传感器输出信号形式可以分为三种,包括增量码信号、绝对码信号以及开关信号。
目前,比较常用的传感器信号采集的方式包括有线采集和无线采集等两种方式。有线的有RS485,RS232,以太网等,无线的包括wifi ,2.4g,433mhz,490mhz和运营商网络GPRS。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。
‘贰’ 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。
‘叁’ 无线传感器网络故障的诊断技术
无线传感器网络故障的诊断技术
随着社会的发展与不断进步,无线传感器网络得到广泛应用,但是由于无线传感器节点的能量具有制约性,导致无线传感器网络的运用环境比较脆弱,下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络故障的诊断技术,欢迎参考阅读,希望对大家有所帮助!想了解更多相关信息请持续关注我们应届毕业生培训网!
无线传感器网络是由大量传感器节点组成的,因为传感器节点廉价和微型的特点,促使无线传感器网络对节点的利用率非常高,尤其是在无线传感网络的监测区域,在自组织方式的参与下,以互相协作的形式完成无线传感器的监测任务,所以其应用的前景也是非常广阔的,但是传感器节点的工作能力是有限的,难免会发生系统故障。
1 无线传感器网络故障评价指标
无线传感器网络故障诊断的性能评价指标是以无线传感器的网络特点和网络应用为基础制定的,其标准主要体现在诊断精度、特殊环境诊断精度、能效性以及诊断时间四个方面。
诊断精度。无线传感器故障诊断精度是诊断机制对故障最直接的评价方式,特别是在网络安全性较高的环境中,如果不能保障故障诊断的精确度则会导致传感器网络系统出现安全漏洞,同时意味着此故障诊断精度的失效,诊断精度主要是以一次过程为故障诊断的依据,分析被诊断的节点状态与实际节点状态的相符程度,诊断精度中故障误报率和故障识别率为评价故障的两个指标。
特殊环境诊断精度。无线传感器网络在特殊环境中的应用是有特定的诊断精度的,例如自然灾害、人为破坏等特殊环境因素,由于故障的节点在网络中的分布不均匀,可能会出现故障区域节点的过分疏散或者是节点的过分密集等现象,普通的诊断精度是不适应的,所以只能采取特殊环境的诊断精度对故障进行评价。
能效性。受无线传感器网络能量供应方面的影响,能效性成为故障诊断评价机制中需要最先考虑的问题,能效性比较强的故障诊断机制可以促进网络使用寿命的延长,以便保障传感器网络监测、计算方面能量的持续供应,与能效性有直接关系的因素有数据通信、处理和采集三方面。
诊断时间。无线传感器网络投入使用后,如需进行故障诊断需要对传感器中节点与节点之间的关系进行协作性判断,主要是因为节点呈现激活状态的数量比较多,如果节点出现联系性的故障一定会对无线传感器网络造成巨大的能耗压力,所以节点故障诊断的时间不宜过长。
2 无线传感器网络故障诊断分类
无线传感器网络故障主要来源于传感器的节点,主要表现在四个模块上,分别为能量电池供应模块、无线网络通信模块、传感处理模块和传感器模块,基于无线传感器网络的运行和使用,其组成元件、部件会出现各种各样的问题,如干扰通信、线路老化、电能耗损以及接线松动等等,引发无线传感器网络发生故障。
2.1 节点级别的故障
节点级别的故障主要是发生在传感器网络的节点处,大部分故障主要是传感器的节点本身出现了问题,其又可分为节点软故障和节点硬故障,软故障是指节点在不影响无线传感器网络运行的前提下发生故障,只有对数据进行传送和测量时,可瞬间影响通信的故障;硬故障是指对节点本身以及对传感器网络造成的直接损害,例如节点本身损坏、电源布置不合理或电源能量不足都会造成无线传感器网络故障。
2.2 网络级别的故障
网络级别的故障是指无线传感器的节点本身是正常的,但是在节点与节点之间的传输、协作方面上出现制约性问题,导致网络连接异常、通信受阻、信息丢失、IP偏差、非法入侵等等,此故障的出现是直接作用于网络的,其故障的表现极其明显,而且故障出现的速度非常快,影响范围比较广,属于无线网络传感器网络中相对较为敏感的故障。
2.3 功能级别的故障
无线传感器网络功能级别的故障对于整体网络都是存在影响的,如出现功能级别的故障会造成网络中汇集点不能正常接收和收集网络中运行的全部信息,引起功能级别故障的原因主要有传感器节点的重启、死亡和失效,链接线路故障以及路由装置故障等。
2.4 数据级别的故障
数据级别的故障是指传感器节点表现正常,但是传达了错误的数据信息,致使网络形成错误的数据感知,数据级别故障的隐蔽性比较强,只有经过精细的检测才可发现传感器节点传递了错误的感知数据,因为即使节点感知数据传递错误,但是其本身的表现形式是没有任何问题的,因此无形中降低了无限传感器网络的运行性能,而且会错误的引导网络管理员检查维修。
3 无线传感器网络故障诊断技术
无线传感器网络故障诊断主要是针对其投入使用的期间,通过对网络传递的信息进行分析,判断无线传感器网络是否发生故障,根据故障发生的状态检测导致故障发生的基本根源,无线传感器网络故障的诊断是一项复杂而又系统的工程项目,基于其所处的环境以及自身运行的特点决定了故障诊断的难度,为降低诊断的难度,一般情况在进行故障诊断时需要以传感器各个节点日常的测量数据为主,以节点数据传输的附加信息为辅,促进故障诊断的效率。
无线传感器网络故障诊断的指标为传感器高质量的服务和能量的有效保护,而故障诊断策略的衡量指标主要有错误警报率和检测率,其中错误报警率反馈的是无效警报在诊断报告总警报中的占据比例,错误报警率较低即可说明此次诊断结果具有较高的可信度;检测率反馈的是被检测出的故障在网络总故障中占据的比例,与错误报告率相反,检测率越高则说明诊断策略的有效性比较高。目前对无线传感器网络故障诊断技术的`研究主要以传感器的故障、场景类型为中心,对传感器节点的功能、读数故障进行探讨,分析无线传感器网络故障的诊断技术。
3.1 传感器节点读数故障的诊断技术
节点读数故障的诊断技术主要是针对无线传感器网络中错误的测量数据,错误数据产生的情况主要有外界环境干扰导致网络受到安全攻击、节点部件的损坏等等,针对节点读数故障提出以下诊断技术。 (1)WMFDS诊断技术。此技术主要是对传感器节点与节点之间的数据进行空间相关性的测量,越临近的节点其测量结果的相似性越大,所以只能通过正常读数的空间关系,根据此理论提出WMFDS诊断方法,主要是对两节点之间的故障率、分布密度进行分析,判断节点是否出现问题,此方法还可对相邻的节点进行加权处理,但是此方法只可以用于具有空间相关性的节点读数上。
(2)FIND诊断技术。此技术利用无线传感器节点在监控区域具有可持续性监测的特点,感知网络的突然事件,此节点的数据读取可反馈事件发生点到节点相对应的距离,传感器节点的信号强度与距离是呈现相反关系的,即相对距离越大,节点信号强度越弱,节点信号的强弱变化被称为单调变化特性,所以节点的单调特性是反馈节点出现读数故障的判断标准,比如故障节点会表现出与相对距离单调特性相反的现象。
(3)CSN诊断技术。此诊断技术是有一定局限性的,主要是以移动设备为检测对象,利用加速器得出节点的地震运动,故障节点的读数会存在阈值,此阈值与实际历史差距比较大,通过计算机分析节点比例,如出现较高阈值则说明此节点出现了一定的问题。
3.2 传感器节点网络故障的诊断技术
传感器节点网络故障主要表现在链路受环境因素的影响导致网络可靠性降低等现象,针对传感器节点网络故障提出的诊断技术主要有以下三种:
(1)网络软件调试法。在传感器的节点中采取调试代理,利用软件的调试命令,对节点处的网络状态进行分析,收集节点网络数据,确定节点网络故障的来源。
(2)特定模型推断法。特定模型推断法主要包括两种,分布式和集中式的方法。分布式的诊断技术是针对网络中的所有节点,利用从局部到整体的决策方法,分布式诊断技术的代表方法有LD2和TinyD2,最终通过节点网络的整合,得出诊断报告;集中式的诊断技术是在网络节点处植入小型探测器,以便对经过节点的应用数据进行分类、分组,但是探测器对得到信息的分析能力是非常有限的,所以需要感知系统的参与,以此为基础进行节点网络故障的细化诊断。
(3)无声故障诊断技术。此诊断技术在三种技术中是具有一定特殊性的,其可对无经验故障进行有效诊断,例如AD诊断技术,即是比较典型的代表,通过对节点各类型诊断信息之间相关性图表的变化,发现网络中存在的隐藏故障,即无声故障,此技术可提高故障诊断的准确率,同时降低了故障出现的频率。
综上所述,利用无线传感器故障诊断技术诊断无线传感器网络中出现的问题,并对其进行及时有效的处理,一方面可以提高无线传感器网络的运用效率,另一方面提高了无线传感器网络的使用率,所以无线传感器网络的正常运行在一定程度上促进我国经济效益和社会效益的发展和提高。
综上所述,无线传感器网络在世界范围内的关注度是比较高的,其渗透多项科学技术,例如无线通信技术、传感器技术以及信息处理技术等等,无线传感器的研究不论是在经济效益上还是在社会效益上,都是具有极其重要的意义的,无线传感器有效的网络故障诊断技术一方面可以提高无线传感器的利用效率,另一方面对能源节约具有一定的实际价值。
;‘肆’ 无线传感器知识大全,看完请收藏!
物联网是在现有互联网的基础上发展起来的,物联网除了融合网络、信息技术、RFID技术之外,还引入了无线传感器技术,使得物联网有了更深的发展,而且无线传感器技术还与嵌入式系统技术、现代网络以及无线通信技术进行结合,所以无线传感器本身也是一个炙手可热的研究领域。
传感器技术
无线传感器网络结构介绍
无线传感器网络系统通常包括汇聚节点(Sinknode)、传感器节点(Sensornode)与管理节点。
大量传感器节点随机部署在监测区域附近或者内部,传感器节点检测的数据沿着其他的传感器节点逐条地进行传输,在传输的过程中检测数据可能会被多个节点进行处理,经过跳后路由到汇聚的节点,然后通过卫星或者互联网传输到达管理节点,而用户通过对节点的管理对传感器网络进行管理、发布监测数据和管理。
传感器整体部署
无线传感器网络特点介绍
规模大
为了能够获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,一般情况下会达到上万个甚至更多,传感器网络的大规模性主要包括了两个方面的含义:一方面是传感器节点的部署非常密集,在面积狭小的空间内密集的部署了大量的传感器节点。另一方面,是传感器节点分布在区域很大的范围内,比如在原始的大森林中采用传感器网络进行森林防火的安全环境监测,这种在区域宽广的范围内需要部署大量的传感器节点。
可靠性
无线传感器节点非常适合部署在自然环境恶劣或者人类不宜居住的区域,这些节点可能工作在环境较恶劣的地方,遭受风吹、雨淋、日晒,还甚至遭到人或者动物的破坏,而这些传感器节点往往采用随机进行部署,部署的方式是利用飞机散播,或炮弹发射到指定的区域进行部署,所以这些节点要非常坚固,不容易被损坏,可靠性很强。
自组织
在传感器网络应用中,通常情况下传感器节点会被放置在没有基础结构的地方,其实传感器节点的相隔距离、精确位置不能预先确定。你可以想象,通过飞机散播或者炮弹发射大量传感器节点到面积广阔的森林、山谷之中,这样就必须要求传感器节点本身具有自组织的能力,能够进行自我管理和配置,通过网络协议和拓扑控制机制自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。
动态性
传感器网络的拓扑结构有可能会因为下列因素而发生改变:①环境的变化可能会造成无线通信链路带宽产生变化,有时甚至会时断时通;②电力资源出现故障或耗尽导致的传感器节点故障或者失效;③传感器网络的感知对象、传感器与观察者这三要素都可能具有移动性;④有新节点加入,通常这种情况就必须要求传感器网络系统要能适应这种变化,具有动态系统可重构性。
无线传感器网络有哪些安全问题
安全路由
一般在无线传感器网络中,大量的传感器节点都密集分布在一个区域内,信息传输可能要经过很多节点才能到达目的地,而且传感器网络具有多跳结构和动态性,因此,需要去每个节点都应具备路由功能,
由于每个节点都是潜在的路由节点,因此更易受到攻击,这样就可能使网络不怎么安全,安全的路由算法会直接影响无线传感器的可用性和安全性,安全路由协议一般是采用认证和链路层加密,身份认证、多路径路由、双向连接认证和认证广播等机制,非常有效的提高了网络抵御外部攻击的能力,从而增强路由的安全性。
‘伍’ 现在已有一个无线传感器网络检测温湿度和光照强度的一个东西,用到esp
深圳英斯特温湿度记录仪
‘陆’ 无线传感器网络机械振动监测系统设计都可以采用哪些方案
一、无线传感器网络是工业自动化的新热点无线传感器网络的出现引起了全世界范围的广泛关注,被称为二十一世纪最具影响的技术技术之一;改变世界的10大新技术之一;全球未来的四大高技术产业之一。而无线传感器网络技术很快也将进入工业自动化和工业测控领域,大多数工业仪表和自动化产品产品都将很快嵌入无线传输功能,完成从有线到无线过渡;图一是一个典型的工业用无线传感器网络示意图,核心部分是低功耗的传感器节点(可以使用电池长期供电、太阳能电池供电,或风能、机械机械振动发电等),网络路由器(具有网状网络路由功能)和无线网关(将信息传输到工业以太网和控制中心,或者传输通过互联网联网); 图一,典型的工业用无线传感器网络 图一,典型的工业用无线传感器网络由于市场巨大,许多在工业自动化领域的老牌劲旅,如GE、Honeywell等,都推出了各种工业无线传感器网络产品和系统,国内也有不少研究机构和大型公司公司在进行相关研究,但是,涉及无线传感器网络的技术都是高度保密的东西,我们这些普通的工程师们,很难了解其中的细节和有机会参与任何设计工作;那么,我们作为从事自动化和工业控制的普通工程师们,能否有机会自己动手,来设计适合自己应用需要的工业用无线传感器网络产品?来开发我们自己需要的无线工业自动化项目?无线SoC技术的发展,将使我们的梦想,将变为现实,目前应该是一个明显的转折点和交汇点。回答的肯定的:我们完全可能自己动手,设计适合自己应用特点的工业用无线传感器网络;二、选择合适的微控制器和开发平台二、选择合适的微控制器和开发平台工业环境中的射频通信条件较为恶劣,厂房中遍布的各种大型器械、金属管道等对信号的反射、散射造成的多径效应,以及马达、器械运转时产生的电磁噪声,都会干扰无线信号的正确接收,同时,工业环境强烈的电磁干扰,也对使用在工业无线传感器网络的核心微处理器提出了新的挑战。我们自己动手设计在这样环境中运行的工业网络系统,首先需要选择合适的微处理器和高频电路;图二是一个典型的工业无线传感器网络节点硬件结构示意图 图二工业无线传感器网络节点示意图 图二工业无线传感器网络节点示意图目前TI公司和FREESCALE公司推出的3套最新无线单片机解决方案:MC13224,CC2530,MSP430F5437+CC2520,都是很好的SoC微控制器解决方案,(见表一)这些方案的特点是,高度集成化设计,微处理器和无线收发部分在同一芯片内部,需要电路板面积小于2平方厘米,外围只小于很少零件,就有很强抗干扰能力。工业无线传感器网络的网关,路由器和传感器节点,都可以使用同一微处理器来设计; 主要参数 MC13224 无线单片机 CC2530 无线单片机 CC2520 +MSP430F5437 MCU结构 单芯片,ARM7内核,32位MCU 单芯片8051内核 8位MCU 两片16位MCU 无线高频前端 IEEE802.15.4 IEEE802.15.4 IEEE802.15.4 无线网络协议 ZIGBEEpro 开源和免费 ZIGBEEpro 开源和免费 ZIGBEEpro 开源和免费 无线连接链路 >100DBM >100DBM >100DBM 内置闪存 128K 256K 256K 低功耗时电池寿命 10年 5年 5年 芯片大量采购价格 每片4美元 每片3美元 每套7美元 软件开发平台 IAREWARM IAREW8051 IAREW430 硬件开发系统 ARMRF-MC13224PK C51RF-CC2530PK MSPRF-430F5437 在线仿真器 ARM WXL-CC2530 TI430 网络测试工具 网络分析仪 网络分析仪 网络分析仪 主要参数MC13224无线单片机CC2530无线单片机CC2520+MSP430F5437MCU结构单芯片,ARM7内核,32位MCU单芯片8051内核8位MCU两片16位MCU无线高频前端IEEE802.15.4IEEE802.15.4IEEE802.15.4无线网络协议ZIGBEEpro开源和免费ZIGBEEpro开源和免费ZIGBEEpro开源和免费无线连接链路>100DBM>100DBM>100DBM内置闪存128K256K256K低功耗时电池寿命10年5年5年芯片大量采购价格每片4美元每片3美元每套7美元软件开发平台IAREWARMIAREW8051IAREW430硬件开发系统ARMRF-MC13224PKC51RF-CC2530PKMSPRF-430F5437在线仿真器ARMWXL-CC2530TI430网络测试工具网络分析仪网络分析仪网络分析仪采用上述方案,在保证系统可靠性的前提下,最大的特点是经济和方便,因为无线单片机芯片价格很低,甚至已经低于许多类型普通单片机,设计者可以放手进行设计和调试,不必担心芯片损坏等;另外目前国内嵌入式设计的知识已经相当普及,设计工业用无线传感器网络网关,路由器,节点和设计我们熟悉的普通单片机系统,核心技术没有什么不同,而且,的IAR编译,调试系统是目前世界是最强大的商业化嵌入式C语言软件设计工具,配合成都无线龙通讯提供的无线单片机开发平台,样板工程设计,JTAG在线仿真器,你可以精确的将故障定位到每一行指令,将无线组网和通讯,实现慢动作式的重放,并随时捕获空中无线数据包装;整个无线通讯软件硬件设计的的过程,在这些高级调试开发工具的帮助下,完全透明化,可控制化,使你像开发你的其它单片机系统一样,快捷容易的完成设计任务;三、ZIGBEEpro符合工业无线网络设计要求三、ZIGBEEpro符合工业无线网络设计要求与面向家庭的无线网络技术(ZIGBEE2004到ZIGBEE2006属于这类面向家庭的技术)不同,面向工业自动化应用的无线网络技术需要满足以下五个方面需求,■高可靠性:大部分的工业控制应用要求数据的可靠传输率要超过95%。为了实现在工业现场使用无线通信来实现高可靠传输面临以下挑战,ZIGBEEpro协议栈采用2.4GHz物理层都基于DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum,直接序列扩频)技术(包括数据的调制,激活和休眠射频收发器,信道能量检测,信道接收数据包的链路质量指示,空闲信道评估,收发数据等)具有很强抗干扰能力,而且MAC层和应用层(APS部分)有应答重传功能,另外MAC层的CSMA机制使节点发送之前先监听信道,也可以起到避开干扰的作用;网络层采用了网状网的组网方式,从源节点到达目的节点可以有多条路径,路径的冗余加强了网络的健壮性,如果原先的路径出现了问题,比如受到干扰,或者其中一个中间节点出现故障,ZIGBEEPRO可以进行路由修复,另选一条合适的路径来保持通信。同时,ZIGBEEPRO最新增加的频率捷变(frequencyagility),也大大加强其作为工业网络使用的可靠性,ZigBeepro网络受到外界干扰,比如各种工业现场的无线干扰,无法正常工作时,整个ZIGBEEPRO网络可以自动动态的切换到全部16个频道的一个干净工作信道上(实现FHSS跳频功能)。和其它目前采用DSSS+FHSS的工业无线网络协议比较,ZIGBEEPRO可靠性和抗干扰性更胜一筹;采用表一的无线单片机,都可以支持ZIGBEEPRO的无线网络协议栈;■严格实时性:对于工业闭环控制应用,数据传输延迟应低于1.5倍的传感器采样时间。ZIGBEEPRO网络针对工业通信对时延敏感的应用做了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备设备搜索时延典型值为毫秒级别,休眠激活时延典型值是15ms,活动设备信道接入时延为15ms,加上ZIGBEEPRO新的路由算法,大大提高了网络路由效率;在通过多跳接力的方式进行传输的延迟大幅度降低,完全能够保证端到端通信实时性。■低能耗:用于对工业全流程进行泛在感知的无线传感器网络节点由于成本的限制和安装条件限制,通常不采用外接电源的方式,而是靠自身携带的电池供电。由于表一中列出的新型无线单片机和ZIGBEEPRO无线前端的一系列革命性的新设计,,节点的电池寿命应达到3至10年。能够实现使用最少的能源的工业用无线传感器网络;■安全性:随着工业控制系统网络化进程的推进,网络安全和数据安全问题日益突出,一些安全漏洞将给工业控制应用造成巨大的损失。无线通信由于信道的开放特征更容易受到攻击,其安全保障机制将更加复杂;为了工业网络应用设计了高安全模式(HighSecurityMode),就是当节点加入网路时,信托中心(TrustCenter,TC)会先配一把万能金钥(MasterKey)给新加入的节点,然后,新加入的节点再用这把万能金钥透过SKKE的流程,与网路中的任何节点建立连结金钥(LinkKey),最后再利用连结金钥加密后产生一把网路共用的网路金钥,网路金钥(NWKKey)放在应用层有效载荷中传送给对方,然后再通过网路传输加密资料。ZIGBEEPro的安全设计,完全能够实现工业无线网络对安全通讯的主要要求;而且,如表一所示的新的16位,32位无线单片机具有强大的数据处理能力,已经完全具有能力实现复杂的安全算法的能力,对应工业无线传感器网络提出的挑战。■兼容性:为了保护用户的原有投资,基于工业无线传感器网络要具有与工厂原有的有线控制系统互连和互操作的能力。采用ZIGBEEPRO设计的无线网关,能够实现和目前工业以太网,CAN总线,各种工业控制总线的无缝连接,和互联网的IP通讯。ZIGBEE也是全球无线传感器网络的重要标准,是具有很好兼容性的工业无线传感器网络网络协议软件;综上所述,以传感和控制为目标的ZIGBEEPRO无线网络,具有加强版商业级和工业的协议栈,完全可以满足上述五个方面的要求,使用ZIGBEEPRO协议栈,完全可以设计出图二所示结构那样,满足自己特别应用要求的工业无线传感器网络项目和产品;四,有线到无线,我们笑迎新的技术挑战四,有线到无线,我们笑迎新的技术挑战通过上面的简单介绍,我们看到任何工程师,都有机会来进入这个全新的技术领域,入门并不难,精通也办得到;这是因为我们生活在互联网时代,也是因为国内在这个领域已经有像深圳无线龙科技这样的一批先行者,他们出版了相关中文书籍(北航出版《无线单片机丛书》十本,最新一册是《ZIGBEE2007PRO入门与实战》),提供相关C51RF,MSPRF,ARMRF系列低价格无线单片机开发工具,同时,对ZIGBEEPRO这样的协议栈的应用提供相关技术支持,提供高频模块等服务,这样,就使我们入门进行设计开发时,更加方便容易,另外,TI,Freescale公司,提供了廉价的无线单片机芯片,高性能的免费无线网络协议栈;这些,都为我们投入这个全线的技术领域——相对复杂的工业自动传感器网络和无线工业自动控制领域,打开了方便之门;本文重点介绍的是工业无线传感器网络部分的实现,其实,在已经实现工业无线传感器网络和节点间双向通讯的前提下,实现对工业设备的无线控制控制,包括继电器,I/O,开关控制,电机控制,都已经是很容易实现的,水到渠成的事情,只需要在软件和硬件上进行一些小的扩展就可以了;从有线到无线,从传统有线工业自动化系统,到新的工业无线传感器网络系统,我们面对全新的挑战,让我们现在就出发,在这些设计开发的挑战中,去完成我们技术更新和升华;
‘柒’ 什么是终端检测平台,用户通过该节点对无线传感器网络
VPC。VPC节点是终端检测平台,用户通过该节点管理和使用终端节点服务的应用程序。通过终端节点服务可为裸机、云桌面、打印机、音视频处理等各种设备提供连接和通信
‘捌’ 目前无线传感器网络采用的主要传输介质有哪些 各有何特点
总体上分为电磁波和声波,声波主要用于水下无线传感器通信,比如声呐,雷达等,声波的特点是容易受到干扰,遇到障碍物容易被反弹,穿透性差。
电磁波又可戏份为无线电波,可见光波,红外线,微波,毫米波,以及射线等。其中红外波主要用于短距离无线通讯,比如障碍识别,遥控器等,其特点是穿透性差,容易反射。
无线电波是最主要的无线通讯介质。其特点是具有一定的可穿透性,可远距离传输也可近距离传输,抗干扰能力相对较强。
无线传感器网络:
无线传感器网络是一种全新的信息获取品台,能够实时监测和采集网络分布区域内各种监测对象的数据,并将这些数据发送至网关节点,以实现范围内目标检测,追踪等。特点是快速展开,抗毁强。
三个基本要素是:传感器,感知对象,观察者。
‘玖’ 网络故障的诊断技术
网络故障的诊断技术
计算机网络的广泛应用为人们带来了诸多的便利,但随之而来的网络故障也带来了很多烦恼,有时甚至会带来巨大的经济损失。下面我为大家搜索整理了关于网络故障的诊断技术,欢迎参考阅读,希望对大家有所帮助!想了解更多相关信息请持续关注我们应届毕业生培训网!
随着现代科学技术的发展,设备的集成度越来越高,越来越复杂,承载信息的网络已经成为人们生活不可或缺的一部分。但网络运行中经常会发生一些硬件故障,这些故障的产生使日常工作不能正常进行,诊断并排除网络故障就成为网络管理的一项重要工作。要做到及时发现网络故障、准确定位故障并排除故障,必须要掌握大量专业知识并具备丰富的经验。
一、研究背景
在过去的几十年间,计算机网络的规模经历了爆炸式的增长。网络的应用已经深入到人们生活、工作的每一个角落,成为必不可少的基础设施。随着对网络依赖性的加强,人们对网络的可靠性也提出了更高的要求:①有稳定、高效、安全的网络环境:②当网络发生故障时,能够及时的检测出故障原因并修复。可以看出,网络故障诊断对保持网络的健康状态具有重要的意义.然而在当今网络环境下,网络故障诊断遇到了前所未有的困难,其主要表现在以下几个方面;
1.计算机网络无论从规模上,还是从网络复杂性和业务多样性上都有了巨大的发展。大规模网络的故障关系错综复杂,故障原因和故障现象之间的对应关系模糊,大大提高了故障诊断的难度;
2.网络设备的复杂性也提高了故障诊断的难度。网络设备的复杂性有两个含义:第一是新的网络设备不断推出,功能越来越多,越来越复杂;第二是设备提供商数量众多,产品规格和标准不统一;
二、网络体系结构
网络体系结构中涉及到了:协议、实体、接口
计算机网络中实现通信就必须依靠网络通过协议。在20世纪70年代,各大计算机生产商的产品都拥有自己的网络通信协议。但是不同的厂家生产的计算机系统就难以连接,为了实现不同厂商生产的计算机系统之间以及不同网络之间的数据通信,国际标准化组织ISO(开放系统互连参考模型)即OSI/RM也称为ISO/OSI,该系统称为开放系统。
物理层是OSI/RM的最低层,物理层包括:1.通信接口与传输媒体的物理特性;2.物理层的数据交换单元为二进制比特;3.比特的同步;4.线路的连接;5.物理拓扑结构;6.传输方法。
数据链路层是OSI/RM的第2层它包括:成帧、物理地址寻址、流量控制、差错控制、接口控制。
网络层是计算机通信子网的最高层,有:逻辑地址寻址、路由功能、流量控制、拥塞控制。
其它层次:传输层、会话层、表示层和应用层。
计算机也拥有TCP/IP的体系结构即传输控制协议/网际协议。TCP/IP包括TCP/IP的层次结构和协议集。
三、网络故障诊断原理
网络故障极为普遍,故障种类也十分繁杂。如果把网络故障的常见故障进行归类查找,无疑能够迅速而准确地查找故障根源,解决网络故障。一般可以分为物理类故障和逻辑类故障两大类。
物理故障,一般是指线路或设备出现物理类问题或说成硬件类问题。
1.线路故障
在日常网络维护中,线路故障的发生率是相当高的,约占发生故障的70%。线路故障通常包括线路损坏及线路受到严重电磁干扰。
2.端口故障
端口故障通常包括插头松动和端口本身的物理故障。
3.集线器或路由器故障
集线器或路由器故障在此是指物理损坏,无法工作,导致网络不通。
4.主机物理故障
网卡故障,笔者把其也归为主机物理故障,因为网卡多装在主机内,靠主机完成配置和通信,即可以看作网络终端。此类故障通常包括网卡松动,网卡物理故障,主机的网卡插槽故障和主机本身故障。
主机资源被盗,主机没有控制其上的finger,RPC,rlogin 等服务。攻击者可以通过这些进程的正常服务或漏洞攻击该主机,甚至得到管理员权限,进而对磁盘所有内容有任意复制和修改的权限。还需注意的是,不要轻易的`共享本机硬盘,因为这将导致恶意攻击者非法利用该主机的资源。
四、网络故障诊断的主要技术
无线器传感器网络在军事上的研究和应用最早可追溯到冷战时期,当时的美国建立了海底声纳监控系统用于监测前苏联核潜艇的相关信息,并在随后建立了雷达防空网络。
无线器传感器网络具有密集型、低成本、随机分布的特点,自组织性和容错能力使其不会因为某些节点因为在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃,这一点是传统的传感器技术所无法比拟的,也正是这一点,使传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境中[6],主要包括侦察敌情,监控兵力、装备,判断核攻击、生物化学攻击等,能在多种场合、多方面满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。
在无线传感器网络中,依据一定的选举机制,选择某些节点作为骨干节点,周边节点归属于骨干节点管理,再由骨干节点负责构建一个连通的网络,这类算法将整个网络划分为相连的区域,称为分簇算法或成簇算法,骨干节点是簇头节点,普通节点是簇内节点。层次型的成簇算法通常采用周期性选择簇头节点的做法使网络中的节点能量消耗均衡。
无线传感器网络是一种特殊的无线自组网,它是由大量密集部署在监控区域的智能传感器节点构成的一种网络应用系统。其快速方便的部署特性和完备的监控能力使其被广泛应用于军事、工业过程控制、卫生保健和环境监测等领域。在无线传感器网络中,节点的能量十分有限且一般没有能量补充,因此如何高效使用能量来最大化网络生命周期便成了传感器网络所面临的首要挑战。
五、研究展望
无线传感器网络的拓扑控制研究是推动WSN进一步发展的核心,能源管理策略的最优化涉及到网络从物理层到高层甚至物理层以下CMOS电路的设计等。
网络拓扑作为上层协议运行的重要平台,良好性质的结构能提高路由协议和MAC协议的效率,有助于实验WSN的首要设计目标。
从全文的分析中可知,实质上拓扑控制的内部矛盾可以概括为需以尽可能小的能量耗费均衡地实现全局数据传输,并以此为基础考虑算法本身实现的代价、现实环境中流量不可预知性及网络所处环境的影响等多方面。
;‘拾’ 传感器网络工程测试床的作用是什么
传感器网络工程测试床的作用是:
1、无线传感器网络工程测试床的作用是在实际环境中,对无线传感器网络进行现场测试,以评估信号强度、延迟、可靠性等网络性能指标。
2、其用途是为了可以在现场测试无线传感器网络的性能,以及在此基础上,对其进行优化和改进。