无线传感网应用研究论文.docx

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1、无线传感网研究和应用第1章无线传感网的概论11.1 无线传感网的概念11.2 无线传感网的结构1121传感器网络1122汇聚节点11.2.3管理节点21.3 无线传感网的主要特点213.1大规模21.3.2 自组织21.3.3 罚态性21.3.4 可靠性31.3.5 以数据为中心3第2章无线传感网关键技术42.1 拓扑控制42.2 路由协议42.3 数据融合42.4 时间同步42.5 定位技术5第3章无线传感网的应用63.1 工业环境监测63.2 智能电网63.3 数字化油田63.4 智能工业6第4章总结7参考文献8第1章无线传感网的概论物联网对社会的发展和现代科学技术的发展已经在国内人民之间

2、达成共识。物联网是在现有互联网的基础上开发的。除了网络，RF1D和信息技术的集成之外，无线传感网的引入将促进M2M物联网的深度发展。在无线传感网中，集成了嵌入式系统技术，传感器技术，最新网络技术和无线通信技术。1.1 无线传感网的概念无线传感网是由许多传感器节点组成的独特网络。这些传感器节点不仅可以识别网络的环境信息，还可以提供简单的计算性能R同时，可以对具有特定通信技术的相关信息进行测量，并通过计算将其从网络中传输出去。传感器节点是无线传感网中最重要的节点。它是具有诸如数据收集，数据处理，数据存储和数据传输等功能的完整无线传感网的基础。传感器节点负责从网络收集环境信息，监测数据由聚节点收集并

3、报告给用户。1.2 无线传感网的结构12.1传感器网络它由处理能力，存储容量和通信能力较弱的小电池供电。从网络功能的角度来看，每个传感器节点不仅收集本地信息和处理数据，而且还存储，管理和合并其他节点发送的数据，与其他节点一起识别在其中执行任务。1.2.2 汇聚节点终端节点具有强大的处理，存储和通信功能。一个网关，它将传感器网络连接到外部互联网网络，并实现这两种协议之间的转换。同时，管理节点的监视工作从传感器节点释放，由无线传感网收集的数据被传输到外部网络网。1.2.3 管理节点管理节点用于动态管理整个无线传感网。传感器网络所有者通过管理节点访问无线传感网资源。1.3 无线传感网的主要特点1.1

4、.1 规模为了获得准确的信息，监视区域通常使用数千个传感器节点。传感器网络有两个含义，4o首先，传感器节点用于较大的地理区域，例如，在原始的大片森林中，其中的传感器网络用于预防森林火灾和监视环境，因此需要许多传感器节点，并且在小型房间中大量使用传感器。大型传感器网络具有以下优点：从不同的空间角度获得的信息具有很高的信噪比，对大量信息进行分布式处理会提高单节点传感器的监视精度并降低精度。确保许多重复节点系统具有容错能力。许多节点增加了监视区域，洞穴和盲点的范围。1.1.2 自组织使用传感器网络时，传感器节点通常没有基础结构。传感器节点的位置无法事先准确确定，并且节点之间没有接近度。例如，如果无法

5、到达飞机的任何区域或原始森林的大区域中的大量传感器节点，则将面临风险。因此，传感器节点必须通过自动多跳无线连接通过拓扑控制机制和网络协议，网络系统以及监视数据揩其配置，自动配置和管理发送给用户。使用传感器网络时，由于能耗和环境因素，某些传感器节点无法正常工作。为了补充故障节点并提高监视精度，请向网络中添加几个节点。这样，传感器网络中的节点数会动态增加或减少，并且网络的拓扑会动态变化。传感器网络的独特配置需要适应网络拓扑中的动态变化。1.1.3 动态性传感器网络的拓扑可能取决于以下因素：（1）传感器节点出现故障或由于使用环境因素或性能而出现故障。（2）无线通信链路的带宽随环境条件甚至时间而变化；

6、（3）传感器，传感器对象传感器网络的人员可以移动。（4）添加新的节点。这就要求传感器网络系统可以针对动态系统进行配置，以适应变化。1.1.4 可靠性无线传感网特别适合恶劣的环境和人迹罕至的地方。结在开放的环境中工作，遭受日晒雨淋，甚至可能危害人类和动物。传感器节点的使用通常是随机的，例如某些区域的飞机或定向发射炮弹。所有传感器节点强度高，不易损坏，并且必须适应各种恶劣的环境条件。监控区域的环境有限，并且由于传感器节点数量众多，每个传感器节点无法手动处理,并且网络维护非常困难或不可能。为了防止数据被盗并接收不正确的监视信息，传感器网络的硬件和软件必须具有鲁棒性和容错性。1.1.5 以数据为中心互

7、联网是第一个计算机终端系统，但是从那以后互联网就已经联网了。终端系统可以独立存在于网络中。在互联网上，网络设备由网络中的唯一ip地址标识。资源的位置和信息的传输取决于终端，路由器，服务器和其他网络设备的IP地址。访问互联网资源时，必须先知道存储该资源的服务器的IP地址，前提是该资源是现有的互联网地址中心。传感器网络是基于任务的网络。如果没有传感器网络，那么描述传感器节点就没有意义。传感器网络中的节点由节点号标识。是否只需要网络中的节点总数取决于网络通信协议的设计。当使用随机数量的传感器节点时，传感器网络的数量与节点数量之间的关系是完全动态的。这表明节点数与其位置之间没有必然的关系。当用户通过传

8、感器网络轮询事件时，将直接向他通知相应的网络事件，而不是特定数量的节点。当用户收到有关特定事件的信息时，网络会通知用户。，将数据本身用作查询或传输标准的概念非常接近自然语音通信的习惯。通常，传感器网络是以数据为中心的网络。例如，可以在传感器网络中的任何位置查看和跟踪跟踪目标。对目标感兴趣的用户仅关心目标的位置和时间，而哪个节点监视目标则无关紧要。移动实际目标时，其他节点必须提供目标位置信息。第2章无线传感网关键技术2.1 拓扑控制拓扑控制技术的主要任务是数据传输。同时，它控制电源或相邻节点以实现与一系列网络的连接。好的网络拓扑可以提高路由效率，降低网络能耗并延长网络生命周期。拓扑控制是无线传感

9、网的核心，可以为数据融合，路由协议和目标提供技术支持。当前，拓扑控制算法有两种：节点功率控制和分层拓扑控制。网络控制的目的是实现传感器节点的传输性能，并使传感器节点的传输性能最大化。随着每个节点能量的变化，网络的拓扑也随之变化。同时，减少了节点之间的干扰，并实现了网络的最佳连接。分层拓扑控制使用集群机制来形成集群头节点。为了将网络划分为多个群集，每个群集头节点都将成为骨干网络。其他非主干节点可以暂时中断通信并降低网络功耗，但是主干可以传递数据。2.2 路由协议在无线传感网中，有必要根据实际情况设置网络连接。该特定算法和系统软件设置的动态实时连接应合并使用，而不是使用预定义的连接方法。诸如网络带

10、宽和网络运行过程中的过程功耗之类的实时因素是不可避免的。在发生网络事故的情况下，网络可以根据实际情况实时重新配置或更新网络系统。节点之间的通信链接的可靠性受到限制，并且有时隐藏的阴影是影响网络连接性的因素之一。因此，在设计路由软件时，必须仔细考虑通信可靠性，以满足网络的需求。2.3 数据融合在无线传感网中，数据融合技术可以处理传感器节点收集的数据，删除冗余信息，节省网络能量并延长网络生命周期。另外，数据融合技术可以对数据的传感器网络的数据进行分析和综合处理，以提高信息的准确性。但是，数据融合技术增加了数据处理，网络运行时间并导致网络延迟。2.4 时间同步时间同步是传感器网络协作的重要机制。在无

11、线传感网中，节点通常需要协同工作以完成测量和监视功能。每个节点必须同时具有相同的时钟。现有的时间同步协议包括RBS（参考广播同步），Tiny/miniSync同步和TPSN（定时同步传感器网络）。2.5 定位技术在无线传感网的实际应用中，用户不仅要关注监视区域中传感器节点的传感器数据，还要获取这些节点的位置信息，从而在无线传感网中场所设计技术起着重要作用。在无线传感网中，有两种部署传感器节点的方法：基于距离的位置和非到达位置。距离测量的位置是测量节点之间的距离和方向角，以确定节点的坐标。此方法可以增加节点的硬件要求并获得精确的位置。基于非范围测量的定位是通过网络中节点之间的连接来获取节点的最终

12、坐标和节点的位置。节点的硬件要求非常低，因为不需要测量节点之间的距离。网络成本降低，但定位精度不高。第3章无线传感网的应用3.1 工业环境监测工业环境监测区涵盖了整个生态环境的各个方面，包括对大气，水，电磁波和辐射的日常环境监测。同时，诸如沙漠之类的特殊本地环境监控可提供对高需求传感器产品的灵活性，可靠性和安全性。无线传感网产品打破了现有的监视方法，适当地处理了灵活性，可靠性和安全性，降低了监视工业环境的成本，显著减少了传统的长期监视并实现了任意数据采集。随着工业环境中人们对捐赠的关注越来越多，对无线传感网产品的需求也随着收集到越来越多的环境数据而增加。3.2 智能电网全球能源，环境和气候变化

13、问题变得越来越重要。世界各国都将清洁能源的开发和利用视为能源发展和改革的重点。智能电网已经成为物联网技术的主要应用之一。这也是电网发展的必然。智能电网使用最新的传感器测量技术，通信技术和先进的控制辅助决策，以确保电源的安全性，可靠性和成本效益。为了使智能电网保持运行状态，设备安全性是一个重要问题。高压和大电流电源的长期性能以及极端自然雷暴的风险对于了解智能监控器，将数据传输到控制中心以及以集成方式管理设备来提高智能设备维护效率尤其重要。通过开发智能网络规划，无线传感网产品在网络设备的智能监控方面具有广阔的市场。3.3 数字化油田随着经济发展和社会需求的持续增长，油井数量迅速增加，油田开发总量进

14、一步增加。因此，发展智能油田生产，智能操纵智能管理和数字化油田具有时代的需要。用于数字油田的在建无线传感网可实时监控关键信息系统的状态和环境参数，例如钻井环境，石油钻机，变速箱等，并在需要部署油田和无线传感网产品时立即通知。数字油田的数量正在逐渐增加，对无线传感网产品的市场需求也在迅速增长“久3.4 智能工业我国工业正面临着工业革命的新机遇。使用物联网技术来实现制造业公司的转型和现代化至关重要。信息技术公司还积极使用物联网技术，并将其作为突破以迅速渗透到工业领域。以智能为核心的工业4.0的提议与将物联网技术集成到行业中的趋势相对应，并且在将来将具有更大的市场潜力。智能制造的关键是对工业过程的智

15、能监控。第4章总结物联网对社会的发展和现代科学技术的发展已经在人们之间达成共识。物联网是在现有互联网的基础上开发的。除了网络，RF1D和信息技术的集成之外，无线传感网的引入招促进M2M物联网的深度发展。在无线传感网中，集成了嵌入式系统技术，传感器技术，最新网络技术和无线通信技术。无线传感网是由许多传感器节点组成的独特网络。这些传感器节点不仅可以识别网络的环境信息，还可以提供轻松的计算性能。同时，可以对具有特定通信技术的相关信息进行测量，并通过计算将其从网络中传输出去。本文介绍了无线传感网的广泛使用。总结了适用于多个地区的典型示例以及当前影响它们的因素。这限制了无线传感网和当前研究热点的实际应用。作为连接世界和客观物理世界的窗口，无线传感网可以通过传感器网络接收客观物理世界信息，并采取适当的措施。参考文献1Iyawa,GE,Herse1man,MarthaE,Botha,Ade1e.Theapp1icationofwire1esssensornetworksandwearab1etechno1ogiesfbreducationa1purposes:AscopingreviewC/Internationa1ConferenceonAdvancedWire1essInformation.2017.2Ba1anEV,PriyanMK,NathCG.Efficientenergysche