無線感測器網路的實例設計

㈠ 無線感測器網路 用C++（或者其他模擬軟體）進行系統模擬 求編程實例！！！

方法跟普通梯形圖程序一樣的，按工具欄的「梯形圖邏輯測試啟動」就可以了，或者從工具菜單下面啟動。
您的插圖程序根本不是步進梯形圖，只是普通的梯形圖程序。你應該在屬於某一狀態步Sn(n為狀態步編號)的前面加上STL Sn

㈡ 有誰能舉例說明物聯網中的無線感測器網路嗎

舉例1：軍事通信
在現代化戰場上，由於沒有基站等基礎設施可以利用，需要藉助無線感測器網路進行信息交換。無線感測器網路具有密集型、隨機分布等特點，非常適合應用在惡劣的戰場環境，能夠監測敵軍區域內的兵力、裝備等情況，能夠定位目標、監測核攻擊和生物化學攻擊等。無線感測器網路為未來的現代化戰爭設計了一個戰場指揮系統，該系統能夠集監視、偵查、定位、計算、智能、通信、控制和命令於一體，因而受到軍事發達國家的普遍重視。
舉例2：醫療監控
在醫療監控方面，無線感測器網路可以實現對人體生理數據的無線監控、對醫護人員和患者的追蹤、對葯品和醫療設備的監測等。美國英特爾公司目前正在研製家庭護理的無線感測器網路系統，作為美國「應對老齡化社會技術項目」的一項重要內容，無線感測器網路通過在鞋、傢具、家用電器等物體中嵌入半導體感測器，可以幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士接受護理，這樣可以減輕護理人員的負擔。

㈢ 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。

㈣ 無線感測器應用，科技讓生活五彩斑斕

現代科技飛速發展，科技更新換代帶來的信息更是強大的，而無線感測器能夠採集設備的數字信號通過無線感測器網路傳輸到監控中心的無線網關，然後直接送入計算機，最後進行分析處理。無線感測器網路是現在常見的，能夠收集到具有感測器節點組成的無線感測器網路的各類信息。無線感測器的應用廣泛且應用實例頗多，下面介紹一下無線網路感測器的應用實例。

橋梁健康檢測及監測

橋梁結構健康監測(SHM)是一種基於感測器的主動防禦型方法，可以彌補目前安全性能十分重要的結構中，把感測器網路安置到橋梁、建築和飛機中，利用感測器進行SHM是一種可靠且不昂貴的做法，可以在第一時間檢測到缺陷的形成。這種網路可以提早向維修人員報告在關鍵結構中出現的缺陷，從而避免災難性事故。

糧倉溫濕度監測

無線感測毀仔器網路技術在糧庫糧倉溫度濕度監測領域應用最為普遍，這是由於糧庫糧倉溫度濕度的測點多，分布廣，使用縱橫交錯的信號線會降低防火安全系數，應用無線感測器網路技術具有低功耗，低成本，布線簡單，安裝方便，易於組網，便於管理維蠢岩護等特點。

混凝土澆灌溫度監測

在混凝土施工過程中，將數字溫度感測器裝入導熱良好的金屬套管內，可保證感測器對混凝土溫度變化作出迅速的反應。每個溫度監測金屬管接入一個無線溫度節點，整個現場的無線溫度節點通過無線網路傳輸到施工監控中心，不需要在施工現場布放長電纜，安裝布放方便，能夠有效解決溫度測量點因為施工人員損壞電纜造成的成活率較低的問題.

地震監測

通過使用由大量互連的微型感測器節點組成的感測器網路，可以對不同環境進行不間斷的高精度數據搜集。採用低功耗的無線通信模塊和無線通信協議可以使感測器網路的生命期延續很長時間。保證了感測器網路的實用性。

無線感測器網路相對於傳統的網路，其最明顯的特色可以用六個字來概括即：「自組織，自癒合」。這些特點使得無線感測器網路能夠適應復雜多變的環境，去監測人力難以到達的惡劣環境地區。BEETECH無線感測器網路節點體積小巧,不需現場拉線供電，非常方便在應急情況下進行靈活部署監測並預測地質災害的發生情況。

建築物振動檢測

建築物懸臂部分不會因為旁邊公路及地鐵交通所引發的振動而超過舒適度的要求;通過現場測量，收集數據以驗證由公路及地鐵交通所引發的振動與主樓懸臂振動之相互關系;帶余御同時，通過模態分析得到主樓結構在小振幅脈動振動工況下前幾階振動模態的阻尼比，為將來進行結構的小振幅動力分析提供關鍵數據

無線感測器的應用實例頗多，而且無線感測器的應用范圍廣泛，在現代的城市建設等重要領域都發揮著至關重要的作用。無線感測器的應用，我們也能看出來現在科技的進步對人們現代化的生活是有深刻的影響的，科技能夠讓人們的生活更加便利，更加能夠了解信息的更新。以上就是小兔介紹的無線網路的應用，希望能夠對您有所幫助。

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㈤ 無線感測器的應用實例

橋梁健康檢測及監測橋梁結構健康監測(SHM)是一種基於感測器的主動防禦型方法，可以彌補目前安全性能十分重要的結構中，把感測器網路安置到橋梁、建築和飛機中，利用感測器進行SHM是一種可靠且不昂貴的做法，可以在第一時間檢測到缺陷的形成。這種網路可以提早向維修人員報告在關鍵結構中出現的缺陷，從而避免災難性事故。糧倉溫濕度監測無線感測器網路技術在糧庫糧倉溫度濕度監測領域應用最為普遍，這是由於糧庫糧倉溫度濕度的測點多，分布廣，使用縱橫交錯的信號線會降低防火安全系數，應用無線感測器網路技術具有低功耗，低成本，布線簡單，安裝方便，易於組網，便於管理維護等特點。混凝土澆灌溫度監測在混凝土施工過程中，將數字溫度感測器裝入導熱良好的金屬套管內，可保證感測器對混凝土溫度變化作出迅速的反應。每個溫度監測金屬管接入一個無線溫度節點，整個現場的無線溫度節點通過無線網路傳輸到施工監控中心，不需要在施工現場布放長電纜，安裝布放方便，能夠有效解決溫度測量點因為施工人員損壞電纜造成的成活率較低的問題.地震監測通過使用由大量互連的微型感測器節點組成的感測器網路，可以對不同環境進行不間斷的高精度數據搜集。採用低功耗的無線通信模塊和無線通信協議可以使感測器網路的生命期延續很長時間。保證了感測器網路的實用性。無線感測器網路相對於傳統的網路，其最明顯的特色可以用六個字來概括即：「自組織，自癒合」。這些特點使得無線感測器網路能夠適應復雜多變的環境，去監測人力難以到達的惡劣環境地區。BEETECH無線感測器網路節點體積小巧,不需現場拉線供電，非常方便在應急情況下進行靈活部署監測並預測地質災害的發生情況。建築物振動檢測建築物懸臂部分不會因為旁邊公路及地鐵交通所引發的振動而超過舒適度的要求；通過現場測量，收集數據以驗證由公路及地鐵交通所引發的振動與主樓懸臂振動之相互關系； 同時，通過模態分析得到主樓結構在小振幅脈動振動工況下前幾階振動模態的阻尼比，為將來進行結構的小振幅動力分析提供關鍵數據。本次應用採用高精度加速度感測器，捕捉大型結構微弱振動，同樣適用於風載，車輛等引起的脈動測量。

㈥ 無線感測器有哪些應用實例

隨著物聯網無線感測器技術不斷提高，越來越得到廣泛應用，主要用於石油化工，電力，工業製造，醫葯，農業，養殖，市政等領域，不僅提高了工作效率，還降低了生產成本。這里，小編結合用戶實際需求盤點了聯網無線感測器技術的十大典型應用實例。

一、EMS能源數據無線監控
針對美的集團的一個總廠，下面有7個分廠（總裝一分廠、總裝二分廠、總裝三分廠、輕商分廠、注塑分廠、電子分廠、部裝分廠）的監控和信息分析。
1、實現對各分廠的各線體現場電能表、各種流量計量表（如壓縮空氣流量、石油氣流量、氧氣流量、氮氣流量等）的實時數據採集及監控
2、實現各分廠的各線體的用電量、用壓縮空氣量、用石油氣量、用氮氣量、用氧氣量等的計算、統計、分析
3、實現統計報表功能、實時數據和狀態顯示功能、歷史和實時曲線功能、遠程式控制制功能、管理功能、冗餘功能
4、要求系統具有良好的開放性，可以與其它信息系統等進行數據交換
二、地下管溝水位監測
為了確保上海迪斯尼樂園整個園區後期的安全運營，需要對供排水管道網路進行科學周到的監控管理。
1、一共有六個點需要監測地下管溝的水位。
2、當水位超標時，將信號上傳至電腦或手機上。
三、電廠管網壓力、流量、溫度無線監控
廣東羅定電廠管網壓力、流量、溫度無線監測主要監測管網的壓力、流量、溫度，以及閥門開度等等參數，並在需要時對閥門進行開、關操作。該系統由監控中心、通信網路、測控終端等組成。
各個管網監測點的數據採集終端可監視和採集溫度、壓力、流量等等參數，同時具備遠程式控制制功能，可進行管網閥門的開關調度及顯示。數據存入資料庫供控制中心及有關部門分析和決策取用，並能保存至少兩年以上，提高工作效率。

㈦ 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；

㈧ 無線感測器在網路中的應用設計

下面是由整理的畢業設計論文《無線感測器在網路中的應用設計》，歡迎閱讀。

1引言

無線感測器網路(Wireless Sensor Networks，簡稱WSNs)是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點組成，通過無線通信形成一個多跳自組織網路系統，能夠實時監測、感知和採集網路分布區域內監視對象的各種信息，並加以處理，完成數據採集和監測任務。WSNs綜合了感測器、嵌入式計算、無線通訊、分布式信息處理等技術，具有快速構建、自配置、自調整拓撲、多跳路由、高密度、節點數可變、無統一地址、無線通信等特點，特別適用於大范圍、偏遠距離、危險環境等條件下的實時信息監測，可以廣泛應用於軍事、交通、環境監測和預報、衛生保健、空間探索等各個領域。

2節點的總體設計和器件選型

2.1節點的總體設計

WSNs微型節點應用數量比較大，更換和維護比較困難，要求其節點成本低廉和工作時間盡可能長;功能上要求WSNs中不應該存在專門的路由器節點，每個節點既是終端節點，又是路由器節點。節點間採用移動自組織網路聯系起來，並採用多跳的路由機制進行通信。因此，在單個節點上，一方面硬體必須低能耗，採用無線傳輸方式;另一方面軟體必須支持多跳的路由協議。基於這些基本思想，設計了以高蘆此空檔8位AVR單片機ATmega128L為核心，結合外圍感測器和2.4 GHz無線收發模塊CC2420的WSNs微型節點。這兩款器件的體積非常小，加上外圍電路，其整體體積也很小，非常適合用作WSNs節點的元件。

圖1給出WSNs微型節點結構。它由數據採集單元、數據處理單元、數據傳輸單元和電源管理單扒汪元4部分組成。數據採集單元負責監測區域內信息的採集和數據轉換，設計中包括了可燃性氣體感測器和濕度感測器;數據處理單元負責控制整個節點的處理操作、路由協議、同步定位、功耗管理、任務管理等;數據傳輸單元負責與其他節點進行無線通信，交換控制消息和收發採集數據;電源管理單元選通所用到的感測器，節點電源由幾節AA電池組成，實際工業應用中採用微型紐扣電池，以進一步減小體積。為了調試方便及可擴展性，可將數據採集單元獨立出來，做成兩塊能相互套接的可擴展主板。

2.2處理器選型

處理器的選型要求和指標是功耗低，保證長時間不更換電源也能順利工作，供給電壓小於5 V，有較快的處理速度和能力，由於節點是需要大量安置的，所以價格也要相對便宜。選用AVR單片機，考慮到電路中I/O的個數不多，功耗低、成本低、適合與無線器件介面配合等多方面因素，綜合對比後，選用Atmel公司的ATmega128L。該微型控制器擁有豐富的片上資源，包括4個定時器、4 KB SRAM、128KB Flash和4 KBEEPROM;擁有UART、SPI、I2C、JTAG介面，方便無線器件和感測器的接入;有6種電源節能模式，方便低功耗設計。

2.3無線通信器件選型 CC2420是一款符合ZigBee技術的高集成度工業用射頻收發器，其MAC層和PHY層協議符合802.15.4規范，工作於2.4 GHz頻段。該器件只需極少外部元件，即可確保短距離通信的有效性和可靠性。數據傳輸單元模塊支持數據傳輸率高達250 Kb/s，即可實現多點對多點的快速組網，系統體積小、成本低、功耗小，適於電池長期供電，具有硬體加密、安全可靠、組網靈活、抗毀性強等特點。

2.4感測器選型

由於WSNs是用於礦下安全監測，常要檢測礦下可燃氣體的濃度(預防瓦斯氣體濃度過高)和空氣濕度，所以要選擇測量氣體濃度和濕度的感測器。

2.4.1 HIH-4000系列測濕感測器

HIH-4000系列測濕感測器作為一個低成本、可軟焊的單個直插式組件(SIP)能提供儀表測量質量的相對濕度(RH)感測性能。RH感測器可用在二引線間有間距的配量中，它是一個熱固塑料型電容感測元件，其內部具有信號處理功能。感測器的多層結構對應用環境的不利因素，諸如潮濕、灰塵、污垢、油類和環境中常見的化學品具有最佳的抗力，因此可認定陪瞎它能適用礦下環境。

2.4.2 MR511熱線型半導體氣敏元件

MR511型氣敏元件利用氣體吸附在金屬氧化物半導體表面而產生熱傳導變化及電傳導變化的原理，由白金線圈電阻值變化測定氣體濃度。MR511由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇可燃性氣體時，檢測元件的電阻減小，橋路輸出電壓變化，該電壓變化隨氣體濃度的增大而成比例增大，補償元件具有溫度補償作用。MR511除具有靈敏度高、響應恢復時間短、穩定性好特點外，還具有功耗小，抗環境溫濕度干擾能力強的優點。WSNs的節能和井下惡劣溫濕環境要求MR5111可以滿足。

3 WSNs節點設計

3.1數據採集單元

考慮到無線感測器網路節點的節能和井下惡劣的溫濕環境，為了便於數據採集，系統設計採用HIH-4000-01型測濕度感測器和MR511熱線型半導體氣體感測器。圖2、圖3分別給出其電路設計圖。

3.2數據處理單元

ATmega128L的外圍電路設計簡單，設計時注意在數字電路的電源並人多隻電容濾波。ATmega128L的工作時鍾源可以選取外部晶振、外部RC振盪器、內部RC振盪器、外部時鍾源等方式。工作時鍾源的選擇通過ATmega128L的內部熔絲位來設計。熔絲位可以通過JTAG編程、ISP編程等方式設置。ATmega128L採用7.3728 MHz和32.768 kHz兩個外部晶振。前者用作工作時鍾，後者用作實時時鍾源。

3.3數據傳輸單元

3.3.1 CC2420外圍電路設計

圖4給出數據傳輸單元的外圍電路。CC2420隻需要極少的外圍元器件。其外圍電路包括晶振時鍾電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器介面電路3部分。

射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配器件的輸入輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為50 Ω，同時為器件內部的PA及LNA提供直流偏置。射頻輸入/輸出是高阻抗，有差別。射頻端最適合的負載是115+j180 Ω。C61、C62、C71、C81、L61組成不平衡變壓器，L62和L81匹配射頻輸入輸出到50 Ω;L61和L62同時提供功率放大器和低雜訊放大器的直流偏置。內部的T/R開關是為了切換低雜訊放大器/功率放大器。R451偏置電阻是電流基準發生器的精密電阻。CC2420本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內部電路提供。若由內部電路提供時，需外加晶體振盪器和兩只負載電容，電容的大小取決於晶體的頻率及輸入容抗等參數。設計採用16 MHz晶振時，其電容值約為22 pF。C381和C391是外部晶體振盪器的負載電容。片上電壓調節器提供所有內部1.8 V電源的供應。C42是電壓調節器的負載電容，用於穩定調節器。為得到最佳性能必須使用電源去耦。在應用中使用大小合適的去耦電容和功率濾波器是非常重要的。CC2420可以通過4線SPI匯流排(SI、SO、SCLK、CSn)設置器件的工作模式，並實現讀，寫緩存數據，讀/寫狀態寄存器等。通過控制FIFO和FIFOP引腳介面的狀態可設置發射/接收緩存器。

3.3.2配置IEEE 802.15.4工作模式

CC2420為IEEE 802.15.4的數據幀格式提供硬體支持。其MAC層的幀格式為：頭幀+數據幀+校驗幀;PHY層的幀格式為：同步幀+PHY頭幀+MAC幀，幀頭序列的長度可通過設置寄存器改變，採用16位CRC校驗來提高數據傳輸的可靠性。發送或接收的數據幀被送入RAM中的128位元組緩存區進行相應的幀打包和拆包操作。表1給出CC2420的四線串列SPI介面引腳功能。它是設計單片機電路的依據，充分發揮這些功能是設計無線通信產品的前提。

3.3.3 CC2420與單片機介面電路設計

圖5給出CC2420與ATmega128L單片機的介面電路。CC2420通過簡單的四線(SI、SO、SCLK、CSn)與SPI兼容串列介面配置，這時CC2420是受控的。ATmega128L的SPI介面工作在主機模式，它是SPI數據傳輸的控制方;CC2420設為從機工作方式。當ATmega128L的SPI介面設為主機工作方式時，其硬體電路不會自動控制SS引腳。因此，在SH通信時，應在SPI介面初始化，它是由程序控制SS，將其拉為低電平，此後，當把數據寫入主機的SPI數據寄存器後，主機介面將自動啟動時鍾發生器，在硬體電路的控制下，移位傳送，通過MOSI將數據移出ATmega128L，並同時從CC2420由MISO移人數據，8位數據全部移出時，兩個寄存器就實現了一次數據交換。

4結語

通過對於無線感測器網路節點中感測器元件、數據處理模塊、數據傳輸模塊和電源的選擇，設計了一種以CC2420和ATmega128L為主體的硬體方案。利用該方案設計的CC2420和ATmega128L的外圍電路以及兩者之間的介面電路。此外，還對感測器與單片機的介面電路進行設計。通過實驗驗證，設計的硬體節點基本上達到了項目要求，經調試能通過感測器正確真實地採集數據，並實現兩個無線節點(兩個電路板。AA電池供電)在30 m左右的通信、傳輸數據、並反映到終端設備。

㈨ 試著設計一個用於煤礦工人井下定位的礦井地下無線感測器網路系統結構方案，並闡述設計的基本思路。

礦井環境監測中通常需要對礦井風速、礦塵、一氧化碳、溫度、濕度、氧氣、硫化氫和二氧化碳等參數進行檢測。現有的監控檢測系統需要在礦井內設通信線路，傳遞監測信息。生產過程中礦井結構在不停變化，加之有些坑道空間狹小，對通信線路的延伸和維護提出了很高的要求。一旦通信鏈路發生故障，整個監測系統就可能癱瘓。為解決上述問題，本文提出使用無線感測器網路來進行礦井環境的監測監控。使用無線感測器網路進行環境監控有三個顯著的優勢：(1)感測器節點體積小且整個網路只需要部署一次，因此部署感測器網路對監控環境的人為影響很小；(2)感測器網路節點數量大，分布密度高，每個節點可以檢測到局部環境詳細信息並匯總到基站，因此感測器網路具有採集數據全面，精度高的特點；(3)無線感測器節點本身具有一定的計算能力和存儲能力，可以根據物理環境的變化進行較為復雜的監控。感測器節點還具有無線通信的能力，可以在節點間進行協同監控[1]。節點的計算能力和無線通信能力使得感測器網路能夠重新編程和重新部署，對環境變化、感測器網路自身變化以及網路控制指令做出及時反應。即使礦井結構遭到破壞，仍能自動恢復組網，傳遞信息，為礦難救助等提供重要信息。無線感測器網路自身的這些特點特別適用於礦井環境監測。

㈩ 誰能提供一下STM32W108無線射頻無線感測器網路煩霧採集的程序源代碼與實例非常感謝

請參考這個實例：煙霧感測器中用到adc.c中的函數，有StStatushalStartAdcConversion (ADCUser id, ADCReferenceType reference, ADCChannelTypechannel, ADCRateType rate)，該函數是開啟AD轉換功能；其中ADCUserid在adc.h中定義，有三種，本實例中用到ADC_USER_APP；ADCReferenceTypereference為參考類型，adc.h中定義，本實例中用ADC_REF_INT，ADCChannelTypechannel為模擬輸入通道，在adc.h中定義，本實例中用到的是PA4作為模擬輸入的通道；ADCRateTyperate為AD轉換頻率，在adc.h中定義，本實例中用到的是ADC_CONVERSION_TIME_US_4096，4096us，12個有效位。
無線節點上電首先進行硬體初始化，然後等按鍵S2被按下，只要S2被按下，無線節點就周期性的進行AD轉換。
/*****************************************************************
文件名：MQ2.c
版本號：v1.0
創建日期：2012-4-1
硬體描述：煙霧感測器的數字輸出接STM32W晶元的PA3，模擬輸出接STM32W晶元的PA4
主要函數描述：MQSetStatus(int32u status):設置對應引腳；
MQGetStatus()：獲得對應埠值
MQGetDCData()：獲得煙霧感測器數字輸出的值
MQADCInit()：設置PA4為模擬輸入狀態
MQGetADCStart()：開啟AD轉換
*****************************************************************/
#includePLATFORM_HEADER
#includeBOARD_HEADER
#include"MQ2.h"
#include"hal/micro/micro-common.h"
#include"hal/micro/cortexm3/micro-common.h"
#include "hal/micro/adc.h"
#include"stdio.h"
#define LOW0//低電平
#define HIGH1//高電平

/**************************************************************************
功能描述：完成對特定埠的設置
輸入參數：status：埠參數，高電平或低電平
輸出參數：無
*************************************************************************/
voidMQSetStatus(int32u status)
{
halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_OUT);
if(MBUS/8 < 3)
{
if(status==HIGH) //設置為高電平
*((volatile int32u *)MBUS_SET) =BIT(MBUS&7);
else //設置為低電平
*((volatile int32u *)MBUS_CLR) =BIT(MBUS&7);
}
}

/**************************************************************************
功能描述：完成獲取對應埠的值
輸入參數：無
輸出參數：對應埠的值
*************************************************************************/
u8 MQGetStatus()
{
return (MBUS_INPUT_GPIO &(1<<MBUS_GPIO_PIN)) ? 1 : 0;
}

/**************************************************************************
功能描述：完成對煙霧感測器數字輸出的獲取
輸入參數：無
輸出參數：煙霧感測器數字輸出值
*************************************************************************/
u8MQGetDCData()
{
halGpioConfig(MBUS,GPIOCFG_IN);
if(MQGetStatus()==0)
{
halCommonDelayMicroseconds(500); //延時抗干擾
if(MQGetStatus()==0)
return 0;
else
return 1;
}
else
return 1;
}

/**************************************************************************
功能描述：設置PA4埠為模擬輸入輸出
輸入參數：無
輸出參數：無
*************************************************************************/
voidMQADCInit()
{
halGpioConfig(PORTA_PIN(4),GPIOCFG_ANALOG);
}

/**************************************************************************
功能描述：完成對給定數字的顯示
輸入參數：無
輸出參數：無
*************************************************************************/
voidMQGetADCStart()
{
halAdcCalibrate(ADC_USER_APP); //設置ADC校準
halStartAdcConversion(ADC_USER_APP,ADC_REF_INT,ADC_SOURCE_ADC4_VREF2,ADC_CONVERSION_TIME_US_4096 ); //開啟AD轉換，ADC4，轉換速率4096
}