無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)課論文終稿(編輯修改稿)
2025-07-17 07:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 各類(lèi)環(huán)境的復(fù)雜性，各類(lèi)待采集的環(huán)境參數(shù)都無(wú)法有效的獲得監(jiān)測(cè)。而基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是在采集目標(biāo)地點(diǎn)散布無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn),這些結(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。主要采集,大氣、水質(zhì)、土壤、噪聲、輻射、固體廢物、農(nóng)藥等環(huán)境參數(shù)。通常以離線(xiàn)的形式進(jìn)行分析處理后傳輸?shù)礁?jié)點(diǎn)再傳輸給監(jiān)測(cè)人員。二網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式通?？刹捎脴?shù)型結(jié)構(gòu)路由將數(shù)據(jù)送往收集點(diǎn),這種應(yīng)用情況通常需要低數(shù)據(jù)率和長(zhǎng)的時(shí)間周期,在部署之后網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)基本保持恒定。如下圖3所示。Internet上位機(jī)上位機(jī)節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2匯聚節(jié)點(diǎn)圖3環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖3可知,在左邊的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊或者直接或者通過(guò)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的方式發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)不僅集成了無(wú)線(xiàn)模塊,還集成了網(wǎng)卡協(xié)議芯片,這使主節(jié)點(diǎn)具有因特網(wǎng)功能,可以將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet,從而安裝了相應(yīng)接收軟件的上位機(jī)就可以接收到這部分?jǐn)?shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、CC2430 模塊和能量供應(yīng)模塊三部分組成，CC2430 模塊內(nèi)部集成了處理器模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊，節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；無(wú)線(xiàn)通信模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)行所需的能量，采用電池供電。圖4 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)匯聚節(jié)點(diǎn)的功能就是負(fù)責(zé)對(duì)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、匯總和預(yù)處理，因此匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)該是一個(gè)功能強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)，有足夠的能量供給、大容量的內(nèi)存和較強(qiáng)的計(jì)算能力。匯聚節(jié)點(diǎn)主要由處理器、存儲(chǔ)器模塊、通信模塊和電源模塊組成。根據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)的需求分析可以得出匯聚節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。圖5 匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)處理器是系統(tǒng)的核心，主要用來(lái)處理從傳感器采集到的數(shù)據(jù)以及完成一些控制功能，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)收發(fā)要比數(shù)據(jù)處理消耗大得多的能量，一般先將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再傳送，因此對(duì)處理器計(jì)算能力的要求很高。從匯聚節(jié)點(diǎn)功能分析結(jié)果考慮，處理器應(yīng)該具有較高的工作頻率；大量的 I/O 接口滿(mǎn)足擴(kuò)充性要求；片內(nèi)集成眾多外設(shè)控制器，實(shí)現(xiàn)外設(shè)連接而不增加其他外部控制器；要具有很好的電源管理功能，達(dá)到最小的功耗控制。 匯聚節(jié)點(diǎn)還要配備大容量的 FLASH 存儲(chǔ)器來(lái)安裝應(yīng)用程序和保存數(shù)據(jù)，以及SDRAM存儲(chǔ)器來(lái)運(yùn)行程序。匯聚節(jié)點(diǎn)同時(shí)疊加與傳感器節(jié)點(diǎn)相同的射頻收發(fā)模塊，用于接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。為了方便調(diào)試和與外界通信，匯聚節(jié)點(diǎn)還配置了通信模塊。三應(yīng)用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的意義無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為改變 21 世紀(jì)人類(lèi)生活的新技術(shù)之一，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。其低功耗、低成本、高可靠性、自組織等不同于其他無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的征，具有傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有廣闊的應(yīng)用前景，人已經(jīng)越來(lái)越多地將傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到各種監(jiān)測(cè)、跟蹤系統(tǒng)中。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近幾年來(lái)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，能夠長(zhǎng)期自動(dòng)獲取客觀(guān)物理信息，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。人們己經(jīng)越來(lái)越多地將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)中，總的來(lái)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1） 傳感器節(jié)點(diǎn)的體積很小且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要部署一次，這一點(diǎn)在對(duì)外來(lái)生物活動(dòng)敏感的環(huán)境中極其有意義。2） 傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量很大，分布密度高，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以監(jiān)測(cè)到局部環(huán)境的詳細(xì)信息并匯
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