⑴ 请问无线传感器网络的结构是什么非常感谢。
传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。
传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成,传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换;处理器模块负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信,交换控制信息和收发采集数据;能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量,通常采用微型电池。
随着传感器网络的深入研究,研究人员提出了多个传感器节点上的协议栈。早期提出的一个协议栈,这个协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层,与互联网协议栈的五层协议相对应。另外,协议栈还包括能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作,在节点移动的传感器网络中转发数据,并支持多任务和资源共享。
定位和时间
同步子层在协议栈中的位置比较特殊。它们既要依赖于数据传输通道进行协作定位和时间同步协商,同时又要为网络协议各层提供信息支持,所以在图中用倒L型描述这两个功能子层。右边的诸多机制一部分融入到的各层协议中,用以优化和管理协议流程;另一部分独立在协议外层,通过各种收集和配置接口相对应机制进行配置和监控。
⑵ 什么是无线传感器网络
本教程操作环境:windows10系统、Dell G3电脑。
什么是无线传感器网络无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可李戚以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
基本信息
无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。
构成传感器节点的单元分别为:数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。
其中数据采集单元通常都是采集监测区域内的信息并加以转换,比如光强度跟大气压力与湿度等;数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及缓扒发送接收那些采集进来的数据信息为主;数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等;能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积,会选择微型电池的构成形式。
无线传感器网络当中的节点分为两种,一个是汇聚节点,一个是传感器节点。
汇聚节点主要指的是网关能够在传感器节点当中将错误的报告数据剔除,并与相关的报告相结合将数据加以融合,对发生的事件进行判断。
汇聚节点与用户节点连接可借助广域网络或者卫星直接通信,并对收集到的数据进行处理。
相较于传统式的网络和其他传感器相比,无线传感器网络有以下特点:
(1)组建方式自由。无线网络传感器的组建不受任何外界条件的限制,组建者无论在何时何地,都可以快速地组建起一个功能完善的无线网络传感器网络,组建成功之后的维护管理工作也完全在网络内部进行。
(2)网络拓扑结构的不确定性。从网络层次的方向来看,无线传感器的网络拓扑结构是变化不定的,哪哪陵例如构成网络拓扑结构的传感器节点可以随时增加或者减少,网络拓扑结构图可以随时被分开或者合并。
(3)控制方式不集中。虽然无线传感器网络把基站和传感器的节点集中控制了起来,但是各个传感器节点之间的控制方式还是分散式的,路由和主机的功能由网络的终端实现各个主机独立运行,互不干涉,因此无线传感器网络的强度很高,很难被破坏。
(4)安全性不高。无线传感器网络采用无线方式传递信息,因此传感器节点在传递信息的过程中很容易被外界入侵,从而导致信息的泄露和无线传感器网络的损坏,大部分无线传感器网络的节点都是暴露在外的,这大大降低了无线传感器网络的安全性。
组成结构:
无线传感器网络主要由三大部分组成,包括节点、传感网络和用户这3部分。其中,节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围,整个范围按照一定要求能够满足监测的范围;传感网络是最主要的部分,它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集,然后对这些节点信息进行一定的分析计算,将分析后的结果汇总到一个基站,最后通过卫星通信传输到指定的用户端,从而实现无线传感的要求。
⑶ 蔬菜大棚所用到的无线传感网络什么技术
造价从260一平方到600一平方不等。 系统原理 温室大棚自动化控制系统是根据温室大棚内的温湿度、土壤水分、土壤温度等传感器采集到的信息,利用RS485总线将传感器信息送给485转232的转换器,接到上位计算机上进行显示,报警,查询。监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储,然后将其与设定的报警值相比较,若实测值超出设定范围,则通过屏幕显示报警或语音报警,并打印记录。与此同时,监控中心可向现场控制器发出控制指令,监测仪根据指令控制风机、水泵等设备进行降温除湿等操作,以保证温室内作物的生长环境。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置,通知温室管理人员采取相应措施来确保温室内的环境正常。 物联网技术在智能温室中的应用 实际上,物联网技术是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。 在温室环境里,单栋温室可利用物联网技术,成为无线传感器网络一个测量控制区,采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点,如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构,构成无线网络,来测量基质湿度、成分、pH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等,再通过模型分析,自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业,从而获得植物生长的最佳条件。 对于温室成片的农业园区,物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点,每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据,进行存储、显示和数据管理,可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理,并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户,同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息,实现温室集约化、网络化远程管理。 此外,物联网技术可应用到温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段,通过在温室里布置各类传感器,可以实时分析温室内部环境信息,从而更好地选择适宜种植的品种;在生产阶段,从业人员可以用物联网技术手段采集温室内温度、湿度等多类信息,来实现精细管理,例如遮阳网开闭的时间,可以根据温室内温度、光照等信息来传感控制,加温系统启动时间,可根据采集的温度信息来调控等;在产品收获后,还可以利用物联网采集的信息,把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析,反馈到下一轮的生产中,从而实现更精准的管理,获得更优质的产品。 物
⑷ 无线传感器网络的特点及关键技术
无线传感器网络的特点及关键技术
无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一,是目前计算机网络、无线通信和微电子技术等领域的研究热点。下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络的特点及关键技术,欢迎参考阅读!
一、无线传感器网络的特点
与其他类型的无线网络相比,传感器网络有着鲜明的特征。其主要特点可以归纳如下:
(一)传感器节点能量有限。当前传感器通常由内置的电池提供能量,由于体积受限,因而其携带的能量非常有限。如何使传感器节点有限的能量得到高效的利用,延长网络生存周期,这是传感器网络面临的首要挑战。
(二)通信能力有限。无线通信消耗的能量与通信距离的关系为E=kdn。其中,参数n的取值为2≤n≤4,n的取值与许多因素有关。但是不管n具体的取值,n的取值范围一旦确定,就表明,无线通信的能耗是随着距离的增加而更加急剧地增加的。因此,在满足网络连通性的要求下,应尽量采用多跳通信,减少单跳通信的距离。通常,传感器节点的通信范围在100m内。
(三)计算、存储和有限。一方面为了满足部署的要求,传感器节点往往体积小;另一方面出于成本控制的目的`,节点的价格低廉。这些因素限制了节点的硬件资源,从而影响到它的计算、存储和通信能力。
(四)节点数量多,密度高,覆盖面积广。为了能够全面准确的监测目标,往往会将成千上万的传感器节点部署在地理面积很大的区域内,而且节点密度会比较大,甚至在一些小范围内采用密集部署的方式。这样的部署方式,可以让网络获得全面的数据,提高信息的可靠性和准确性。
(五)自组织。传感器网络部署的区域往往没有基础设施,需要依靠传感器节点协同工作,以自组织的方式进行网络的配置和管理。
(六)拓扑结构动态变化。传感器网络的拓扑结构通常是动态变化的,例如部分节点故障或电量耗尽退出网络,有新的节点被部署并加入网络,为节约能量节点在工作和休眠状态间进行切换,周围环境的改变造成了无线通信链路的变化,以及传感器节点的移动等都会导致传感器网络拓扑结构发生变化。
(七)感知数据量巨大。传感器网络节点部署范围大、数量多,且网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据并具有实时性,因此网络中往往存在数量巨大的实时数据流。受传感器节点计算、存储和带宽等资源的限制,需要有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法来对这些数据流进行处理。
(八)以数据为中心。对于传感器网络的用户而言,他们感兴趣的是获取关于特定监测目标的真实可靠的数据。在使用传感器网络时,用户直接使用其关注的事件作为任务提交给网络,而不是去访问具有某个或某些地址标识的节点。传感器网络中的查询、感知、传输都是以数据为中心展开的。
(九)传感器节点容易失效。由于传感器网络应用环境的特殊性以及能量等资源受限的原因,传感器节点失效(如电池能量耗尽等)的概率远大于传统无线网络节点。因此,需要研究如何提高数据的生存能力、增强网络的健壮性和容错性以保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务的完成。此外,对于部署在事故和自然灾害易发区域的无线传感器网络,还需要进一步研究当事故和灾害导致大部分传感器节点失效时如何最大限度地将网络中的数据保存下来,以提供给灾害救援和事故原因分析等使用。
二、关键技术
无线传感器网络作为当今信息领域的研究热点,设计多学科交叉的研究领域,有非常多的关键技术有待研究和发现,下面列举若干。
(一)网络拓扑控制。通过拓扑控制自动生成良好的拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,可为数据融合、时间同步和目标定位等多方面奠定基础,有利于节省能量,延长网络生存周期。所以拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。目前,拓扑控制主要研究的问题是在满足网络连通度的前提下,通过功率控制或骨干网节点的选择,剔除节点之间不必要的通信链路,生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。
(二)介质访问控制(MAC)协议。在无线传感器网络中,MAC协议决定无线信道的使用方式,在传感器节点之间分配有限的无线通信资源,用来构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分,对传感器网络的性能有较大影响,是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器网络的强大功能是由众多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调其间的无线信道分配,在整个网络范围内需要路由协议选择通信路径。
在设计MAC协议时,需要着重考虑以下几个方面:
(1)节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量,能量有限。
(2)可扩展性。无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。所以MAC协议也应具有可扩展性,以适应这种动态变化的拓扑结构。
(3)网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。
(三)路由协议。传感器网络路由协议的主要任务是在传感器节点和Sink节点之间建立路由以可靠地传递数据。由于传感器网络与具体应用之间存在较高的相关性,要设计一种通用的、能满足各种应用需求的路由协议是困难的,因而人们研究并提出了许多路由方案。
(四)定位技术。位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分,没有位置信息的监测消息可能毫无意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性,鲁棒性,能量高效和分布式计算等要求。
(五)数据融合。传感器网络为了有效的节省能量,可以在传感器节点收集数据的过程中,利用本地计算和存储能力将数据进行融合,取出冗余信息,从而达到节省能量的目的。
(六)安全技术。安全问题是无线传感器网络的重要问题。由于采用的是无线传输信道,网络存在偷听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时,网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。
;⑸ 传感器的发展中,无线传感器网络的发展分为哪些阶段
无线传感器
无线传感器的组成模块封装在一个外壳内,在工作时它将由电池或振动发电机提供电源,构成无线传感器网络节点。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关,直接送入计算机,进行分析处理。如果需要,无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。
发展历程
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器网络雏形,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,并通过与传感控制器的相联,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CONTROLENGINEERING China版权所有,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,具有非常广泛的应用前景,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。发达国家如美国,非常重视无线传感器网络的发展CONTROLENGINEERING China版权所有,IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展,波士顿大学(BostonUnversity)还于最近创办了传感器网络协会(Sensor Network Consortium),期望能促进传感器联网技术开发。除了波士顿大学,该协会还包括BP、霍尼韦尔(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、L-3Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时,更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术,《商业周刊》预测的未来四大新技术中,无线传感器网络也列入其中。可以预计,无线传感器网络的广泛是一种必然趋势,它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
应用现状
虽然无线传感器网络的大规模商业应用CONTROLENGINEERING China版权所有,由于技术等方面的制约还有待时日,但是最近几年,随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小,已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域:
1 环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高,需要采集的环境数据也越来越多,无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利,并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。比如,英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网,以读出缅因州"大鸭岛"上的气候,用来评价一种海燕巢的条件。无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移,研究环境变化对农作物的影响,监测海洋、大气和土壤的成分等。此外,它也可以应用在精细农业中控制工程网版权所有,来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。
2 医疗护理
无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。
⑹ 无线传感器网络节能方法
李佳
19011210599
【嵌牛导读】无线传感器网络是由大量传感器构成的网络,每个传感器节点的能量都是由电池提供,由于传感器节点体积小功能全所以电池体积小容量小的特点使得每个传感器节点的能量都是有限使得传感器网络的生命周期受限。而传感器网络生命周期太短会带来很多的不方便,因为无线传感器网路大多部署在偏远地区以及环境条件极其恶劣的地方,电池能量供应有限,人员不可达等都限制其广泛部署。
【嵌牛鼻子】分簇 生命周期 节点剩余能量 簇头
【嵌牛提问】如何有效减小通信过程中的能耗
【嵌牛正文】 分簇是作为减小有用耗能的理想的方法能够能够有效减少无线通信次数减少拥塞,而选择簇头的方法能够均衡能效,在源头进行数据聚合压缩可以减少数据发送量,由于无线通信是无线传感器网络中最耗能的原因,所以用簇头来传递数据能够节约大量的能量,而且分簇的方法对于网络的扩展性也有很大改善,一旦网络需要扩展都是直接成簇扩展而不用考虑新加入的网络节点会破坏网络本来的结构,也就是分簇以后网络的稳健性也得到了很大的提升。
【分簇技术】
1、双簇头法:在节点同构时虽然初始能量一样,但是由于硬件原因或者外界因素不能保证每个节点上的能耗是一样的,所以有的簇头可能由于硬件或者外界因素而导致能量消耗过快而失效,则该簇内节点感知到的数据将会无处可传,那么这部分数据就会不能传递到基站,在节点异够能量的时候也会存在这样的问题,当只有一个簇头的时候,只要该簇头失效,则网络生命周期便大打折扣,建立主副簇头的方法能够有效改善单簇头引起的能量空洞问题
2、根据权重选择簇头 :距离权重和能量权重的加和,离汇聚节点远的节点能量相对较多以减少因长距离通信引起的网络失联。
3、根据节点剩余能量分簇:总是能够在剩余节点中找到能量最大的节点作为簇头,因为簇头在通信过程中的大能耗问题使得这样的方法得到更广泛的应用。
【 分簇协议 】
LEACH LEACH-C SEP HEED DEEC DDEEC 等一些更加先进的技术 。
无线传感器网络的节能问题并未得到根本性的改善,节能的工作任重道远。
⑺ 无线传感网络和无线传感器网络的区别~!!!急急急!!
传感器网络通常包括传感器节点,汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内,节点以自组织的形式构成网络,通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点,最后通过Internet或其他网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的,用户可以通过管理节点进行命令的发布,告知传感器节点收集监测信息。 传感器节点是一个具有信息收集和处理能力的微系统,集成了传感器模块、信息处理模块、无线通讯模块和能量供应模块。 传感器模块负责监测区域内信息的采集和转换,信息处理模块负责管理整个传感器节点、存储和处理自身采集的数据或者其他节点发送来的数据,无线通讯模块负责与其他传感器节点进行通讯,能量供应模块负责对整个传感器网络的运行进行能量的供应。 传感器能量的供应是采用电池,节点能量有限,考虑尽可能的延长整个传感器网络的生命周期,在设计传感器节点时,保证能量供应的持续性是一个重要的设计原则。传感器节点能量消耗的模块主要是包括传感器模块、信息处理模块和无线通讯模块,而绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上,约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此,目前提出的传感器节点通讯路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。 在无线传感器网络中,路由协议不仅关心单个节点的能量消耗,更关心整个网能量的均衡消耗,这样才能延长整个网络的生存期。同时,无线传感器网络是以数据为中心的,这在路由协议中表现的最为突出,每个节点没有必要采用全网统一的编址,选择路径可以不用根据节点的编址,更多的是根据感兴趣的数据建立数据源到汇聚节点之间的转发路径。目前提出了很多类型的传感器网络路由协议,就是基于上述的目的。 上 http://blog.sina.com.cn/guigucn 看看
⑻ 无线传感器网络节点结构主要包括什么
传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor)、汇聚节点(sink node)和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域(sensor field)内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。
传感器网络节点的组成和功能包括如下四个基本单元:传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(由嵌入式系统构成,包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)、以及电源部分。此外,可以选择的其它功能单元包括:定位系统、运动系统以及发电装置等。