协议。
3.软件方面的。目前有系统级别的Tiny OS,编程语言nesC,针对特定应用编写轻量级程序。
4.无线传感器数据管理层面。可以研究网络数据流挖掘之类的。
哪个最有前景?1最有发展空间,但难度大。3是基础,最容易上手,想有突破很难。2和4,自己想吧。
以上都是个人粗浅见解,做个参考。