本论文只提供格式上的参考,内容上请勿信学号：2008010910
家里蹲大学
学士学位论文
题目基于无线传感器网络的远程智能抄表
系统研究与设计
学生吴哥
指导教师很牛的副教授
年级2008级
专业计算机科学与技术
系别计算机科学与技术
学院计算机科学与信息工程
说明
本表需在指导教师和有关领导审查批准的情况下，要求学生认真填写。
说明课题的来源（自拟题目或指导教师承担的科研任务）、课题研究的目的和意义、课题在国内外研究现状和发展趋势。若课题因故变动时，应向指导教师提出申请，提交题目变动论证报告。
学士学位论文
题目基于无线传感器网络的远程智能抄表
系统研究与设计
学生吴哥
指导教师很牛的副教授
年级2008级
专业计算机科学与技术
系别计算机科学与技术
学院计算机科学与信息工程
家里蹲大学
2012年5月
摘要：在对无线传感器网路（WSN）产生和发展、技术成熟程度分析的基础上，文章分析了WSN组网模式、拓扑控制、媒体访问控制（MAC）和链路控制、路由与数据转发及跨层设计、时间同步技术、自定位和目标定位技术等组网关键技术和应用支撑技术方面的研究内容。基于应用中的典型实用和示范系统，文章将无线传感器节点嵌入到燃气表中，依据无线通信机制，形成无线传感器网络，以解决自动燃气抄表问题。
关键字：无线传感器网络；自组织网络；分簇控制；能量效率
目录
绪论 (1)
第一章无线传感器网络技术历史背景 (2)
1.1 无线传感器网络相关的会议和组织 (3)
1.2 相关科研和工程项目 (3)
1.3 无线传感器网络技术的成熟度分析 (4)
第二章无线传感器网络技术体系及其发展现状 (5)
2.1 核心关键技术 (5)
2.2 关键支撑技术 (7)
第三章基于无线传感器网络的应用系统发展现状 (8)
第四章无线传感器网络的定义和特点 (10)
第五章需要解决的问题 (12)
5.1 就目前的技术水平来说 (12)
5.2 抄表技术概况 (12)
第六章国内外远程抄表系统的发展概况 (14)
6.1 国外自动抄表技术的发展 (14)
6.2 国内自动抄表技术的发展 (14)
第七章基于GPRS的远程抄表系统总体设计 (16)
7.1 设计方案论述与选择 (16)
7.2 GPRS通讯技术介绍 (17)
7.3 无线抄表系统的总体设计方案 (19)
第八章系统的硬件设计 (25)
8.1 终端系统结构 (25)
8.2 ARM控制单元及相关外围电路 (26)
8.3 人机接口电路 (29)
8.4 电源电路设计 (29)
8.5 RS-485电路 (30)
8.6 GPRS通信模块 (31)
第九章系统的软件设计 (34)
9.1 终端软件的设计思路 (34)
9.2 上电初始化模块 (35)
9.3 RS-485通信模块 (37)
9.4 GPRS通信模块 (37)
参考文献 (41)
Abstract (42)
绪论
本文提出了一种基于GPRS的无线抄表终端系统的实现方案，在以GPRS为通信手段的基础上，对无线抄表终端进行了完整的设计与实现，本文的主要工作在于对GPRS 通信模块软硬件上予以了实现，我们选用Philips公司的LPC2138微处理器和Siemens 公司的MC55通信模块作为目标硬件，使用A T指令，完成与监控中心的通信。本文行文安排如下：
第一章：介绍了无线传感器网络技术相关历史背景。
第二章：介绍了无线传感器网络技术相关体系。
第三章：介绍了基于无线传感器网络的应用系统发展现状。
第四章：介绍了无线传感器网络的定义和特点。
第五章：阐述了本文需要解决的一些问题。
第六章：调研了燃气监测系统通信的发展现状，分析了燃气远程监测系统中几种传统的通讯方式，并指出这些通讯方式的优点和不足之处，并对GPRS应用于电力系统通信进行了可行性分析，明确了课题的研究意义和实用价值。
第七章：介绍了GPRS无线通讯技术的基本原理、网络结构、通信协议及基于GPRS 的数据传输；并将它与几种无线的通讯方式进行了详细的比较，从而证明了它在远程测控领域中有着独特的优势。
第八章：根据燃气远程监测系统的功能需求，设计了无线抄表终端硬件系统，详细介绍了各主要功能模块的设计。对终端单元用到的主要器件作了介绍，详细地分析了其中的各硬件电路，并对硬件电路设计中涉及到电磁兼容性问题和抗干扰性措施进行了分析和讨论。
第九章：针对终端的功能需求和主控制器的资源，终端软件系统采用了多任务调度机制；对各功能模块的软件实现进行了论述，详细论述了GPRS无线数据传输的软件设计思路。
第一章无线传感器网络技术历史背景
无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。它的英文是Wireless Sensor Network, 简称WSN。大量的传感器节点将探测数据，通过汇聚节点经其它网络发送给了用户。
1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie 教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院（MIT）技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。
无线传感器网络的发展大致经历了以下几个阶段：
第一阶段：最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，这条道路是胡志明部队向南方游击队源源不断输送物资的秘密通道，美军曾经绞尽脑汁动用航空兵狂轰滥炸,但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。
所谓“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。
第二阶段：二十世纪80年代至90年代之间美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。因此在1999年，商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。
第三阶段：21世纪开始至今。也就是本课开始介绍的911事件发生之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。
除了应用于情报部门反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室－－橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。
由于无线传感网在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络，2003年美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一。
在现代意义上的无线传感网研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它已经成为我国信息领域位居世界前列的少数方向之一。在2006年我国发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项就与传感器网络直接相关，这就是智能感知和自组网技术。当然，无线传感器网络的发展也是符合计算设备的演化规律。
1.1 无线传感器网络相关的会议和组织
WSN网络技术一经提出，就迅速在研究界和工业界得到广泛的认可。1998年到2003年，各种与无线通信、Ad Hoc网络、分布式系统的会议开始大量收录与WSN网络技术相关的文章。2001年，美国计算机学会（ACM）和IEEE成立了第一个专门针对传感网技术的会议International Conference on Information Processing in Sensor Network（IPSN），为WSN网络的技术发展开拓了一片新的技术园地。2003年到2004年，一批针对传感网技术的会议相继组建。ACM在2005年还专门创刊ACM Transaction on Sensor Network，用来出版最优秀的传感器网络技术成果。2004年，Boston大学与BP、Honeywell、Inetco Systems、Invensys、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems等公司联合创办了传感器网络协会，旨在促进WSN技术的开发。2006年10月，在中国北京，中国计算机学会传感器网络专委会正式成立，标志着中国WSN技术研究开始进入一个新的历史阶段。
1.2 相关科研和工程项目
美国从20世纪90年代开始，就陆续展开分布式传感器网络（DSN）、集成的无线网络传感器（WINS）、智能尘埃（Smart Dust）、?滋AMPS、无线嵌入式系统（WEBS）、分布式系统可升级协调体系结构研究（SCADDS）、嵌入式网络传感（CENS）等一系列重要的WSN网络研究项目。
自2001年起，美国国防部远景研究计划局（DARPA）每年都投入千万美元进行WSN网络技术研究，并在C4ISR基础上提出了C4KISR计划，强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和利用能力，把WSN网络作为一个重要研究领域，设立了Smart Sensor Web、灵巧传感器网络通信、无人值守地面传感器群、传感器组网系统、网状传感器系统等一系列的军事传感器网络研究项目。在美国自然科学基金委员会的推动下，美国如麻省理工学院、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、南加州大学、康奈尔大学、伊利诺斯大学等许多著名高校也进行了大量WSN网络的基础理论和关键技术的研究。美国的一些大型IT公司（如Intel、HP、Rockwell、Texas Instruments等）通过与高校合作的方式逐渐介入该领域的研究开发工作，并纷纷设立或启动相应的研发计划，在无线传感器节点的微型化、低功耗设计、网络组织、数据处理与管理以及WSN 网络应用等方面都取得了许多重要的研究成果。Dust Networks和Crossbow Technologies 等公司的智能尘埃、Mote、Mica系列节点已走出实验室，进入应用测试阶段。
除美国以外，日本、英国、意大利、巴西等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣，并各自展开了该领域的研究工作。
中国现代意义的WSN网络及其应用研究几乎与发达国家同步启动，首先被记录在1999年发表的中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中。
2001年，中国科学院成立了微系统研究与发展中心，挂靠中科院上海微系统所，旨在整合中科院内部的相关单位，共同推进传感器网络的研究。从2002年开始，中国国家自然科学基金委员会开始部署传感器网络相关的课题。截至2008年底，中国国家自然基金共支持面上项目111项、重点项目3项；国家“863”重点项目发展计划共支持
面上项目30余项，国家重点基础研究发展计划“973”也设立2项与传感器网络直接相关的项目；国家发改委中国下一代互联网工程项目（CNGI）也对传感器网络项目进行了连续资助。“中国未来20年技术预见研究”提出的157个技术课题中有7项直接涉及无线传感器网络。2006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术确定了3个前沿方向，其中2个与无线传感器网络研究直接相关。最值得一提的是，中国工业与信息化部在2008年启动的“新一代宽带移动通信网”国家级重大专项中，有第6个子专题“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”是专门针对传感器网络技术而设立的。该专项的设立将大大推进WSN网络技术在应用领域的快速发展。
1.3 无线传感器网络技术的成熟度分析
Gartner信息技术研究与咨询公司从2005年到2008年对WSN网络的技术追踪和评估。2005年，Gartner认为WSN技术的关注度已经越过了膨胀高峰并回归理性，表现为以美国为首的科研人员开始理性反思这种技术模式是不是有进一步推广和发展的机会。当时的预期比较乐观，认为该技术将在2～5年内走向成熟。2006年，Gartner的评估认为该技术正按照预定曲线前行，但成熟时间要更长一些；而到了2007年，Gartner发现对该技术的关注度又有大幅度回升，但其市场并没有走向高产能期，而是似乎又回到了技术膨胀期。同时，距离成熟的时间仍然是10年以上。
超过5年的市场预测往往意味公司对该项技术缺乏准确的判断。从这一点上看，WSN技术从市场的角度上看还有些扑朔迷离。Gartner的2008年技术预测报告中没有对该领域进行预测也正是基于这一点。这种结果的可能原因是杀手级应用所需的几项关键性的支撑技术目前难于突破，微型化、可靠性、能量供给在目前看来是制约应用的最大问题。另外，这些技术之间还彼此制约。首先，微型化使节点通信距离变短，路径长度增加，数据延迟难于预期；其次，能量获取和存储容量与设备体积（表面积）呈正比，充足的能源和微型化设计之间的矛盾难于调和；再有，现有电子技术还很难做到可降解的绿色设计，微型化给回收带来困难，从而威胁到环境健康。
市场不会向技术妥协，如果一项技术不能在方方面面做到完美就很难被市场所接受。无线传感器网络技术要想在未来十几年内有所发展，一方面要在这些关键的支撑技术上有所突破；另一方面，就要在成熟的市场中寻找应用，构思更有趣、更高效的应用模式。值得庆幸的是，WSN技术在中国找到了发展机会。政府引导、研究人员推动和企业的积极参与大大加快了WSN技术的市场化进程。中国必将在WSN技术和市场推进中发挥重要作用。
第二章无线传感器网络技术体系及其发展现状
WSN技术是多学科交叉的研究领域，因而包含众多研究方向，WSN技术具有天生的应用相关性，利用通用平台构建的系统都无法达到最优效果。WSN技术的应用定义要求网络中节点设备能够在有限能量（功率）供给下实现对目标的长时间监控，因此网络运行的能量效率是一切技术元素的优化目标。下面从核心关键技术和关键支撑技术两个层面分别介绍应用系统所必须的设计和优化的技术要点。
2.1 核心关键技术
2.1.1 组网模式
在确定采用无线传感器网络技术进行应用系统设计后，首先面临的问题是采用何种组网模式。是否有基础设施支持，是否有移动终端参与，汇报频度与延迟等应用需求直接决定了组网模式。
（1）扁平组网模式
所有节点的角色相同，通过相互协作完成数据的交流和汇聚。最经典的定向扩散路由（Direct Diffusion）研究的就是这种网络结构。
（2）基于分簇的层次型组网模式
节点分为普通传感节点和用于数据汇聚的簇头节点，传感节点将数据先发送到簇头节点，然后由簇头节点汇聚到后台。簇头节点需要完成更多的工作、消耗更多的能量。如果使用相同的节点实现分簇，则要按需更换簇头，避免簇头节点因为过渡消耗能量而死亡。
（3）网状网（Mesh）模式
Mesh模式在传感器节点形成的网络上增加一层固定无线网络，用来收集传感节点数据，另一方面实现节点之间的信息通信，以及网内融合处理。Akyildiz L F等总结了无线Mesh网络的应用模式。
（4）移动汇聚模式
移动汇聚模式是指使用移动终端收集目标区域的传感数据，并转发到后端服务器。移动汇聚可以提高网络的容量，但数据的传递延迟与移动汇聚节点的轨迹相关。如何控制移动终端轨迹和速率是该模式研究的重要目标。Kim等提出的SEAD分发协议就是针对这种组网模式。Bi Y等研究了多种Sink的移动汇聚模式。
此外，还有其他类型的网络。如当传感节点全部为移动节点，通过与固定的Mesh 网络进行数据通信（移动产生的通信机会），可形成目前另一个研究热点，即机会通信模式。
2.1.2 拓扑控制
组网模式决定了网络的总体拓扑结构，但为了实现WSN网络的低能耗运行，还需要对节点连接关系的时变规律进行细粒度控制。目前主要的拓扑控制技术分为时间控制、空间控制和逻辑控制3种。时间控制通过控制每个节点睡眠、工作的占空比，节点间睡眠起始时间的调度，让节点交替工作，网络拓扑在有限的拓扑结构间切换；空间控制通过控制节点发送功率改变节点的连通区域，使网络呈现不同的连通形态，从而获得控制能耗、提高网络容量的效果；逻辑控制则是通过邻居表将不“理想的”节点排除在外，从而形成更稳固、可靠和强健的拓扑。WSN技术中，拓扑控制的目的在于实现网络的
连通（实时连通或者机会连通）的同时保证信息的能量高效、可靠的传输。
Kumar S等研究了在睡眠唤醒进行能耗控制的网络中实现k 连通的条件。Chen Ai 等研究了栅栏（边界）防护应用中的拓扑覆盖问题。Li X则通过图理论研究无线网络的拓扑控制算法。Wang X、Ye F、Schurgers C和Lu G等学者研究了如何利用连通的骨干网络减少网络活动开销，延长网络生命周期问题。
2.1.3 媒体访问控制和链路控制
媒体访问控制（MAC）和链路控制解决无线网络中普遍存在的冲突和丢失问题，根据网络中数据流状态控制临近节点，乃至网络中所有节点的信道访问方式和顺序，达到高效利用网络容量，减低能耗的目的。要实现拓扑控制中的时间和空间控制，WSN 的MAC层需要配合完成睡眠机制、时分信道分配和空分复用等功能。Ye W等提出了WSN最经典的基于睡眠的MAC协议——S-MAC；Ahn G-S等研究了在最后两跳内采用时分复用方式缓解由最后两跳冲突引入的“漏斗”效应；Rajendran V等研究了WSN中无竞争访问的高能效方法；Zhai H和Kim Y等则研究了基于多射频、多信道的MAC协议。MAC控制是WSN最为活跃的研究热点，因为MAC层的运行效率直接反应整个网络的能量效率。
复杂环境的短距离无线链路特性与长距离完全不同，短距离无线射频在其覆盖范围内的过渡临界区宽度与通信距离的比例要大得多，因而更多链路呈现复杂的不稳定特性。Ganeson D等，Zhao J等通过大量的实验验证了过渡区的存在；Zuniga M等分析了过渡区的成因。复杂的链路特征需要在MAC控制中更充分地考虑链路特性，Zhu H等研究了适应链路特性的多链路MAC控制机制。链路特征同时也是在数据转发和汇聚中需要考虑的重要因素。
2.1.4 路由、数据转发及跨层设计
WSN网络中的数据流向与Internet相反：在Internet网络中，终端设备主要从网络上获取信息；而在WSN网络中，终端设备是向网络提供信息。因此，WSN网络层协议设计有自己的独特要求。由于在WSN网络中对能量效率的苛刻要求，研究人员通常利用MAC层的跨层服务信息来进行转发节点、数据流向的选择。另外，网络在任务发布过程中一般要将任务信息传送给所有的节点，因此设计能量高效的数据分发协议也是在网络层研究的重点。网络编码技术也是提高网络数据转发效率的一项技术。在分布式存储网络架构中，一份数据往往有不同的代理对其感兴趣，网络编码技术通过有效减少网络中数据包的转发次数，来提高网络容量和效率。
2.1.5 QoS保障和可靠性设计
QoS保障和可靠性设计技术是传感器网络走向可用的关键技术之一。QoS保障技术包括通信层控制和服务层控制。传感器网络大量的节点如果没有质量控制，将很难完成实时监测环境变化的任务。可靠性设计技术目的则是保证节点和网络在恶劣工作条件下长时间工作。节点计算和通信模块的失效直接导致节点脱离网络，而传感模块的失效则可能导致数据出现岐变，造成网络的误警。如何通过数据检测失效节点也是关键研究内容之一。
2.1.6 移动控制模型
随着WSN组织结构从固定模式向半移动乃至全移动转换，节点的移动控制模型变得越来越重要。Luo J等指出，当汇聚节点沿着网络边缘移动收集可以最大限度地提高网络生命周期；Bi Y等提出了多种汇聚点移动策略，根据每轮数据汇聚情况，估计下一轮能够最大延长网络生命期的汇聚点位置。Butler Z等针对事件发生频度自适应移动节点的位置，使感知节点更多地聚集在使事件经常发生的地方，从而分担事件汇报任务，
延长网络寿命。
2.2 关键支撑技术
2.2.1 WSN网络的时间同步技术
时间同步技术是完成实时信息采集的基本要求，也是提高定位精度的关键手段。常用方法是通过时间同步协议完成节点间的对时，通过滤波技术抑制时钟噪声和漂移。最近，利用耦合振荡器的同步技术实现网络无状态自然同步方法也倍受关注，这是一种高效的、可无限扩展的时间同步新技术。
2.2.2 基于WSN的自定位和目标定位技术
定位跟踪技术包括节点自定位和网络区域内的目标定位跟踪。节点自定位是指确定网络中节点自身位置，这是随机部署组网的基本要求。GPS技术是室外惯常采用的自定位手段，但一方面成本较高，另一方面在有遮挡的地区会失效。传感器网络更多采用混合定位方法：手动部署少量的锚节点（携带GPS模块），其他节点根据拓扑和距离关系进行间接位置估计。目标定位跟踪通过网络中节点之间的配合完成对网络区域中特定目标的定位和跟踪，一般建立在节点自定位的基础上。
2.2.3 分布式数据管理和信息融合
分布式动态实时数据管理是以数据中心为特征的WSN网络的重要技术之一。该技术通过部署或者指定一些节点为代理节点，代理节点根据监测任务收集兴趣数据。监测任务通过分布式数据库的查询语言下达给目标区域的节点。在整个体系中，WSN网络被当作分布式数据库独立存在，实现对客观物理世界的实时和动态的监测。
信息融合技术是指节点根据类型、采集时间、地点、重要程度等信息标度，通过聚类技术将收集到的数据进行本地的融合和压缩，一方面排除信息冗余，减小网络通信开销，节省能量；另一方面可以通过贝叶斯推理技术实现本地的智能决策。
2.2.4 WSN的安全技术
安全通信和认证技术在军事和金融等敏感信息传递应用中有直接需求。传感器网络由于部署环境和传播介质的开放性，很容易受到各种攻击。但受无线传感器网络资源限制，直接应用安全通信、完整性认证、数据新鲜性、广播认证等现有算法存在实现的困难。鉴于此，研究人员一方面探讨在不同组网形式、网络协议设计中可能遭到的各种攻击形式；另一方面设计安全强度可控的简化算法和精巧协议，满足传感器网络的现实需求。
2.2.5 精细控制、深度嵌入的操作系统技术
作为深度嵌入的网络系统，WSN网络对操作系统也有特别的要求，既要能够完成基本体系结构支持的各项功能，又不能过于复杂。从目前发展状况来看，TinyOS是最成功的WSN专用操作系统。但随着芯片低功耗设计技术和能量工程技术水平的提高，更复杂的嵌入式操作系统，如Vxworks、Uclinux和Ucos等，也可能被WSN网络所采用。
2.2.6 能量工程
能量工程包括能量的获取和存储两方面。能量获取主要指将自然环境的能量转换成节点可以利用的电能，如太阳能，振动能量、地热、风能等。2007年在无线能量传递方面有了新的研究成果：通过磁场的共振传递技术将使远程能量传递。这项技术将对WSN 技术的成熟和发展带来革命性的影响。在能量存储技术方面，高容量电池技术是延长节点寿命，全面提高节点能力的关键性技术。纳米电池技术是目前最有希望的技术之一。
第三章基于无线传感器网络的应用系统发展现状
WSN网络是面向应用的，贴近客观物理世界的网络系统，其产生和发展一直都与应用相联系。多年来经过不同领域研究人员的演绎，WSN技术在军事领域、精细农业、安全监控、环保监测、建筑领域、医疗护理、医疗监护、工业监控、智能交通、物流管理、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和展示。
2005年，美国军方成功测试了由美国Crossbow产品组建的枪声定位系统，为救护、反恐提供有力手段。美国科学应用国际公司采用无线传感器网络，构筑了一个电子周边防御系统，为美国军方提供军事防御和情报信息。
中国，中科院微系统所主导的团队积极开展基于WSN的电子围栏技术的边境防御系统的研发和试点，已取得了阶段性的成果。
在环境监控和精细农业方面，WSN系统最为广泛。2002年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园，这是一个典型的精准农业、智能耕种的实例。杭州齐格科技有限公司与浙江农科院合作研发了远程农作管理决策服务平台，该平台利用了无线传感器技术实现对农田温室大棚温度、湿度、露点、光照等环境信息的监测。
在民用安全监控方面，英国的一家博物馆利用无线传感器网络设计了一个报警系统，他们将节点放在珍贵文物或艺术品的底部或背面，通过侦测灯光的亮度改变和振动情况，来判断展览品的安全状态。中科院计算所在故宫博物院实施的文物安全监控系统也是WSN技术在民用安防领域中的典型应用。
现代建筑的发展不仅要求为人们提供更加舒适、安全的房屋和桥梁，而且希望建筑本身能够对自身的健康状况进行评估。WSN技术在建筑结构健康监控方面将发挥重要作用。2004年，哈工大在深圳地王大厦实施部署了监测环境噪声和震动加速度响应测试的WSN网络系统。
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。罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目Center for Aging Services Technologies（CAST）的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器，帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理。而且还可以减轻护理人员的负担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事Eric Dishman称，“在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域”。
在医疗监控方面，美国英特尔公司目前正在研制家庭护理的无线传感器网络系统，作为美国“应对老龄化社会技术项目”的一项重要内容。另外，在对特殊医院（精神类或残障类）中病人的位置监控方面，WSN也有巨大应用潜力。
在工业监控方面，美国英特尔公司为俄勒冈的一家芯片制造厂安装了200台无线传感器，用来监控部分工厂设备的振动情况，并在测量结果超出规定时提供监测报告。西安成峰公司与陕西天和集团合作开发了矿井环境监测系统和矿工井下区段定位系统。
在智能交通方面，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。该系统综合运用大量传感器网络，配合GPS系统、区域网络系统等资源，实现对交通车辆的优化调度，并为个体交通推荐实时的、最佳的行车路线服务。
目前在美国的宾夕法尼亚州的匹兹堡市已经建有这样的智能交通信息系统。
中科院上海微系统所为首的研究团队正在积极开展WSN在城市交通的应用。中科院软件所在地下停车场基于WSN网络技术实现了细粒度的智能车位管理系统，使得停车信息能够迅速通过发布系统推送给附近的车辆，大大提高率了停车效率。
物流领域是WSN网络技术是发展最快最成熟的应用领域。尽管在仓储物流领域，RFID技术还没有被普遍采纳，但基于RFID和传感器节点在大粒度商品物流管理中已经得到了广泛的应用。宁波中科万通公司与宁波港合作，实现基于RFID网络的集装箱和集卡车的智能化管理。另外，还使用WSN技术实现了封闭仓库中托盘粒度的货物定位。
WSN网络自由部署、自组织工作模式使其在自然科学探索方面有巨大的应用潜力。2002年，由英特尔的研究小组和加州大学伯克利分校以及巴港大西洋大学的科学家把WSN技术应用于监视大鸭岛海鸟的栖息情况。2005年，澳洲的科学家利用WSN技术来探测北澳大利亚蟾蜍的分布情况。佛罗里达宇航中心计划借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期、近距离的监测和探索。
智能家居领域是WSN技术能够大展拳脚的地方。浙江大学计算机系的研究人员开发了一种基于WSN网络的无线水表系统，能够实现水表的自动抄录。复旦大学、电子科技大学等单位研制了基于WSN网络的智能楼宇系统，其典型结构包括了照明控制、警报门禁，以及家电控制的PC系统。各部件自治组网，最终由PC机将信息发布在互联网上。人们可以通过互联网终端对家庭状况实施监测。
WSN在应用领域的发展可谓方兴未艾，要想进一步推进该技术的发展，让其更好为社会和人们的生活服务，不仅需要研究人员开展广泛的应用系统研究，更需要国家、地区，以及优质企业在各个层面上的大力推动和支持。
第四章无线传感器网络的定义和特点
无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者，Jason Hill博士把WSN定义为：Sensing＋CPU＋Radio＝Thousands of potential application。
哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN定义为：WSN是由一组传感器节点以自组织的方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。从硬件上看，WSN节点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据收发单元以及小型电池单元组成，通常尺寸很小，具有低成本、低功耗、多功能等特点；从软件上看，它借助于节点中内置传感器有效探测所处区域的温度、湿度、光强度、压力等环境参数以及待测对象的电压、电流等物理参数，并通过无线网络将探测信息传送到数据汇聚中心进行处理、分析和转发。
WSN与传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆成本，在传感器节点端即合并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。
无线传感器网络具有以下特点：
（1）硬件资源有限
WSN节点采用嵌入式处理器和存储器，计算能力和存储能力十分有限。所以，需要解决如何在有限计算能力的条件下进行协作分布式信息处理的难题。
（2）电源容量有限
为了测量真实世界的具体值,各个节点会密集地分布于待测区域内,人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量,或者自己从外汲取能量（太阳能）。当自身携带的电池的能量耗尽，往往被废弃，甚至造成网络的中断。所以，任何WSN技术和协议的研究都要以节能为前提。
（3）无中心
在无线传感器网络中,所有节点的地位都是平等的,没有预先指定的中心, 是一个对等式网络。各节点通过分布式算法来相互协调,在无人值守的情况下,节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心,网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。节点可以随时加入或离开网络，任何节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
（4）自组织
网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
（5）多跳（Multi-hop）路由
WSN节点通信能力有限，覆盖范围只有几十到几百米，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。WSN中的多跳路由是由普通网络节点完成的。
（6）动态拓扑
WSN是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽
或其他故障，退出网络运行；也可能由于工作的需要而被添加到网络中。这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
（7）节点数量众多，分布密集
WSN节点数量大、分布范围广，难于维护甚至不可维护。所以，需要解决如何提高传感器网络的软、硬件健壮性和容错性。
（8）传输能力的有限性
无线传感器网络通过无线电波进行数据传输,虽然省去了布线的烦恼,但是相对于有线网络,低带宽则成为它的天生缺陷。同时,信号之间还存在相互干扰,信号自身也在不断地衰减,诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大,这个缺点还是能忍受的。
（9）安全性的问题
无线信道、有限的能量,分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此,安全性在网络的设计中至关重要。
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
智能远程抄表系统 解决方案 西安沃泰科技有限公司 2017年8月 目录
1.概述 1.1.项目背景 随着社会经济化的不断发展，和国家推行的一户一表制度的逐步落实，用户水表的安装数量成几十倍增长,给抄表计费工作增加了极重的工作量。这对于传统的人工抄表方式而言，抄表工作人员劳动强大日益增加，必将带来极大的人工成本压力和管理压力。而且，人工抄表过程中不可避免地会出现少抄、错抄、估抄、飞抄、漏抄、人情抄等情况，为管理工作带来额外的负担。 采用远程智能抄表系统进行自动抄表计费,不仅可节省大量人力,同时也提高了抄表
的准确度,还能避免入室抄表给用户带来的诸多不便和安全隐患。水量实时监测系统软件，可实现用户水表远程智能抄表和自动计费功能，同时，利用现代信息技术，实现水量信息数据的科学存储、高效管理。 1.2.设计依据 1.2.1.法律法规 1.《中华人民共和国水法》（中华人民共和国主席令2002年第74号）； 2.《中华人民共和国水污染防治法》（2008年修订）； 3.《中华人民共和国水文条例》（国务院令第496号）； 4.《中华人民共和国环境影响评价法》（中华人民共和国主席令第77号）； 5.《取水许可和水资源费征收管理条例》（中华人民共和国国务院令2006年第460号）； 6.《中华人民共和国河道管理条例》（国务院令第3号发布）； 7.《建设项目环境保护管理条例》（中华人民共和国国务院令第253号）； 8.《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发[2011]1号） 9.《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发[2012]3号） 10.《水量分配暂行办法》（中华人民共和国水利部令2007年第32号）； 11.《取水许可管理办法》（水利部令2008年第34号）； 12.《建设项目水资源论证管理办法》（水利部令2002年第15号）； 13.《入河排污口监督管理办法》（中华人民共和国水利部令第22号2004年10月）； 14.《水资源费征收使用管理办法》（财综[2008]79号）； 1.2.2.标准规范 1.《取水许可技术考核与管理通则》（GB/T17367-1998）； 2.《计算机软件开发规范》(GBJ566-88)； 3.《基础水文数据库表结构及标识符标准》（SL324-2005）； 4.《水资源监控管理数据库表结构及标识符标准》（SL380-2007）； 5.《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2003）；
毕业设计 设计题目：传感器电路设计
目录 1. 引言 1 2. 溶解氧传感器简介 1 3.信号输入部分电路 4 3.1 电源滤波电路图 4 3.2 信号放大电路 5 3.2.1信号放大电路图 5 3.3 AD623放大器简介 6 3.3.1AD623放大器的特点 6 3.3.2AD623放大器的工作原理 6 4 单片机电路7 4.1 单片机电源电路图8 4.2 89LPC925芯片简介8 4.2.1 P89PLC925芯片主要功能8 4.2.2 P89PLC925的低功耗选择11 4.2.3 P89PLC925的极限参数11 4.2.4 P89PLC925芯片管脚图11 5.MiniICP下载线的电路连接13 6.PCB板的绘制13 7.程序流程14 8. 总结16 参考文献16
传感器电路设计 摘要：溶解氧数字化传感器是应用单片机控制的智能化传感器，它可以对液体中溶解氧 的含量进行准确的测量。本设计从总体上介绍了溶解氧数字化传感器的工作原理，着重介 绍了电路元器件的选取以及输入信号的放大和P89LPC925芯片的工作原理，利用P89LPC925 芯片实现对溶解氧浓度的准确测量。 关键词：溶解氧传感器；P89LPC925;AD623 The design of the dissolved oxygen sensor (College of Physics and Electronic Engineering, Electrical Engineering and Its Automation, Class2 Grade2003, 0323110235) Abstract:Dissolved oxygen digital sensor is a king of intelligent sensor which use single-chip computer to control, it could measure the oxygen dissolved in liquid accurately. This design introduces the work principle of dissolved oxygen digital sensor, it introduces the selection of the circuit components and amplification of input signals and the work principle of P89LPC925 chip, P89LPC925 chip using the dissolved oxygen concentration on the measurement accuracy. Key Words: dissolved oxygen sensor; P89LPC925; AD623 1 引言 氧是维持人类生命活动必不可少的物质，它与人类的生存息息相关。氧也是与化学、生化反应、物理现象最密切的一种化学元素，无论是在工业、农业、能源、交通、医疗、生态环境等各个方面都有重要作用。特别是在水产养殖中，水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响。缺溶氧（溶解氧低于4mg/L）时将导致水生物窒息死亡；低溶氧导致水生物生长缓慢,增重率低而饵料系数高，对疾病的抵抗能力发病率高,生物的生长受到限制；高溶氧时某些鱼类幼体可能会出现气泡病。因此溶解氧浓度的精确测量显得尤为重要。 2 溶解氧传感器简介 溶解氧是溶解在水中的分子态氧，该定义是可查资料[1]-[4]，随着科技和经济的发展，溶解氧测量已从水介质延伸到了非水液体介质，如丙酮、苯、氯苯、环乙烷、甲醇、正辛烷。分布方式有水平分布和垂直分布两种.溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。
1 绪论 1.1 课题背景和研究意义 无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是集成化微型传感器，这些微型传感器具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能。无线传感器网络就是由成千上万的传感器节点通过自组织方式构成的网络，它通过这些传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，使用户完全掌握监测区域的情况并做出反应[1]。 无线传感器网络的自组织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，所以传感器网络非常适合应用于恶劣的战场环境，包括监控我军兵力、装备和物资状态；监视冲突区域，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标；评估损失，侦察和探测核、生物及化学攻击等。在战场上，铺设的传感器将采集相应的信息，并通过汇聚节点将数据送至数据处理中心，再转发到指挥部，最后融合来自各战场的数据，形成我军完备的战区态势图。也可以更隐蔽的方式近距离地观察敌方的布防，或直接将传感器节点撒向敌方阵地，在敌方还未来得及反应时迅速收集有利于作战的信息。在生物和化学战中，利用传感器网络，可及时、准确地探测爆炸中心，这会为我军提供宝贵的反应时间，从而最大可能地减小伤亡。 无线传感器网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT 热点技术。如果说因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式，那么无线传感器网络则将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式[2][3]。无线传感器网络是新兴的下一代传感器网络，最早的代表性论述出现在1999年，题为“传感器走向无线时代”。随后在美国的移动计算和网络国际会议上，提出了无线传感器网络是下一个世纪面临的发展机遇。2003年，美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时，无线传感器网络被列为第一项未来新兴技术。同年，美国《商业周刊》又在其“未来技术专版”中发表文章指出，传感器网络是全球未来四大高技术产业之一，将掀起新的的产业浪潮。美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发展，将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变
智能电网中远程抄表系统设计 电力，是国民生产生活中必需的资源，在当今社会，工业发展与居民常规生活离不开电力资源，因此电力在整个社会进步，人类文明发展有着举足轻重的作用。科学发展进步，电力资源的数据采集也在技术上得到了革新，远程抄表越来越受到重视。文中通过对相关数据的分析和对比，具体论述了远程抄表系统在智能电网中的设计与实现。 标签：远程抄表;系统;数据分析 一、前言 电力自动化管理系统关系着国民经济持续健康发展与企业用电需求的增长，多方面的电力日益需求增加与供给不足的矛盾逐渐突显出来。现如今，随着科学的发展，时代的进步，更加先进的计算机技术与网络通信技术呈现在人们的视野中，电力自动化管理系统建立了一套高效，客观，稳定的电力自动化管理平台。包括电能计量，预付费控制，自动抄表，配电监控，负载监控，电源检测，线损计算，这些可以为供电企业的运营和生产管理提供可靠的决策依据。电力自动化系统，同时满足了生产管理与运营管理的要求，在用电功耗上节省了大量的电力资源，拥有极高的社会效益与经济效益，市场前景广阔。 二、电力管理系统中抄表工作存在的问题及其缺陷 巡查时间与巡查场地规模有关，现在小区越来越大，厂区越来越广，巡查范围内的配电设备数量也随之增加，因此，人工抄表的数据量增加，抄表的时间也随之增加，抄表的难度也增大。人工抄表是最具有传统的数据统计方式，目前来讲也是效率较低的一种方式，人工抄表出现抄错的概率较高，并且电表的数据量很大，无法迅速读取所有数据，并精准快速的计算出电能的相关内容。由于采用人工抄表，抄表的数据信息滞后，实时性较差，最后得到结果并加以评估也会滞后，数据没有反应当前的状态，这也给能源管理造成一定的负面问题。使得企业各部门电量考核滞后，在能源管理上产生比较大的问题。人工抄表巡回时间长，工作效率低下，统计速度慢、计算的结果不精准等问题直接影响管理部门的经济效益等工作。人工抄表需要大量的工作人员，设备越多，抄表员与管理员也越多，因此直接影响着企业的开销制约着生产的发展。 三、解决方案 对于智能电网与电网电力管理系统建设，为了改善上述的各种问题缺陷，同时与智能电网进一步的接轨，现有电网的建设工作是当务之急，自动抄表系统具有很强的优势，这也是电力管理系统的不可缺少的一部分。但是，理想与现实之间存在着一定的差距，目前自动抄表系统多以有线抄表为主，有线抄表的成功率在92%以上，这个成功率对于现实意义并不大，许多企业电力管理部门都将其视为“心脏病”，所以抄表人员还需要对未能成功获取抄表数据的电表进行手动抄
目录 一．概述 (1) 二．生物传感器的基本原理、分类及特点 (1) 1.生物传感器的基本原理 (1) 2.生物传感器的分类 (1) 3.生物传感器的特点 (1) 三．几种典型的生物传感器 (2) 1.酶传感器 (2) 2.微生物传感器 (2) （1）呼吸机能型微生物传感器 (3) （2）代谢机能型微生物传感器 (3) 3.免疫传感器 (3) 4.生物组织传感器 (4) 5.半导体生物传感器 (4) （1）酶光敏二极管 (5) （2）酶FET (5) 四．生物传感器应用 (5) 五．生物传感器发展前景 (6) 参考文献 (8)
一．概述 20世纪70年代以来，生物医学工程迅猛发展，作为检测生物体内化学成分的各种生物传感器的不断出现。60年代中期起，首先利用酶的催化作用和它的催化专一性开发了酶传感器，并达到实用阶段。70年代又研制出微生物传感器、免疫传感器等。80年代以来，生物传感器的概念得到公认，作为传感器的一个分支它从化学传感器中独立出来，并且得到了发展，使生物工程与半导体技术相结合，进入了生物电子学传感器时代。生物传感器在发酵工艺、环境检测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。随着社会的进一步信息化，生物传感器必将获得越来越广泛的应用。 二．生物传感器的基本原理、分类及特点 1.生物传感器的基本原理 生物传感器的基本原理是待测物质与分子识别原件特异性结合，发生生物化学反应，产生的生物学信息通过信号转换器转化为可以定量转化的电、光等信号，再经仪表放大和输出，从而达到分析检测的目的。生物传感器由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等物质）。 2.生物传感器的分类 1.根据生物传感器中分子识别即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。显而易见，所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2.根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生物电极传感器，半导体生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 3.以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲合型生物传感器。 3.生物传感器的特点 1.采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，
目录 摘要 ......................................................................................... I Abstract ................................................................................... II 第一章前言 . (1) 1.1 研究目的和意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.3 研究内容 (1) 第二章无线传感器网络 (2) 2.1 无线传感器网络及其特点 (2) 2.2 无线传感器的拓扑结构 (3) 2.3 无线传感器网络的应用 (4) 第三章无线传感器网络通信协议概述 (6) 第四章路由协议 (8) 4.1路由协议的分类 (8) 4.2典型路由协议的比较 (13) 4.2路由协议下一步研究方向 (14) 第五章 MAC协议 (15) 5.1 MAC协议研究进展 (15) 5.2 MAC协议的主要问题 (15) 5.3 MAC协议的分类 (18) 5.4 MAC协议的分析和比较 (18) 5.5 MAC协议下一步研究方向 (27) 第六章总结和展望 (28) 致谢 ...............................................................错误！未定义书签。参考文献 (30)
摘要 随着无线通信技术、低功耗处理器和芯片集成工艺的飞速发展，无线传感器网络应运而生了。由于其成本低、适应性强，功能强大等特点，无线传感器网络（WSNs）在军事、环保、生产、医药和智能空间等领域都具有广阔的应用前景，其通信协议研究面临许多新的挑战。本文着重分析了路由协议和MAC协议两大网络协议的分类，并提出未来的研究方向。 关键词：无线传感器网络，通信协议，路由协议，MAC协议
智能电表远程抄表通讯系统解决方案 在线讲座：线路驱动器NCS5650在智能电表PLC中的应用 电力线载波通讯(PLC)已经被很多国家采用作为智能电表的通讯方式，信号发送部分的线路驱动器是其重要的部分，要求实现多阶低通滤波，信号放大和必要的保护功能。安森美半导体NCS5650可以实现上述功能，独特的 2 A 驱动能力保证在很低电力线阻抗时也可以有效的通讯，集成双运放可以实现4阶低通滤波，减少器件数量，节省成本. 随时随地点播观看>>> 相关技术资料下载： 如何进行NCS5650散热设计？ 相关主题在线讲座 PLC Modem在智能电表自动远程抄表中的应用 会议详情：电表的自动远程抄录（AMR）是实现智能电网的重要组成部分。PLC技术因为不需要额外布线以及相对较低的成本，广泛应用于AMR系统。其中，采用S- FSK调制方式遵循IEC61334标准建立的AMR系统更是兼顾了高效、可靠的数据通讯与较低的设备及安装费用。 精彩问答 Q:电源线的质量对plc信号的传输有多大影响？ A: 电力线的衰减特性、阻抗变化以及噪声干扰对PLC信号有很大影响...... Q:智能电网目前在国内的应用情况如何？安森美的技术方案的优势在哪里？ A: 许多地区已陆续部署或试点安装远程费控的智能电表。安森美半导体的方案简单易用、采用自适应路由算法，在市场上已有超过8年可靠应用...... Q:通过PLC技术传输数据会不会增加电力线的辐射? A: 完全有可能，欧洲电工委员会为此有严格的规范限制高频注入。比如讲稿中提到的标准EN50065...... Q:PLC方案的误码率如何？ A: 详细的误码率规定，您可以查阅IEC61334-5-1文本的开始章节...... Q:是否在同一时间，电力线上应该只有一个主设备在发送？ A: IEC61334-5-1 S-FSK系统是这样的；不同系统可以采用不同的载波来避开干扰；AMIS-49587系统可以自动识别相差，也就是三相节点可以接入同一系统，不存在相间干扰了......
《检测与转换技术》结课论文 班级：电力系统8班 学号：13230801 姓名：白智扬
现代传感器应用技术 传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。改革开放20多年来，我国的传感器技术及其产业取得了长足进步，主要表现在：一是建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地；二是MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点；三是在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格的新产品；四是初步建立了敏感元件与传感器产业，2000年总产量超过13亿只，品种规格已有近6000种，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。因为传感器所涉及的内容很多，而我所学的知识有有限，所以本文仅就电感式传感器的原理及应用做一下简单的介绍。电感式传感器（inductance type transducer）是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式传感器具有以下优缺点： （1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。 （3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。因为知识水平有限，本文主要对自感式和电感式传感器做一个详细的介绍。 1.1自感式传感器的工作原理：
泡沫液位传感器课程设计 摘要：泡沫是一种特殊的两相流形态，其力学、热学、光学等多种性能均与单相气体或液体有很大区别，由于泡沫的形成机理多样、性质变化复杂，至今尚无完善的研究理论体系，泡沫的液位测量在国内外也是一个空白，本文主要设计了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示，一种基于传热原理的测量泡沫液位的传感器，介绍了传感器的构造和原理，以及测量误差和动态响应的计算分析。 关键词：泡沫；液位检测；传感器；两相流； Abstract：The foam is a special phase com pared w ith liqu id and gas．It ha s m any dif f erent cha r acters in m ech anics，therm oties，photology and soon，For different methods to generate fo amsand its special mechanism，even today there have not created a perfect theory system to deal with foam mediums．Foam level meas urement is also nearly to be all unreachable field by now．A kind of foam level sensor based on thermoties theory has be endeveloped，Introduces its structure 、principle 、analyses error and dynam icresponse of sensor． Key Words ： Foam ；Level Detecting ；Sensor；8051Single chip microcomputer；
实习报告 实习目的与任务： 本次实习是研究基于S-MAC的无线传感器网络MAC协议的分析与优化。了解S-MAC协议及其相关应用方向和基本性能，以求对SMAC协议有一个全面的认识，为毕业的开展打下良好的认识基础和知识储备，并对该方向研究的可行性进行评估，以期在毕业设计时能够有的放矢，把握好方向。 实习单位： 河南理工大学 实习内容： 主要是在图书馆查询相关知识，二十多天的辛劳成果，现归纳如下： 无线传感器网络(WSN)技术是指将传感器技术、自动控制技术、数据网络传输、储存、处理与分析技术集成的现代信息技术(宫鹏, 2007)。WSN 由具备记忆能力的存储器、处理器、传感器、无线通讯和电池等硬件组成。在环境监测中应用WSN 是遥感技术的新的生长点。Whelan 等(2008)把无线传感器网络在环境监测中的应用称为大尺度遥感。在环境应用中, 无线传感器网络和有线网络结合被称为环境传感器网络或生态传感器网络(ESNs)(Rundel等, 2009)。对科学索引网(ISI Web of Science)搜索发现, 过去10 多年来, 有关无线传感器网络的论文急剧增多。1998－2001 年仅发表13 篇, 但是2002－2005 年成倍增长, 到2006－2007 年每年发表400 多篇, 2008 年发表587 篇。到2009 年6 月初, 已经发表290 余篇。《商业周刊》把WSN 技术做为21 世纪21 项最重要的技术之一(Evans 等, 2008)。WSN 的传感器一般与小型计算机和无线发送装置集于一体, 称作网络传感器节点。每个节点可以挂接机械的、热、生物、化学、光学和磁力传感器。一般置于观测对象的附近, 或与观测对象直接接触, 甚至埋于感兴趣观测对象中。获得关于观测对象的图像、声音、气味、震动等物理、化学、生物学特性。人们通过手机、因特网等无线通讯技术控制传感器开启或关闭, 获得各种数据, 对所获数据进行显示、储存或分析, 并通过网络传输到数据收集中心。它的发展及其广泛应用主要归因于传感器技术的微型化、智能化、廉价性和数据无线传输的可能性。网络传感器节点置于野外, 自己就能寻找附近的同类传感器网络节点, 实现相互间的网络通讯, 指令和数据传输, 并自动构建网络拓扑。其中之一不工作后, 节点间可以自动跳接到其
毕业设计(论文) 项目名称传感器技术在农业中的应用
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
摘要 随着计算机辅助设计技术（CAD）、微机电系统（MEMS）技术、光纤技术和信息技术的发展，获取各种信息的传感器已经成为各个应用领域，特别是自动检测、自动控制系统中不可缺少的重要技术工具，越来越成为信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。因此，在当今信息时代掌握传感器技术尤为重要。本文简述了传感器在机电一体化系统中的作用及其地位，也讲述了在机电一体化中常用传感器的类型、特点、结构及用途等，还介绍了在机电一体化中传感器的选择指标以及在以后的发展。 关键词：传感器，机电一体化
目录 前言 一、传感器的定义与组成 (4) 二、传感器在机电一体化技术中的地位及作用 (4) 三、常用传感器的类型、特点、结构及用途 (5) 3.1电阻式传感器 (5) 3.2电容式传感器 (5) 3.3电感式传感器 (6) 3.4压电式传感器 (6) 四、机电一体化系统中传感器的选择 (7) 五、机电一体化系统中常用传感器的发展 (8) 5.1传感器的微型化 (8) 5.2传感器的智能化 (9) 六、结论 七、参考文献 八、谢辞
前言 传感器作为机电一体化技术中不可缺少的部分，作为一名机电一体化专业的学生，我们必须了解传感器的在机电一体化技术中所扮演的角色，了解传感器的分类、组成、功能等。了解和学习传感器技术对于我们今后的学习和工作都有很大的帮助。传感器作为信息集训的一脉正在越来越广泛的普及及发展到我国的各行各业各个领域，其中为使我国从劳动密集型向技术型转化，必须利用其信息技术，即传感器技术，使传感器在工业自动化，农业国防军工，能源交通，家用电器等应用领域均有其开发市场。在我国尤以传感器技术的潜力最大。应用方面主要用于化学方面、环境保护方面、生物工程方面以及医疗卫生方面等等。
基于无线传感器的振动检测毕业论文目录 摘要........................................................... I Abstract....................................................... I I 目录........................................................ I II 1 绪论 (1) 1.1 选题意义 (1) 1.2 技术背景 (2) 1.3 本文工作 (2) 2 系统设计 (4) 2.1 需求分析 (4) 2.2 硬件结构 (5) 2.3 软件结构 (8) 2.4 功能流程 (16) 3 关键技术 (17) 3.1 振动数据采集 (17) 3.2 XMesh网络协议 (19) 3.3 数据处理 (22) 3.4 数据格式转换 (23) 4 测试 (25)
5 结论 (27) 致谢 (28) 参考文献 (29) 1 绪论 1.1 选题意义 当代社会的工业生产中，设备的机械化，自动化，信息化，智能化程度都日新月异的发展和进步着。设备规模越来越大，结构越来越复杂，功能越来越多，性能越来越高；这极大地提高了生产效率，改变了人们的生活方式。同时这些设备一旦产生故障也将造成重大的经济损失，有时还会带来人员伤亡和严重的环境污染。 传统的维护方式是出了故障再修理或者定期检修，但是现代工业体系中的设备往往具备大型化，连续化，高速化，自动化的特性[1]。一旦产生故障就会使整条生产线停顿，甚至对生产设备造成严重损伤，由此带来的经济损失将是不可承受的。而传统的定期检测需要大量技术娴熟经验丰富的技术员，但是此种方式往往带来检修过剩及生产线的不必要停顿。这将给企业带来额外的损失和经济负担，同时此种方法并不能及时发现机械故障。因此基于传感器的即时
1. 引言 1.1 温室控制系统设计背景 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如:空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚的温度和湿度参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚温度、湿度，使大棚形成有利于蔬菜，水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节[1]。 影响作物生长发育的环境条件主要包括:温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤等。所有这些环境条件之间是相互作用、相互联系、相互耦合的，某个控制变量发生改变，会影响其它控制变量的变化。作物的生长发育是所有这些环境条件综合作用的结果。温度和湿度一直是人类关注的对象，这两种环境因素时刻影响着人们的生产和生活，下面主要就温度和湿度对作物的影响进行简略说明。
《传感器原理与应用》课程论文 学院：__ 信息工程学院__ ______ 专业：____电子信息工程_________ 班级：____14级电子3班_________ 学生姓名：______李帅杰_____________ 学号：____1405160223___________ 指导教师：祝开艳___________ 2016年10月26日
常见传感器在智能手机中的应用 摘要: 随着科技的发展，智能手机已逐渐取代老式手机，成为一种集各种功能于一体的便携式电子设备。本文对智能手机中的几种常用传感器的工作原理及应用进行了分析，主要有重力传感器、红外线传感器、温度传感器、距离传感器、......等。 关键词：智能手机，距离传感器，重力传感器，移动互联网（3~5个关键词） 1. 引言 介绍背景知识和研究现状 智能手机近年来占据了人类越来越多的生活领域，随着技术的发展，智能手机所能提供给我们的功能越来越强大。从硬件角度来说，手机中传感器技术的大量应用对于手机功能的爆发式成长功不可没。 传感器在手机中的应用并非智能机时代的新鲜事物，从手机诞生之日起，它就是一个将声音信号和无线电信号相互转化的传感设备，在功能机时代手机最重要的配置：摄像头，也算是一个传感设备。到了智能机时代，为了适应软件应用的需求，越来越多的传感器被镶嵌在手机当中，手机的功能也越来越强大。 2. 距离传感器的原理及应用 结合图（原理框图、实物图或电路图等）进行说明。 距离传感器又叫位移传感器，距离传感器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中，这样便于它的工作。当用户在接听或拨打电话时，将手机靠近头部，距离传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭，拿开时再度点亮背景灯，这样更方便用户操作也更为节省电量。 原理：利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同，分为光学式位
摘要 随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。 本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。并且广泛应用的RS-485电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。 该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。 关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485
Abstract With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management.Automatic meter reading system(AMRS)has a possibility to be put into reality.Especially for the well-to-do uptown,the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading,measuring and charging with computer.This article aims at the existing problems.Thus,I designed an automatic meter reading system of calorie.The strong point of this system is:lows cost,precise measuring,stable working,and easy to install and maintain. The article gives an all-round design of this system.It expatiates on detail designs of data capturing and collecting,data communication network and mode.In this thesis,about the hardware,a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given.And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485electric interface as communication means.The software,we give the program of impulse collection、communication、display and so on.At the same time,the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented. This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing,can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management. Keyword:Remote meter reading;Data-communication;AT89C51;RS-485
学士学位论文 无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真 ——质心算法的Matlab仿真 姓名： 学号： 院系： 专业：通信工程 指导教师：
申请学位：工学学士 二○一四年三月
学位论文原创性声明 本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：年月日 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于： 1、□，在_________年解密后适用本授权书。 2、不□。 （请在以上相应方框打“√”）
作者签名：年月日
无线传感器网络节点定位算法的Matlab仿真 以达 （师学院通信工程系, 653100） 【摘要】无线传感器网络集成了传感器技术、微机电技术、现代网络和无线通信技术，已成为当前IT领域研究的热点之一。由于其具有网络自组织、覆盖广以及高容错性等固有优点以及组网成本低、构建灵活、方便等特点，使得无线传感器网络在军事、民用等领域应用广泛。节点定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一，节点自身的正确定位是提供监测事件位置信息的前提。本文研究了无线传感器网络节点定位算法的原理、分类和难点，分析研究了不同定位算法的原理并比较了他们优缺点。针对无线传感器网络节点定位技术进行了系统研究，提出了一系列解决无线传感器网络节点定位问题的方法,并结合科研及实际需要进行学习和研究。最后，本文设计实现了无线传感器网络定位应用系统基于Matlab进行了仿真实验。 【关键词】无线传感器网络；质心算法；节点定位；Matlab Abstract: Wireless sensor network integrated sensor technology, MEMS technology, modern networking and wireless communications technologies, IT has become one of the hot areas of current research. Because of its self-organizing network, the inherent advantages of wide coverage and high fault tolerance and low cost network, build flexible, and convenient, making wireless sensor networks are widely used in military and civilian fields. Node positioning technology is a key enabling technology for wireless sensor network node itself correctly positioned to provide