无线传感器网络技术及应用(熊茂华 熊昕)十
无线传感器网络技术原理及应用第6章ppt课件
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
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3. MC1322X系列 MC13224是MC1322X系列的典型代表，是飞思卡尔公 司研发的第三代Zigbee解决方案。它集成了完整低功耗 2.4GHz无线电收发器，基于32位ARM7核的MCU，是高密 度低元件数IEEE802.15.4综合解决方案，能实现点对点连 接和完整的Zigbee网状网络。 MC13224支持国际802.15.4标准以及ZigBee、 ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准，提供了优秀的接收器灵 敏度和健壮的抗干扰性，具有多种供电模式，以及一套常 用的外设集(包括2个高速UART、12位ADC和64个通用 GPIO、4个定时器、I2C等)。
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2) 时钟和电源管理 数字内核和外设由一个1.8V低差稳压器供电。另外， CC253X系列芯片包括一个电源管理功能，可以实现使用不 同供电模式，用于延长电池的寿命，有利于低功耗运行。 3) 外设 CC253X系列芯片有许多不同的外设，允许应用程序设 计者开发先进的应用。这些外设包括调试接口、I/O控制器、 两个8位的定时器、一个16位的定时器、一个MAC定时器、 ADC和AES协处理器、看门狗电路、两个串口和USB(仅限 于CC2531)。
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6.2 应用系统组成
Zigbee是一种短距离的无线通信技术，其应用系统由 硬件和软件组成。本节将详细讲解比较常见的Zigbee芯片 及Zigbee协议栈。
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无线传感器网络技术及其应用
无线传感器网络技术及其应用无线传感器网络技术可以用于许多领域和应用，如环境监测、物流管理、智能农业、医疗健康、智能家居等。
在环境监测方面，可以通过部署多个传感器节点来实现对大气污染、水质监测、地震监测等方面的监测工作。
在物流管理方面，可以利用传感器网络实现对货物的实时定位和温湿度监测，提高物流运输的效率和安全。
在智能农业方面，可以利用传感器网络实现对土壤湿度、作物生长状况等参数的实时监测，帮助农民实现精准农业，提高农业生产的效率和质量。
在医疗健康方面，可以利用传感器网络实现对患者生命体征的实时监测和远程诊断，提高医疗服务的效率和质量。
在智能家居方面，可以利用传感器网络实现对家庭环境的实时监测和智能控制，提高家居生活的舒适性和安全性。
总的来说，无线传感器网络技术具有较高的灵活性和可扩展性，可以广泛应用于各种领域，为人们的生产生活带来便利和智能化。
随着科技的不断发展和进步，无线传感器网络技术也将在未来得到更广泛的应用和推广。
由于无线传感器网络技术的广泛应用，人们对其性能和功能要求也越来越高。
未来，随着技术的不断创新和发展，无线传感器网络技术将朝着更智能、更高效、更可靠的方向发展。
首先，随着人工智能和大数据分析技术的不断成熟和普及，无线传感器网络技术将更加注重数据处理和分析的能力。
传感器网络将能够实现对海量数据的实时采集和处理，并通过人工智能算法进行分析和挖掘，从而提供更加精确和有用的信息。
这将帮助用户更好地理解环境的变化，做出更科学的决策。
其次，随着物联网技术的发展和应用，无线传感器网络将更加注重互联互通的能力。
传感器节点之间能够更加智能地协同工作，实现信息的共享和互相协助，从而提高整个网络的效率和性能。
例如，在智能家居领域，各类智能设备如智能门锁、智能灯具、智能家电等可以通过无线传感器网络实现互联互通，通过数据交换实现智能化的控制和管理。
第三，随着能源技术的进步，无线传感器网络将更加注重节能和低功耗。
无线传感器网络技术在气象监测中的应用研究
无线传感器网络技术在气象监测中的应用研究一、引言随着科技的不断发展，无线传感器网络技术在各个领域得到了广泛的应用。
其中，在气象监测领域，无线传感器网络技术的应用也成为了一种趋势。
本文将探讨无线传感器网络技术在气象监测中的具体应用和研究。
二、无线传感器网络技术简介无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由多个分布在特定区域的无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点通过无线通信相互连接，协同工作，实现对环境的感知、数据采集和共享。
无线传感器网络技术具有自组织、自适应、自修复等特点，能够实时感知和监测环境信息。
三、气象监测中的应用需求气象监测是人类活动中至关重要的领域之一。
了解和预测天气变化对于农业、交通、生命安全等方面都具有重要意义。
传统的气象监测方法往往需要人力、物力大量投入，且覆盖范围有限、时间上有延迟。
因此，需要开发一种新的气象监测方法，使其具备实时、准确、全面的特点。
四、无线传感器网络技术在气象监测中的应用研究1. 节点部署策略的研究在气象监测中，节点的部署策略对于监测结果的准确性具有重要影响。
研究人员通过分析气象监测的特点和需求，提出了各种节点部署策略，包括规则部署、随机部署、集中部署等，以实现全面且准确的数据采集。
2. 节点功耗管理的研究在无线传感器网络技术中，节点的能量是有限的，因此对于节点的功耗管理是一个重要的研究方向。
在气象监测中，研究人员通过优化算法和动态调整方法，实现节点的节能管理，延长节点的使用寿命，提高系统的可靠性。
3. 数据采集与处理的研究无线传感器网络技术在气象监测中，主要通过节点对环境的感知和数据采集来实现。
因此，研究人员对于数据采集和处理方法进行了深入研究。
通过引入分布式数据处理算法和数据融合技术，可以实现对环境的全方位监测和准确预测。
4. 网络通信和拓扑结构的研究在气象监测中，无线传感器网络的网络通信和拓扑结构对于数据的传输和协同工作起着至关重要的作用。
无线传感器网络概述
无线网络
利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网
（WLAN），与有线网络的用途十分类似。最大的不同在于 传输媒介的不同。利用无线电技术取代网线，可以和有线网 络互为备份。
无线传感器网络的概念
无线传感器网络的概念并不统一 国内外比较流行的无线传感器网络的解释主要包括以
下四种。
无线传感器网络的概念
通信技术和分布式信息处理技术等前沿科技。
它将逻辑上的信息世界和真实的物理世界紧密地结合起来，
从而实现了无处不在的计算模式，最终实现物理世界、计算 世界及人类社会三元世界的连通。
概述
计算机网络
地理位置不同的，具有独立功能的多台计算机及其外部设备
通过通信链路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件以 及网络通信协议的管理和协调下实现资源共享和信息传递的 计算机系统。
解释一: 无线传感器网络是由若干具有无线通信能力的传感节
点自组织构成的网络。
它起源于1978年美国国防部高级研究计划局资助卡耐基梅隆
大学进行分布式传感器网络的研究项目，由美国军方提出。
当时没有考虑互联网及智能计算等技术的支持，强调无线传 感器网络是由节点组成的小规模自组织网络。
无线传感器网络的概念
可以实现两种通信协议栈之间的通信协议转换 可以发布基站管理设备的检测任务 并把收集的传感数据转发到外部网络中。
无线传感器网络的体系结构
管理节点
管理节点一般即为普通的计算机系统
充当无线传感器网络服务器的角色 通过与传感器汇聚节点的信息传递来监控整个网络的数据和状态
无线传感器网络技术体系(1)
无线传感器网络的体系结构
传感器节点
无线传感器网络技术与应用 第2版课件完整版
◼ Wi-Fi ◼ Blue Tooth ◼ WiMAX ◼ WCDMA
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◼ 三、数据链路层
◼ MAC层位于物理层之上，负责把物理层的“0”、“1” 比特流组建成帧，并通过帧尾部的错误校验信息进行错 误校验；提供对共享介质的访问方法，包括以太网的带 冲 突 检 测 的 载 波 侦 听 多 路 访 问 （ CSMA/CD ） 、 令 牌 环 （Token Ring）、光纤分布式数据接口（FDDI）等
◼ 基于冗余节点判断的覆盖算法 ◼ 基于不交叉优势集的覆盖算法 ◼ 基于多重k-覆盖算法 ◼ 基于采样点覆盖算法
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◼ 未来的研究方向
• 1）保证能量有效性，从而最大化网络生存时间
仍是覆盖问题研究的一个重点，而且它也是评估 覆盖机制的一个重要指标
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◼ 目标跟踪的关键技术
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◼ 未来的研究方向
• 考虑更实际的探测模型 • 考虑对网络进行分层 • 考虑组成混合型网络 • 考虑移动节点自身的能耗 • 考虑对多目标进行跟踪
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◼ 五、拓扑控制
◼ 在保证一定的网络连通质量和覆盖质量的前提下， 一般以延长网络的生命期为主要目标，通过功率控 制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的通信 链路，兼顾通信干扰、网络延迟、负载均衡、简单 性、可靠性、可扩展性等其他性能，形成一个数据 转发的优化网络拓扑结构
◼ TPSN，无线传感器网络时间同步协议
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◼ FTSP，泛洪时间同步协议
协议 RBS TPSN FTSP
表3-1 定性分析三种经典同步协议
精确性 能量有效性 总体复杂性 扩展性
高
Байду номын сангаас
高
高
好
无线传感器网络技术在信息科学中的应用与发展
无线传感器网络技术在信息科学中的应用与发展随着科技的飞速发展，各行各业对于信息的需求也日益迫切。
在信息科学领域中，无线传感器网络技术正逐渐成为一种重要的应用手段。
本文将从传感器的基本原理出发，探讨无线传感器网络技术在信息科学中的应用和发展。
一、无线传感器网络技术的基本原理无线传感器网络技术是一种由大量分布式传感器节点组成的网络体系结构，通过传感器节点之间的通信协作，实现对环境中各种参数的感知和采集。
传感器节点通常包括传感器、处理器、存储器和通信模块等组件。
传感器负责采集环境参数，处理器负责对采集的参数进行处理和分析，存储器用于存储数据，通信模块负责与其他节点进行通信。
无线传感器网络技术的基本原理主要包括传感器节点的通信协议、能量管理和网络拓扑控制。
通信协议是传感器节点之间进行信息传输和协作的重要手段，能量管理涉及传感器节点的能源消耗和节能措施，网络拓扑控制则涉及节点之间的连接方式和网络结构。
二、无线传感器网络技术在环境监测中的应用无线传感器网络技术的应用范围广泛，其中最为重要的应用之一是环境监测。
传统的环境监测通常依靠人工采集数据，效率低下且成本高昂。
而无线传感器网络技术的出现，使得环境监测变得更加自动化和智能化。
通过在不同区域部署大量的传感器节点，无线传感器网络可以实时监测环境中各种参数的变化，如温度、湿度、气体浓度等。
传感器节点将收集到的数据通过网络传输到数据中心，数据中心对这些数据进行分析和处理，并提供给用户相关的环境信息。
这项技术在气象学、水质监测以及生态研究中都有广泛的应用。
例如，在气象学研究中，通过在不同地区布置传感器节点，可以实时监测气象参数的变化，并及时发布天气预报。
在水质监测方面，传感器节点可以实时监测水体中的化学物质浓度等参数，提供给相关部门及时采取措施。
在生态研究方面，无线传感器网络可以用于监测野生动物的迁徙、繁殖行为等，为生态保护研究提供有力的支持。
三、无线传感器网络技术在智能交通中的应用与发展随着城市化进程的加快和交通压力的不断增长，智能交通系统逐渐成为解决交通拥堵和提高交通效率的重要手段。
无线传感器网络技术与应用
无线传感器网络技术与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由成百上千个分布在广阔空间中的传感器节点构成的网络系统。
每个传感器节点都能够感知环境中的物理信息，并将其通过网络传输到中心节点进行处理和分析。
随着物联网的快速发展，无线传感器网络技术也得到了广泛应用。
本文将探讨无线传感器网络技术的原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、无线传感器网络技术的原理无线传感器网络由若干个传感器节点、中心节点和通信网络组成。
每个传感器节点包含感知单元、处理单元、存储单元和通信单元等关键组成部分。
感知单元负责采集环境信息，处理单元对采集到的数据进行处理和分析，存储单元用于存储数据，通信单元负责与其他节点进行通信。
传感器节点通过无线通信技术将感知到的数据传输到中心节点。
无线传感器网络采用自组织、分散式的工作方式，节点之间通过多跳通信建立起网络连接，中心节点负责整合和管理传感器节点上传的数据。
二、无线传感器网络的应用领域无线传感器网络技术在众多领域中都有广泛的应用。
以下介绍几个典型的应用领域：1. 环境监测无线传感器网络可以实时监测环境中的温度、湿度、空气质量等参数。
在环境保护和生态研究中，可以通过部署大量的传感器节点来监测自然环境的变化，并为科研人员提供准确的数据支持。
2. 智能交通无线传感器网络可以应用于智能交通系统中，实时收集道路交通信息，如车流量、车速等，并通过智能算法做出交通调度和路况预测，提高交通效率和安全性。
3. 农业领域无线传感器网络可以帮助农业生产实现智能化管理。
通过监测土壤湿度、光照强度等关键参数，可以精确地调整灌溉和施肥措施，提高农作物产量和质量。
4. 工业自动化无线传感器网络在工业自动化中起到关键作用。
通过在工厂内部部署大量传感器节点，可以实时监测设备运行状态、温度、压力等参数，及时预警并防止潜在故障，提高生产效率和安全性。
五、无线传感器网络技术的未来发展趋势无线传感器网络技术在未来将继续迎来新的发展机遇和挑战。
一种无线传感器网络的无线充电系统[实用新型专利]
![一种无线传感器网络的无线充电系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2324072d58f5f61fb63666bd.png)
专利名称：一种无线传感器网络的无线充电系统专利类型：实用新型专利
发明人：熊茂华,熊昕
申请号：CN201620781937.1
申请日：20160722
公开号：CN205846797U
公开日：
20161228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本新型涉及一种无线传感器网络的无线充电系统，包括承载盒、导向滑轨、无线传感器、无线传感器数据交换装置、充放电控制电路、应急辅助电池组、无线充电装置及电源供电电路，承载盒包括盒体及盒盖，盒体内设至少一层隔板，充放电控制电路、无线充电装置及应急辅助电池组均通过隔板安装在承载盒内，导向滑轨安装在承载盒上端面，无线传感器、无线传感器数据交换装置均通过导向滑轨滑动安装在承载盒上。
本新型一方面有效的提高了无线传感器网络构成的灵活性和组网作业的便捷性，另一方面有效的改善了无线传感器网络的电能供应模式，提高了无线传感器网络中各无线传感器布局的灵活性和供电的稳定可靠性。
申请人：广州番禺职业技术学院
地址：510000 广东省广州市番禺区沙湾镇青山湖
国籍：CN
代理机构：北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：汤东凤
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无线传感器网络应用技术综述
无线传感器网络应用技术综述本文将对无线传感器网络应用技术进行综述，介绍该技术的定义、原理、发展历程以及在各个领域中的应用情况。
无线传感器网络技术以其独特的优势，如可扩展性、灵活性、自组织性等，在智能家居、智能交通、环境监测等领域发挥着越来越重要的作用。
无线传感器网络技术是一种利用微型传感器节点之间的无线通信技术，通过自组织和多跳接力等方式，实现对环境中各种参数（如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等）进行监测和数据传输的计算机网络系统。
无线传感器网络技术的发展迅速，自20世纪90年代出现以来，已经广泛应用于许多领域。
无线传感器网络技术的应用非常广泛，例如在智能家居领域，可以通过安装温度、湿度、光照等传感器，实现对家居环境的智能控制；在智能交通领域，可以通过在路面上安装传感器节点，实现对交通拥堵的实时监测和预警；在环境监测领域，可以通过在野外或城市中布置各种传感器，实现对空气质量、水质、噪音等环境参数的监测和数据采集。
无线传感器网络技术还可以应用于安全监控、农业物联网、智能医疗等领域。
无线传感器网络技术的优势在于以下几个方面：由于传感器节点体积小、功耗低，可以大量部署，从而实现对环境参数的全方位监测；无线传感器网络具有自组织和多跳接力特性，可以在没有基础设施的情况下进行快速组网和数据传输；无线传感器网络技术具有高度灵活性和可扩展性，可以根据需要随时增加或减少节点数量和监测范围。
然而，无线传感器网络技术也面临一些挑战，如可维护性、网络安全和数据传输等方面的问题。
例如，由于传感器节点的生命周期受到限制，需要定期进行更换和充电，因此需要解决节点的可维护性问题；同时，由于传感器节点之间的通信是无线的，容易受到干扰和攻击，因此需要采取有效的安全措施来保证网络安全；由于传感器节点的处理和存储能力有限，需要优化数据传输协议，以保证数据的实时性和准确性。
未来，随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络技术的应用前景将更加广阔。
无线传感器网络技术在环境监测中的应用与创新
无线传感器网络技术在环境监测中的应用与创新随着科技的不断进步和社会的不断发展，环境问题日益受到重视。
而无线传感器网络技术的出现，为环境监测提供了全新的解决方案。
本文将探讨无线传感器网络技术在环境监测中的应用与创新。
一、无线传感器网络技术概述无线传感器网络技术是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点能够通过无线通信相互连接，以达到数据收集和传输的目的。
在环境监测中，无线传感器网络技术能够实时获取环境中各种参数的数据，并通过无线方式将数据传送到数据中心，进行进一步的分析和处理。
二、无线传感器网络技术在环境监测中的应用1. 大气环境监测无线传感器网络技术在大气环境监测中的应用十分广泛。
传感器节点可以放置在不同的地点，获取空气质量、温度、湿度等参数的数据。
这些数据可以被实时传送到数据中心，进行数据分析和生成相应的报告，以支持环境保护部门的决策。
2. 水环境监测在水环境监测中，无线传感器网络技术能够监测水质、水位、流速等关键参数。
传感器节点可以被布置在水体中的不同位置，通过无线通信方式传送数据。
借助于无线传感器网络技术，环境保护部门可以实时监测水体的状况，发现异常情况并及时采取措施。
3. 土壤环境监测无线传感器网络技术在土壤环境监测中也有重要的应用。
传感器节点可以被埋入土壤中，用于监测土壤的湿度、温度、pH值等参数。
这些数据可以被无线传送到数据中心，用于土壤质量的分析和评估，以及指导农业生产和土壤保护。
三、无线传感器网络技术在环境监测中的创新1. 精确度提升随着无线传感器网络技术的不断创新，传感器节点的精确度得到了显著提升。
现代的传感器节点不仅能够监测基本的环境参数，还能对微量的污染物进行检测和识别。
这为环境监测的精细化管理提供了有力的支撑。
2. 能源效率优化无线传感器网络技术的创新还体现在能源效率的优化上。
通过优化传感器节点的能源消耗，延长其使用寿命，降低了网络能源的负担。
同时，还开发出了一些低功耗的传感器节点，能够利用环境中的能源，减少对外部能源的需求。
电气工程中的无线传感器网络应用
电气工程中的无线传感器网络应用在当今科技飞速发展的时代，电气工程领域不断迎来新的技术突破和创新应用。
其中，无线传感器网络作为一项具有重要影响力的技术，正逐渐在电气工程中发挥着日益显著的作用。
无线传感器网络是由大量分布在监测区域内的微型传感器节点组成的网络系统。
这些节点通过无线通信方式相互连接，能够实时感知、采集和传输环境中的各种数据信息。
在电气工程中，它们为系统的监测、控制和优化提供了强大的支持。
首先，在电力系统中，无线传感器网络可用于智能电网的构建。
智能电网需要对电力的生产、传输和分配进行实时、精确的监测和控制，以确保电力供应的稳定性和可靠性。
通过在变电站、输电线路和配电设备上部署无线传感器节点，可以实时获取电压、电流、功率因数等关键参数。
这些数据的及时传输和分析，有助于快速发现潜在的故障和异常情况，从而提前采取措施进行修复和调整，避免大面积停电事故的发生。
例如，在输电线路的监测中，传感器节点可以检测线路的温度、张力和振动等信息。
当线路温度过高可能导致熔断，或者张力过大可能引发断裂时，传感器能够迅速将异常数据传输到控制中心，以便及时采取断电保护或维修措施。
其次，在工业自动化领域，无线传感器网络也有着广泛的应用。
工厂中的电气设备运行状态监测对于保障生产的连续性和产品质量至关重要。
传统的有线监测方式存在布线复杂、成本高昂和维护困难等问题。
而无线传感器网络则可以轻松地安装在各种设备上，实时监测设备的运行参数，如电机的转速、温度、振动，以及开关柜的电气参数等。
通过对这些数据的分析，可以提前预测设备的故障，安排合理的维护计划，减少设备停机时间，提高生产效率。
再者，在新能源领域，如太阳能和风能发电系统中，无线传感器网络同样发挥着关键作用。
太阳能电池板和风力发电机组通常分布在广阔的区域内，对其进行有效的监测和管理是一个挑战。
利用无线传感器网络，可以实时采集太阳能电池板的输出功率、工作温度，以及风力发电机的转速、叶片角度等数据。
生态环境监测中的无线传感器网络技术研究与应用
生态环境监测中的无线传感器网络技术研究与应用无线传感器网络技术在生态环境监测中的研究与应用引言随着工业化和城市化的不断发展，人类对环境保护的重要性也日益加强。
生态环境监测作为一项关键的环保工作，旨在及时了解环境状况，为环境保护和生态恢复提供科学依据。
无线传感器网络技术作为生态环境监测的新兴工具，具有实时性强、灵活易用、低成本等优点，被广泛运用于环境监测领域。
本文将探讨无线传感器网络技术在生态环境监测中的研究与应用。
一、无线传感器网络技术概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是指由大量的、分布式的、自组织的、无线传感器节点构成的网络系统。
传感器节点具有感知、处理和通信等功能，能够实时采集周围环境的各种物理量，如温度、湿度、光强等。
无线传感器网络技术通过将传感器节点部署于需要监测的区域，实现了对环境信息的全面感知和监测。
二、无线传感器网络技术在生态环境监测中的重要性1. 实时监测生态环境监测需要对各种环境指标进行实时监测，以便及时发现异常情况并采取相应的措施。
传统的监测方式需要人工巡查，耗时耗力且成本高昂。
而无线传感器网络技术的应用，使得环境指标的实时监测成为可能。
传感器节点能够实时采集环境数据，并通过无线通信传输到数据中心，实现环境数据的及时更新，为环境管理者提供及时的参考依据。
2. 大范围监测生态环境具有复杂多变的特点，传统的监测方式往往只能针对局部区域进行监测，难以全面了解整个生态系统的状态。
而无线传感器网络技术能够实现对大范围区域的监测，将大量的传感器节点分布于整个监测区域，通过相互协作和数据共享，实现对生态环境的全面监测，从而提高监测效率和准确性。
3. 灵活易用无线传感器网络技术具有部署灵活、易于安装等特点，可以根据监测需求，灵活地调整传感器节点的位置和数量。
传感器节点的部署和设置也比较简单，不需要复杂的布线，并且可以根据监测需要随时增加或减少节点数量，大大降低了监测的难度和成本。
《无线传感器网络技术与应用开发》习题与答案
第一章一、填空题：1．传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户（观察者）。
2．传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理_、发布感知信息_。
3．无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信。
4．1996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。
5．2006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。
6．网络中间件完成无线传感器网络接入服务、网络生成服务、网络自愈合服务、网络连通等。
7．无线传感器网络的核心关键技术主要包括：组网模式、拓扑控制、媒体访问控制和链路控制、路由、数据转发及跨层设计、QoS保障和可靠性设计、移动控制模型。
8．无线传感器网络的关键支撑技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定信技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。
9．无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络。
10．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。
二、简答题1．请简述无线传感器网络的定义。
答：无线传感器网络可以定义为：无线传感器网络就是部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络的网络系统，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。
2．无线传感器网络具有哪些特点？答：无线传感器网络具有许多其鲜明的特点：(1) 电源能量有限传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。
(2) 通信能量有限传感器网络的通信带宽窄而且经常变化，通信覆盖范围只有几十到几百米。
(3) 传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限(能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议)。
(4) 网络规模大，分布广传感器网络中的节点分布密集，数量巨大。
广播电视工程中的无线传感器网络技术应用
广播电视工程中的无线传感器网络技术应用在广播电视工程中，无线传感器网络技术的应用正日益普遍。
无线传感器网络是由大量的节点组成的，它们可以通过无线方式进行通信和数据交换。
这些节点可以感知、采集和传输环境中的各种信息，使得广播电视工程变得更加智能化、高效化和可靠化。
本文将探讨无线传感器网络技术在广播电视工程中的应用，并分析其优势和挑战。
一、无线传感器网络技术在广播电视工程中的应用1. 实时监测与控制无线传感器网络可以用于广播电视信号的实时监测与控制。
通过部署一定数量的传感器节点，可以对广播电视信号的强度、质量等参数进行实时、精确的监测，并及时调整和优化信号传输的参数，以提高用户的观看体验。
2. 环境检测与调节广播电视工程中，无线传感器网络可以应用于环境检测与调节。
传感器节点可以感知环境中的温度、湿度、光照等参数，并根据这些参数进行自动调节，以保证广播电视设备的正常运行，提高设备的寿命和性能。
3. 设备状态监测与维护无线传感器网络还可以用于广播电视设备的状态监测与维护。
传感器节点可以实时监测设备的工作状态、运行温度、振动等参数，及时发现异常情况，并向维护人员发出警报。
这样可以加快故障的定位与排除，提高设备的可靠性和维护效率。
二、无线传感器网络技术在广播电视工程中的优势1. 灵活性与可扩展性无线传感器网络由分布在广播电视场景中的大量节点组成，节点之间无需布线，相互之间的通信通过无线方式进行。
这种无线方式使得传感器网络灵活可调节，可以根据不同的广播电视场景进行节点的增删和部署，具备良好的可扩展性。
2. 自组织与自适应无线传感器网络具备自组织和自适应的特点。
各个节点之间可以自动建立和选择通信路径，实现自组织网络拓扑结构。
同时，节点可以根据环境变化和网络负载自适应调整其工作模式和通信策略，提高网络的鲁棒性和适应性。
3. 低功耗与节能性广播电视工程通常处于长时间运行的状态，对节点的功耗要求较高。
无线传感器网络中的节点通常采用低功耗设计，并通过节能的通信协议和能量管理策略来延长节点的寿命，从而适应广播电视工程的需求。
广播电视工程中的无线传感器网络技术
广播电视工程中的无线传感器网络技术无线传感器网络技术在广播电视工程中的应用无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量无线传感器节点组成的自组织、自协调的分布式网络系统。
这种技术已经在许多领域得到了广泛的应用，其中包括广播电视工程。
无线传感器网络技术的引入为广播电视工程带来了许多好处，本文将就无线传感器网络技术在广播电视工程中的应用进行探讨。
1. 简介无线传感器网络技术是一种以传感器节点为基础的网络系统，它能够感知、采集和传输环境信息。
每个传感器节点都具备一定的计算能力，能够进行数据处理和网络通信，从而实现对环境的实时监测和数据传输。
对于广播电视工程来说，无线传感器网络技术提供了一个方便、快捷、高效的工具，用于实时监测广播电视设备的状态、环境的变化和传输信号的质量等。
2. 现状分析当前，广播电视工程中的传感器网络技术主要应用于以下几个方面：2.1 环境监测无线传感器网络技术可以被广泛应用于广播电视工程中的环境监测领域。
通过部署传感器节点，可以实时监测广播电视设备所处环境的温度、湿度、风速等信息。
基于这些信息，广播电视工程人员可以做出相应的调整，以确保设备的正常运行。
此外，对于环境变化的研究和分析，也可以为广播电视工程提供一定的决策依据。
2.2 信号质量检测无线传感器网络技术还可以应用于广播电视信号的质量检测。
传感器节点可以部署在广播电视发射站的周围，实时监测传输信号的质量和强度。
通过采集和传输这些信息，可以及时发现信号异常或者干扰情况，并采取相应的措施进行调整和修复，以保证广播电视信号的正常传输。
2.3 故障检测与维护无线传感器网络技术还可以用于广播电视设备故障的检测和维护。
通过部署传感器节点，可以实时监测设备的运行状态和性能参数。
一旦发现设备出现故障或者性能下降的情况，可以及时进行维护和修复，以减少故障对广播电视工程的影响。
3. 技术优势在广播电视工程中应用无线传感器网络技术有以下几个技术优势：3.1 实时性和准确性无线传感器网络技术可以实现对环境的实时监测和数据传输，能够及时地获取环境信息并传递给广播电视工程人员。
环境监测中的无线传感器网络技术研究与应用
环境监测中的无线传感器网络技术研究与应用第一章：引言随着社会的进步和科技的发展，环境监测在现代社会中扮演着重要的角色。
环境监测的目的是为了获得对环境条件的准确了解，以便采取相应的措施来保护环境和维护人类健康。
而无线传感器网络技术作为环境监测中的重要组成部分，提供了一种高效、实时、可靠的环境数据采集手段。
第二章：无线传感器网络技术概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种分布式的自组织网络系统，由大量的无线传感器节点组成。
每个节点都具备一定的感知、处理和通信能力，能够感知和采集环境中的各种信息，并通过无线通信将数据传输到数据处理中心。
无线传感器网络技术具有自组织、灵活、低能耗、低成本等特点，逐渐成为环境监测领域的重要技术。
第三章：无线传感器网络在环境监测中的应用3.1 大气环境监测无线传感器网络在大气环境监测中发挥着重要的作用。
通过在适当的位置安置传感器节点，可以实时监测气温、湿度、大气污染物等指标，为环境保护和污染防治提供可靠的数据支持。
3.2 水环境监测水环境是人类生活中不可或缺的一部分，而无线传感器网络在水环境监测中的应用也日益广泛。
通过在水中或周围布置传感器节点，可以监测水质、水位、溶解氧、PH值等参数，及时发现水环境的异常情况，并采取相应的措施来保护水资源。
3.3 土壤环境监测土壤是农业生产的重要基础，而无线传感器网络在土壤环境监测中的应用可以提供有关土壤湿度、温度、养分含量等信息，帮助农民掌握土壤的实时情况，从而合理调控农作物的生长，提高农业生产的效率和质量。
第四章：无线传感器网络技术的研究进展4.1 无线传感器节点的能量管理无线传感器节点的能量管理是提高无线传感器网络性能和寿命的关键。
当前，研究者们通过优化节点的能量消耗策略、设计低能耗的传感器节点等手段，不断提高节点的能源利用效率，延长其使用寿命。
4.2 数据传输与处理技术无线传感器网络中大量的感知数据需要传输和处理，因此，数据传输与处理技术是无线传感器网络研究的重点。
无线传感器网络技术在智慧农业中的实际应用效果评估
无线传感器网络技术在智慧农业中的实际应用效果评估智慧农业是指利用先进的信息通信技术和无线传感器网络技术来提高农业生产效率、降低成本并保护环境的一种农业生产方式。
在智慧农业中，无线传感器网络技术具有广泛的应用场景和潜在的效益。
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量分布式无线传感器节点组成的网络。
每个节点都有自己的感知、处理和通信能力，能够采集环境数据，并通过网络传输给农民或农业专家，从而实现及时监测和控制农业生产过程。
首先，无线传感器网络技术在智慧农业中的实际应用，能够实现农田环境的智能监测和管理。
通过部署在农田中的传感器节点，可以实时监测土壤温度、湿度、光照强度等参数。
这些数据可以帮助农民合理调整灌溉和施肥的时间、量和方式，从而提高农田的水分利用效率和肥料利用率，降低成本，并减少对环境的影响。
其次，无线传感器网络技术能够有效地监测农作物的生长状况和病虫害情况。
通过在农田中的传感器节点采集和传输农作物的生长数据，包括温度、湿度、光照等参数，可以帮助农民了解农作物的生长趋势和变化规律。
同时，通过引入图像处理技术，结合无线传感器网络，能够实现对农作物的病虫害进行自动监测和及时诊断。
这样可以及早发现病虫害，采取相应的防治措施，避免农作物产量和质量的损失。
此外，无线传感器网络技术还能够应用于精确农业管理中的位置定位和导航。
通过在农田中的传感器节点集群中加入全球卫星导航系统（GNSS）接收模块，可以获取农田内农机设备的精确位置信息。
这样，农民可以针对不同的土壤质量、植株密度等因素，制定最佳的农机操作路径，提高农机作业效率和精度，减少农业生产中的重复作业和资源浪费。
此外，无线传感器网络技术在智慧农业中的实际应用效果需要考虑一些挑战和问题。
首先，传感器节点的布局和网络拓扑设计需要合理安排，以确保传感器覆盖范围和传输距离的需求。
其次，海量的数据处理和传输对通信和计算能力提出了更高的要求。
无线传感器网络技术在环境监测与保护中的应用与成效评估
无线传感器网络技术在环境监测与保护中的应用与成效评估随着人类对环境保护意识的提高，环境监测和保护的重要性日益突出。
传统的环境监测方法存在着诸多问题，如成本高、不便携、难以覆盖广泛区域等。
而无线传感器网络技术的出现为环境监测与保护带来了新的解决方案。
本文将重点探讨无线传感器网络技术在环境监测与保护中的应用，并评估其成效。
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统。
这些传感器节点能够感知环境中的各种参数，并将获取的数据通过无线通信方式传输到基站。
基站负责收集和处理这些数据，并向用户提供相关信息。
WSN的典型特点包括自组织、自配置、低成本等，这使得它在环境监测与保护中具备了广泛的应用潜力。
首先，WSN在环境监测中的应用主要集中在大气污染监测、水质监测和土壤监测等方面。
通过部署大量的传感器节点，可以实时监测环境中的气体、液体和固体等参数，如二氧化碳、氨气、温度、湿度、PH值等。
这些数据的实时获取和准确性，有助于科学家、环境保护机构和政府部门及时掌握环境状况，制定相应的环境保护措施。
例如，WSN可以检测大气中的有害气体浓度，预警空气质量恶化，以便采取合适的措施来减少污染物排放和保护公众健康。
其次，WSN在环境保护中的应用也体现在对自然资源的监测。
无线传感器网络可以用于监测森林火灾、土地退化、水源管理等。
通过部署传感器节点，可以实现对山林的温度、湿度、烟雾等参数进行实时监测。
当发生火灾时，传感器节点即时反馈信息到基站，使得救援人员能够及时采取措施进行灭火。
此外，WSN还可以用于监测土壤湿度，提供给农民有关灌溉决策的参考。
不仅仅局限于监测，WSN还可以通过数据分析和智能决策为环境保护提供更多的帮助。
传感器节点收集到的大量数据可以通过数据挖掘和机器学习算法进行分析，从而得出环境变化的趋势和模式，为环境保护提供科学依据。
利用WSN技术，可以实现环境监测系统的智能化和自动化，降低了环境保护的人力和物力成本，提高了监测和响应的效率。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
此类中间件方法支持的开发语言非常重要，语言越复杂，
对开发人员要求越高。另一方面，如果支持像脚本语言这样 的语言，对编程人员来说开发相当容易，但对实质功能表述 相对较弱，所以要在简单性和功能的表述性之间做个平衡。 2) 基于数据库的中间件 此方法把整个网络看做一个分布式数据库，用户使用类 似SQL的查询命令获取所需的数据。查询通过网络分发到各 个节点，节点判定感知数据是否满足查询条件，决定数据的 发送与否。典型例子如Cougar、TinyDB和SINA等。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
3) 自适应中间件
在自适应编程范式中，自适应可分为前摄和反射两种方 法。前摄方法可由应用具体指定QoS需求，根据这些需求主 动调整网络相关参数。可使用反射和前摄相结合的方法来更 好地调控网络，获取更理想的QoS级别。反射方法通常是根 据网络环境的变化而被动地作出反应，如网络拓扑、节点功 能等发生变化时，调整某些参数，来满足一定的QoS需求。 Milan使用前摄的方法影响网络。Milan获取基于状态变 化的特殊图形表示QoS需求，基于这些信息Milan进行如何 控制网络和节点平衡应用资源，延长应用程序生存期的决策。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
Cougar、TinyDB和SINA均提供了一个分布式数据库查
询接口，用户可以使用熟悉的数据库查询风格，方便使用， 并在能量节约上均提供了相应的机制；TinyDB建立和维护 一个扩展树，查询广播到叶子节点，叶子节点根据查询条件 决定是否转发到父节点，在父节点进行处理和融合，减小了 通信开销，节约能量；Cougar通过把查询分发到各节点来最 小化数据搜集和计算带来的能量开销；SINA使用基于属性 的命名机制和位置感知机制，传输协议利用位置信息限制了 地理位置邻近的相似信息的重复发送，节约了能量。此外， SINA支持分层的簇结构，方便了网络的扩展。但这几种方 法在可靠性、移动性等方面支持相对较弱。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
2．无线传感器网络中间件面临的问题
设计和实现一个成功的中间件并非易事，必须面临许多 问题： (1) 由于节点的能量、计算、存储能力和通信带宽资源 有限，因此中间件必须是轻量级的。另外，中间件也应该提 供优化整个系统性能的资源分配机制，在性能和资源消耗之 间取得平衡。 (2) WSN通常节点数目庞大，加上所处环境的限制，人 工部署、维护也相对困难，所以中间件应该提供容错、自适 应和自维护机制，执行无干涉操作。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
图10.2 无线传感器网络中间件软件体系结构
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第10章 无线传感器网络中间件技术
1) 网络适配层
在网络适配层中，网络适配器实现对网络底层(无线传 感器网络基础设施和操作系统)的封装。 2) 基础软件层 基础软件层包含各种无线传感器网络中间件组件，具备 灵活性、模块性和可移植性。该层具体包括以下组件： (1) 网络中间件组件：完成无线传感器网络接入、网络 生成、网络自愈合、网络连通性服务等。 (2) 配置中间件组件：完成无线传感器网络的各种配置 工作，如路由配置、拓扑结构调整等。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
Mate、SensorWare和MagnetOS分别使用字节代码包、Tcl脚
本和Java对象，均可支持代码的移动，进行任务的迁移。Mate能 够对WSN的变化提供更好的自适应和交互性，同时可以使用字节
代码包进行网络协议或算法的更新，使网络能够动态、灵活和方
便地重新配置，但对于复杂应用，指令解释开销较大。MagnetOS 使用Java虚拟机，可解决WSN的异构性问题，自动地分割和分配
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第10章 无线传感器网络中间件技术
10.1 无线传感器中间件体系结构及功能
随着中间件、网格、P2P等技术的出现，分布式计算
取得了很大的发展。中间件作为处于操作系统与应用程序之
间的系统软件，通过对底层组件异构性的屏蔽，提供一个统 一的运行平台和友好的开发环境，并随着技术的进一步发展，
具有了动态重配置、可扩展、上下文敏感等特征。无论是从
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第10章 无线传感器网络中间件技术
(5) 必须能够灵活支持网络在任何时候、任何地方扩展，
并且要维护一个可以接受的性能级别。同时具备自适应由设 备故障、障碍物等因素引起的动态网络环境，支持传感网络 的健壮操作。 (6) 为方便应用开发，中间件应为开发者针对各种各样 的异构计算设备提供一个统一的系统视图，提供编程抽象或 者系统服务，单个节点设备仅保留最小功能。 (7) 有些传感器节点部署于相对恶劣的环境，使得类似 拒绝服务的恶意攻击和入侵变得更加容易。此外，无线通信 介质很容易受窃听包的注入损害网络功能。为保护信息的完 整、可信，避免各种攻击的成功，中间件应根据WSN的特
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第10章 无线传感器网络中间件技术
有的文献提出了一个自治框架，此框架可以根据设备的历史
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第10章 无线传感器网络中间件技术
(3) 功能中间件组件：完成无线传感器网络各种应用业
务的共性功能，提供功能框架接口。 (4) 管理中间件组件：为网络应用业务实现各种管理功 能，如资源管理、能量管理、生命期管理等。 (5) 安全中间件组件：为应用业务实现各种安全功能， 例如安全管理、安全监控、安全审计等。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
3) 应用开发层
(1) 应用框架接口：提供无线传感器网络的各种功能描 述和定义，具体的实现由基础软件层提供。 (2) 开发环境：是无线传感器网络应用的图形化开发平 台，建立在应用框架接口基础上，为应用业务提供更高层次 的应用编程接口和设计模式。 (3) 工具集：提供各种特制的开发工具，辅助无线传感 器网络各种应用业务的开发与实现。 4) 应用业务适配层 应用业务适配层对各种应用业务进行封装，解决基础软 件层的变化和接口的不一致性问题。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
(2) 传感网环境较为复杂，中间件软件应提供较好的容
错机制、自适应和自维护机制。 (3) 中间件软件的下层支撑是各种不同类型的硬件节点 和操作系统(TinyOS、MantisOS、SOS)，因此，其本身须能 够屏蔽网络底层的异构性。 (4) 中间件软件的上层是各种应用，因此，需要为各类 上层应用提供统一的、可扩展的接口，以便于应用的开发。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
(4) 分布式管理技术：在高层交互实现无线传感器网络
分布式信息处理和控制，构建面向网络的能量管理、拓扑管 理、数据管理等。 3．无线传感器网络中间件体系 典型的无线传感器网络中间件软件体系结构见图10.2， 它主要分为四个层次：网络适配层、基础软件层、应用开发 层和应用业务适配层。其中，网络适配层与基础软件层组成 无线传感器网络节点嵌入式软件的体系结构；应用开发层和 基础软件层组成无线传感器网络应用支撑结构，支持应用业 务的开发与实现。
应用程序代码到网内各个节点，减少了通信开销，系统的Java实
现也使开发变得更加简单，但使用Java虚拟机技术时系统开销非 常大，对于资源有限的WSN不大实用。SensorWare使用轻量级、
移动控制脚本语言，方便应用开发，通过脚本在节点间的复制和
迁移能够方便地实现分布式算法在网内的部署，并且实现代码非 常小(不足180 KB)，适用于多个传感节点平台。
点提供新的安全机制。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
10.1.2 无线传感器网络中间件体系
1．中间件软件的层次 一个完整的无线传感器网络中间件软件应当包含一个运 行时环境以支持和协调多个应用。同时，还将提供一系列标 准化系统服务，如数据管理、数据融合、应用目标自适应控 制等，以延长无线传感器网络的生命周期。无线传感器网络 中间件软件在其整个系统结构中的位置如图10.1所示。从图 中可以看出，中间件软件位于底层硬件平台、操作系统与上 层应用系统之间，它为下层提供不同类型的适配接口，并提 供面向上层应用的开发接口。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
(3) 在WSN中，可从应用程序相关和网络相关两种角度
看待QoS(Quality of Service，服务质量)。前者把QoS视为应 用程序相关的一些参数，如覆盖、活动节点数、评估的精确 性等，后者考虑底层通信网络怎样有效使用网络资源处理 QoS约束的传感数据。所以中间件的设计也要提供合适的 QoS机制，在性能、延时和能量使用之间达到平衡。 (4) 数据收集和处理是WSN的核心功能，然而大部分应 用中都包含了冗余信息，为缩小通信开销和能量消耗，一般 对数据进行聚合和融合后传给用户，支持此数据处理的中间 件往往需要网络节点注入应用程序相关知识。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
10.1.3 无线传感器网络中间件设计方法
1．无线传感器网络中间件设计方法分类 WSN中间件支持应用程序的设计、部署、维护及执行。为了更好
地实现这些目标，需要在任务与网络的有效交互、任务分解、各节点间
协同、数据处理、异构抽象等方面提供各种机制。目前围绕这些目标， 提出了不同的设计方法。在有的文献中提出WSN分布式处理分为单节点 控制和网络级分布式控制两个层面，根据这一观点并结合WSN中间件的 底层编程范式，可把现有WSN中间件方法分为虚拟机(Virtual Machine)、 基于数据库(Database)、基于元组空间(Tuple Space)和事件驱动(Event Driven)以及自适应(Adaptive)中间件五类。基于数据库和自适应中间件
通常使用耦合的通信范式(通常为异步通信方式)，基于元组空间和事件
驱动中间件通常基于比较灵活的去耦通信范式(通常为异步通信方式)， 如图10.3所示。
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第10章 无线传感器网络中间件技术
图10.3 中间件设计方法分类