无线传感器网络通讯协议

无线传感器网络通讯协议

1.协议说明

1)约定一条消息指一条完整的数据包，以消息代码区分；

2)无线传感网协议包含以下三个部分：

协调器与中间服务之间通讯协议

应用层软件与中间服务之间通讯协议

协调器与应用层软件之间通讯协议

3)应用层软件包括桌面应用,Web应用以及嵌入式网关应用软件

4)所有控制指令，除群(组)发消息及上传数据外，均有应答指令，超过若干时间未收到应答或收到应答错误时，主

机根据实际情况重发或放弃。

5)会话ID的定义：会话ID为某个设备的连接。在应用软件层，会话ID用于识别是哪一个设备，在中间服务层用

于将应用软件层发来的消息转发至哪一个设备。

6)协议中*号表示内容可变

7)协议中用到的数据类型列表如下：

缩写说明

Int8 带符号8位整型

Int16 带符号16位整型

Int32 带符号32位整型

Int64 带符号64位整型

uInt8 无符号8位整型

uInt16 无符号16位整型

uInt32 无符号32位整型

uInt64 无符号64位整型

Real32 单精度浮点(32bit)

Real64 双精度浮点(64bit)

Char 字符型

[] 数组类型

8)协议中的数值型数据如无特别说明，均采用LSB模式，即低字节在前；

1.协调器与应用层软件之间通讯协议

1.1.消息格式定义

z以下消息相当于一类消息的模板，编码时可以把这一类消息统一定义为一个结构体。

1.1.1.节点一般消息

节点一般消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 8 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16由设备ID和设备索引组成

消息代码 * 1 uInt8查一般消息代码表

节点地址 * 2 uInt16

校验和 * 1 uInt8除校验和外消息其它字节的累加

1.1.

2.节点一般应答消息

节点一般应答消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 9 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16由设备ID和设备索引组成

消息代码 * 1 uInt8填要应答的那条消息的消息代码

节点地址 * 2 uInt16地址为0表示协调器

应答代码 * 1 uInt80x00-正确接收 0x01-错误的消息 0x02-未知的消息 校验和 * 1 uInt8

1.1.3.一般群（组）发消息

一般群(组)发消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 7 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16由设备ID和设备索引组成

消息代码 * 1 uInt8查一般群发消息代码表 组号 * 1 uInt80xFF表示群发,其它表示组号

校验和 * 1 uInt8

z以下消息是一条具体的消息，编码时每条消息都应该对应一个结构体

1.1.4.节点信息消息

节点信息(上传)

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 21 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16 设备ID + 设备序号(设备ID在高字节) 消息代码 0x21 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt16

IEEE地址 * 8 uInt64

RSSI *

1 Int8 单位dBm

LQI *

1 uInt8 链路质量

PANID * 2 uInt16 网络ID

母板类型 * 1 uInt8 1-智能板 2-电源板

扩展模块类型 * 2 uInt16 请查扩展模块代码表 校验和 * 1 uInt8

1.1.5.上传扩展模块资源数据消息

上传节点资源数据

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 * 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x22 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt16

模块代码 * 2 uInt16

资源数据 * * 不定 具体某种资源的数据后面有定义 校验和 * 1 uInt8

1.1.6.下传扩展模块数据消息

下传节点资源数据

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 * 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x23 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt16

模块代码 * 2 uInt16

资源数据 * * 不定 具体某种资源的数据后面有定义 校验和 * 1 uInt8

1.1.7.上传母板资源数据消息

上传节点资源数据

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 * 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x24 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt8

母板类型 * 1 uInt81-智能板 2-电源板

资源代码 * 2 uInt16

资源数据 * * 不定 具体某种资源的数据后面有定义 校验和 * 1 uInt8

1.1.8.下传母板资源数据消息

上传节点资源数据

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 * 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x25 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt8

母板类型 * 1 uInt81-智能板 2-电源板

资源代码 * 2 uInt16

资源数据 * * 不定 具体某种资源的数据后面有定义 校验和 * 1 uInt8

1.1.9.节点父子关系消息

节点父子关系消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 10 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x26 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt16

父节点地址 * 2 uInt16

校验和 * 1 uInt8

说明:

1.父子关系消息发送间隔可以长一些,比如1-3秒。

1.1.10.节点分组消息

节点分组

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x27 1 uInt8

组号 * 1 uInt80x00-0xFE

节点1地址 * 2 uInt16

节点2地址 * 2 uInt16

………uInt16

校验和 * 1 uInt8

1.1.11.修改节点PANID

节点分组

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 8 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x28 1 uInt8

节点地址* 2 uInt16

PANID * 2 uInt160x0001-0x3FFF

校验和 * 1 uInt8

1.1.1

2.传感器校准参数

节点分组

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 12 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x29 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt16

模块代码 * 2 uInt16

最大值 * 2 uInt16

零点 * 2 uInt16

最小值 * 2 uInt16

校验和 * 1 uInt8

说明:

1.一些计算时用到的参数请参阅《传感器参数》文档

2.每块板子都有不同的传感器参数，在获取到节点信息时向节点发送传感器校准参数请求消息，一旦获取到参数即可停止请求。

3.三个校准参数为量化值

1.1.13.资源数据传送消息

下传节点资源数据

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 * 1 uInt8

会话ID * 2 uInt16

消息代码 0x2A 1 uInt8

节点地址 * 2 uInt16

资源ID * 2 uInt16

资源数据 * * 不定 具体某种资源的数据后面有定义 校验和 * 1 uInt8

说明:

资源ID的各比特位组成

15..14 13..12 11..4 3..0

保留资源板类型资源类型 资源序号

z以下是各种资源的数据定义

1.1.14.AD采样控制

AD采样控制(下传数据)

段名 内容 段长 数据类型 说明

通道组合 * 1 uInt8举例:0x0C(00001100)表示采集第5,6通道的数据 采样精度 * 1 uInt8

采样速率 * 2 uInt16

采样模式 *

2 uInt160-停止采集 1-单次采集 2-连续采集 (停止采集或单次采集方式下,下面三个参数无效

采集间隔 * 2 uInt16按1ms计算

采样点数 * 2 uInt160表示无限制

数据包长度 * 1 uInt8累积到n(0-128)个点数后统一上传 说明:

1.无论模块为何状态,接收本消息后,立即进入新的状态

2.以上所有参数均采用MSB模式,即高字节在前

1.1.15.AD采样数据

AD采样数据(单通道情况)

段名 内容 段长 数据类型 说明 数据1 * 2 uInt16

数据2 * 2 uInt16

数据3 * 2 uInt16

… ……uInt16

说明:

1.以上所有参数据均采用MSB模式,即高字节在前

AD采样数据(多通道情况)

段名 内容 段长 数据类型 说明

通道1数据 * 2 uInt16

通道2数据 * 2 uInt16

通道3数据 * 2 uInt16

… ……uInt16

说明:

1.以上所有数据均采用MSB模式,即高字节在前

1.1.16.GPIO控制

GPIO控制(直接模式）

段名 内容 段长 数据类型 说明

控制模式 1 1 uInt8

IO模式 * 1 uInt8一共8 个bit,0为输出 1为输入

IO电平 * 1 uInt8一共8 个bit,0为输低 1为高

GPIO控制(直流电机模式)

段名 内容 段长 数据类型 说明

直流电机

控制模式 2 1 uInt8

电机状态 * 1 uInt80-停止 1-正转 2-反转

无意义 0 1 uInt8

GPIO控制(步进电机模式)

段名 内容 段长 数据类型 说明

步进电机

控制模式 3 1 uInt8

电机状态 * 1 uInt81-正转 2-反转

0-45度 1-90度 2-180度

转动角度 * 1 uInt8

1.1.17.继电器控制数据

继电器控制

段名 内容 段长 数据类型 说明

输出数据 * 1 uInt8

继电器输出bit位说明:

Bit.7Bit.6 Bit.5 Bit.4 Bit.3 Bit.2 Bit.1 Bit.0 继电器 Relay8Relay7Relay6 Relay5 Relay4 Relay3 Relay2 Relay1 默认状态 00 0 0 0 0 0 0

从低位开始,依次为继电器1,继电器2,依此类推,目前扩展板上有四个继电器,母板上有一个继电器 0表示继电器开,1表示继电器闭合

1.1.18.GPIN数据(开关量输入模块)

GPIN输入

段名 内容 段长 数据类型 说明

输入数据 * 1 uInt8

开关量输入bit位说明

Bit.7 Bit.6 Bit.5 Bit.4 Bit.3 Bit.2 Bit.1 Bit.0

GPIN8GPIN7 GPIN6 GPIN5 GPIN4 GPIN3 GPIN2 GPIN1 默认状态 0 0 0 0 0 0 0 0 从低位开始,依次为GPIN1,GPIN2,依此类推,目前扩展板上的GPIN有四路输入.

0表示低电平,1表示高电平

1.1.19.LED控制数据

LED控制

段名 内容 段长 数据类型 说明

LED1 * 1 uInt8

LED2 * 1 uInt8

LED3 * 1 uInt8

LED4 * 1 uInt8

1-LED亮

0-LED灭

1.1.20.蜂鸣器数据

LED控制

段名 内容 段长 数据类型 说明

蜂鸣器状态 * 1 uInt8

1-蜂鸣器响

0-蜂鸣器不响

1.1.21.DA控制(电压输出控制模块)

DA控制

段名 内容 段长 数据类型 说明

DA模式 * 1 uInt8具体定义见下面的说明

DA-1数据 *2uInt16

DA-2数据 * 2 uInt16

DA-3数据 * 2 uInt16

DA-3数据 * 2 uInt16

MSB模式,高字节在前

说明:

DA模式字节位定义:

Bit.7 Bit.6 Bit.5 Bit.4 Bit.3 Bit.2 Bit.1 Bit.0 RST ENS RSV RSV ENA ENB ENC END

0 0 0 0 0 0 0 0 ?RST:芯片复位控制，高有效。

?ENS:芯片总体OE控制。高有效。

?ENA~END:对应DA输出有效控制，高有效。

?当整体控制字节中RST=0,ENS=1；且ENA~END对应位有效时，后续数据才有意义。 1.1.22.串口配置

串口配置

段名 内容 段长 数据类型 说明

串口模式 0x01 1 uInt8

0x01-配置串口

串口号 * 1 uInt8

波特率 * 1

uInt80x00-9600 0x01-19200 0x02-38400 0x03-57600 0x04-115200

奇偶校验 * 1 uInt80x00-无 0x01-奇校验 0x02-偶校验 0x03-空格 0x04-标记 数据位 *1uInt80x05,0x06,0x07,0x08

停止位 * 1 uInt80x00-1 0x01-1.5 0x02-2

数据流控制 * 1 uInt80x00-无 0x01-Xon/Xoff 0x02-硬件

说明:

1.在打开串口模式下可以发送接收数据,串口接收到数据主动上传.

2.关闭串口时发送和接收都无效

1.1.23.串口上传/下传数据

串口上传/下传数据

段名 内容 段长 数据类型 说明

串口模式 0x02 1 uInt8

0x02-串口数据

串口号 * 1 uInt8

数据长度 * 1 uInt8长度范围 1-128

数据 * * uInt8[]

说明:

1.1.24.串口配置和数据传输应答

串口配置

段名 内容 段长 数据类型 说明

0x01-配置串口

串口模式 * 1 uInt8

串口号 * 1 uInt8

应答代码 * 1 uInt80x00-正确接收 0x01-错误的消息 0x02-未知的消息 1.1.25.IIC上传/下传数据

IIC上传/下传数据

内容 段长 数据类型 说明

数据长度 * 1 uInt8长度范围 1-128 数据 * * 不定

说明:

1.2.代码定义

1.2.1.一般消息代码

消息代码说明消息源目标备注

0x01 获取节点信息 PC 节点

0x02 重启节点 PC 节点

0x03 获取传感器校准参数 PC 节点

表1 一般消息代码表

1.2.2. 一般群(组)发消息

消息代码 说明

消息源

目标

备注 0x11 获取节点信息 PC 协调器 0x12 重启节点 PC 协调器

表2 一般群(组)发消息代码表

1.2.3. 扩展模块代码表

数据格式 数据类型

类

别 字节1

字节2

模块资源

上行 下行

0x10 0x00 电压采集模块（单通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16

0x10 0x01 电压采集模块（双通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16 × 2 0x10 0x10 电流采集模块（单通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16

0x10 0x11 电流采集模块（双通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16 × 2 0x10 0x18 微电流传感器（单通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16 0x10 0x19 微电流传感器（双通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16 0x10 0x20 光敏传感器（单通道） AD 采样数据AD 采样控制uInt16 0x10 0x30 压力传感器模块 AD 采样数据AD 采样控制uInt16 0x10 0x31 酒精传感器模块

AD 采样数据AD 采样控制uInt16 0x10 0x32 压力传感器模块 +

酒精传感器模块 AD 采样数据AD 采样控制uInt16 × 2 0x10 0x33 压强传感器

0x10 0x40 磁传感器 + 位移传感器 uInt16 + uInt16 × 3

使 用 AD 方 式 实 现 的 功 能

0x20 0x00 温湿度传感器 AD 采样数据

AD 采样控制

uInt16 × 2

0x20 0x01 温湿度传感器 +

光敏传感器（ADIN0） AD 采样数据AD 采样控制uInt16× 3 0x20 0x10 电压输出控制器 DA 控制

0x20 0x20 继电器输出控制器 +

GPIN 传感器 继电器和GPIN 数据 4个继电器和4个GPIN 输入

0x20 0x21 酒精传感器模块 + GPIO 模块 酒精传感器和GPIO GPIO 一共8个IO 口 IIC 接口实现功能

0x21 0x00 光电门传感器 AD 采样数据AD 采样控制uInt16 0x21 0x01 红外输出控制器 uInt16

IIC + 外部

0x21 0x02 红外输出控制器 +

uInt16 + uInt16

光电门传感器 0x21 0x10 超声波传感器 AD 采样数据AD 采样控制uInt16 CPU 实

现

功

能 0x30 0x00 RS232接口控制

（无线节点） 0x30 0x10 RFID 接口控制器 待定 待定 待定 0x30 0x20 高温传感器 0x31 0x00 RS232接口控制

（协调器） UAR T 接口实现功能

表3 模块代码表

1.2.4. 母板资源代码表

字节1

字节2

描述

备注

0x01 0 继电器

智能板上继电器一共4 个 电源板无

0x02 0 LED 可控LED 一共4个 0x03 0 蜂鸣器 1 个

0x04 0 2路AD 在有扩展板时不可用 电源板无

说明：

1.2.5. 资源代码表

代码 描述 备注

0x01 继电器 智能板：4 个 电源板：无 扩展板：4个 0x02 LED 智能板：4 个 电源板：4 扩展板：无 0x03

蜂鸣器

智能板：1 个 电源板：1 扩展板：无 0x04 2路AD 智能板：4 个 电源板：无 扩展板：无

0x05 GPIO 扩展板：8个 0x06 酒精传感器

扩展板：1个

说明：

1.2.6.资源板代码表

代码描述备注

0x01 智能板智能板：4 个电源板：无扩展板：4个

0x02 电源板智能板：4 个电源板：4 扩展板：无

0x03 扩展板具体请看扩展板代码表

说明：

2.应用层软件与中间服务层之间通讯协议

2.1.消息格式定义

2.1.1.一般消息

一般消息

段名 内容 段长 数据类型说明

消息头 @ 1 Char

消息长 6 1 uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 * 1 uInt8查一般消息代码表

校验和 * 1 uInt8除校验和外消息其它字节的累加

2.1.2.一般应答消息

一般应答消息

段名 内容 段长 数据类型说明

消息头 @ 1 Char

消息长 7 1 uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 * 1 uInt8

应答代码 *

1 uInt80x00-正确接收 0x01-错误的消息 0x02-未知的消息

校验和 * 1 uInt8

2.1.

3.应用识别消息

应用识别消息(应用->服务)

段名 内容 段长 数据类型说明

消息头 @ 1 Char

消息长 91uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 0x11 1 uInt8

应用类型 * 1 uInt8

心跳检测超时 * 1 uInt8中间服务接收应用层软件的心跳超时间隔 服务发送心跳间隔 * 1 uInt8中间服务发给应用层软件的心跳间隔 校验和 * 1 uInt8

说明:

1)此消息为应用软件端刚与服务连接成功时发送，服务识别成功后应答。

2)心跳检测间隔以秒为单位,如不需心跳则填0。

2.1.4.设备与服务连接消息

设备与服务连接消息(服务->应用)

段名 内容 段长 数据类型说明

消息头 @ 1 Char

消息长 *1uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 0x12 1 uInt8

设备会话ID1 * 2 uInt16

… * 2 uInt16

校验和 * 1 uInt8

说明:

2.1.5.设备与服务断开连接消息

设备与服务断开连接消息(服务->应用>

段名 内容 段长 数据类型说明

消息头 @ 1 Char

消息长 81uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 0x13 1 uInt8

设备会话ID * 2 uInt16

校验和 * 1 uInt8

说明:

2.2.消息代码定义

2.2.1.一般消息代码

消息代码说明消息源目标备注

0x01 心跳检测双向双向

3.协调器与中间服务层之间通讯协议

3.1.消息格式定义

3.1.1.一般消息

一般消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 6 1 uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 * 1 uInt8查一般消息代码表

校验和 * 1 uInt8除校验和外消息其它字节的累加

3.1.2.一般应答消息

一般应答消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 6 1 uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 * 1 uInt8

应答代码 *

1 uInt80x00-正确接收 0x01-错误的消息 0x02-未知的消息

校验和 * 1 uInt8

3.1.3.设备识别消息

设备识别消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 101uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 0x11 1 uInt8

应用类型 * 1 uInt8

设备类型 *

1 uInt8

心跳检测超时 * 1 uInt8中间服务接收协调器的心跳超时间隔

服务发送心跳间隔 * 1 uInt8中间服务发给协调器的心跳间隔 校验和 * 1 uInt8

说明:

1)此消息为设备刚与服务连接成功时发送，服务识别成功后应答。

2)心跳检测间隔以秒为单位,如不需心跳则填0。

3)发送此消息后，等待服务应答，应答OK后接收"设备序号消息"

3.1.

4.设备序号消息

设备序号消息

段名 内容 段长 数据类型 说明

消息头 @ 1 Char

消息长 71uInt8

会话ID 0 2 uInt16

消息代码 0x12 1 uInt8

设备序号 * 1 uInt8

校验和 * 1 uInt8

说明:

4)此消息为设备刚与服务连接成功时发送，服务识别成功后应答。

5)心跳检测间隔以秒为单位,如不需心跳则填0。

3.2.消息代码定义

3.2.1.一般消息代码表

消息代码说明消息源目标备注0x01 心跳检测双向双向

0X02 第一个上层应用连接服务中间服务协调器

0X03 最后一个上层应用与服务断开中间服务协调器

4.通讯流程

4.1.协调器通讯流程

4.2.上层应用软件通讯流程

基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现

南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动

Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers

无线传感器网络路由协议

无线传感器网络的关键技术有路由协议、MAC协议、拓扑控制、定位技术等。路由协议: 数据包的传送需要通过多跳通信方式到达目的端,因此路由选择算法就是网络层设计的一个主要任务。路由协议主要负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点,它主要包括两个方面的功能: 1、寻找源节点与目的节点间的优化路径。 2、将数据分组沿着优化路径正确转发。 无线传感器与传统的无线网络协议不同之处,它受到能量消耗的制约,并且只能获取到局部拓扑结构的信息,由于这两个原因,无线传感器的路由协议要能够在局部网络信息的基础上选择合适路径。传感器由于它很强的应用相关性,不同应用中的路由协议差别很大,没有通用的路由协议。无线路由器的路由协议应具备以下特点: （1）能量优先。需要考虑到节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。（2）基于局部拓扑信息。WSN为了节省通信能量,通常采用多跳的通信模式,因此节点如何在只能获取到局部拓扑信息与资源有限的情况下实现简单高效的路由机制,这就是WSN的一个基本问题。 （3）以数据为中心。传统路由协议通常以地址作为节点的标识与路由的依据,而WSN由于节点的随机分布,所关注的就是监测区域的感知数据,而不就是具体哪个节点获取的信息,要形成以数据为中心的消息转发路径。（4）应用相关。设计者需要针对每一个具体应用的需求,设计与之适应的特定路由机制。 现介绍几种常见的路由协议(平面路由协议、网络分层路由协议、地理定位辅助路由协议): 一、平面路由协议 平面路由协议中,逻辑结构时平面结构,节点间地位平等,通过局部操作与反馈信息来生成路由。当汇聚点向某些区域发送查询并等待来自于这些区域内传感器所采集的相关数据,其中的数据不能采用全局统一的ID,而就是要采用基于属性的命名机制进行描述。平面路由的优点就是结构简单、鲁棒性(即路由机制的容错能力)较好,缺点就是缺乏对通信资源的优化管理,对网络动态变化的反应速度较慢。其中典型的平面路由协议有以下几种: 1、1、洪泛式路由(Flooding): 这就是一种传统的网络通信路由协议。这种算法不要求维护网络的拓扑结构与相关路由的计算,仅要求接受到信息的节点以广播形式转发数据包。例如:S节点要传送一段数据给D节点,它需要通过网络将副本传送给它每一个邻居节点,一直到传送到节点D为止或者为该数据所设定的生存期限为零为止。优点在于:实现简单;不需要为保持网络拓扑信息与实现复杂路由发现算法消耗计算资源;适用于鲁棒性较高的场合。但同时也有相应的缺点:一个节点可能得到一个数据的多个副本;存在部分重叠,如果相邻节点同时对某件事作出反应,则两个节点的邻居节点将收到两份数据副本;盲目使用资源,无法作出自适应的路由选择。 为克服Flooding算法这些固有的缺陷,S、Hedetniemi等人提出闲聊式(Gossiping)策略。这种算法采用随机性原则,即节点发送数据时不再采用广播形式,而就是随机选取一个相邻节点转发它接收到的数据副本(避免了消息爆炸的结果)。

项目三了解无线传感器协议栈

项目三了解无线传感器协议栈 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈知识目标1.掌握zigbee无线传感器网络的协议栈和协议的区别等知识。 2.掌握Z-Stack协议栈的OSAL分配机制。 3.了解Z-Stack协议栈的OSAL运行机制。 4.掌握Z-Stack协议栈的OSAL常用函数。 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈技能目标1.掌握 Z-Stack协议栈的运行机制。 2.掌握Z-Stack协议栈中OSAL的添加新任务的方法。 项目三了解ZigBee无线传感器网络协议栈在实际zigbee无线传感器网络工程的开发过程中首先借助TI提供的协议栈中例程SampleApp，接着根据需要完成的功能，查看支持Z-Stack协议栈的硬件电路图，再查阅数据手册（CC2530的数据手册、Z-Stack协议栈说明、Z-Stack协议栈API函数使用说明等）文件，然后再进行协议栈的修改。 最后，还需要烧录器下载到相应的硬件，实现zigbee无线传感器网络的组建和开发。 设计思路3.1.1协议与协议栈协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据收发；议栈是协议的具体实现形式。 通俗的理解为代码实现的函数库，以便于开发人员调用。

3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈协议栈是指网络中各层协议的总和，一套协议的规范。 其形象地反映了一个网络中文件传输的过程由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 使用最广泛的是因特网协议栈，由上到下的协议分别是应用层（Http、Tel、DNS、Email等），运输层（TCP、UDP），网络层（IP），链路层（WI-FI、以太网、令牌环、FDDI等）。 3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈3.1Z-Stack协议栈3.1.1协议与协议栈Zigbee协议栈开发的基本思路如下。 ①借助TI提供的协议栈中例程SampleApp进行二次开发，用户不需要深入研究复杂的zigbee协议栈，这样可以减轻开发者的工作量。 ②Zigbee无线传感器网络中数据采集，只需要用户在应用层加入传感器的读取函数和添加头文件即可实现。 ③如果考虑节能，可以根据数据采集周期（zigbee协议栈例程中已开发了定时程序）进行定时，定时时间到就唤醒zigbee终端节点，终端节点唤醒后，自动采集传感器数据，然后将数据发送给路由器或者直接发给协调器，即监测节点定时汇报监测数据。 ④协调器（网关）根据下发的控制命令，将控制信息转发到具体的节点，即控制节点等待控制命令下发。 3.1Z-Stack协议栈3.1.2使用Z-Stack协议栈传输SampleApp.c 中定义了发送函数static voidSampleApp_SendTheMessage(void)。 该函数通过调用AF_DataRequest来发送数据。

无线传感器网络的特点

无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传

感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，

从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统

基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1

智能传感器通讯协议

智能传感器通讯协议 长度=[帧代号1]+[功能码2]+[地址段2]+[数据n]+[CRC 校验2]地址段位目标传感器的地址，高8位在前。数据由不同的帧代号决定。 CRC 校验从长度开始到数据段结束，校验产生的16位CRC ，低8位在前 返回数据 内容通道数保留通道数据长度 1 1 通道数*4 通道数据对照表： 传感器通道1通道2通道3备注 空气温湿度null 温度湿度溶解氧原始值 温度 工程值 pH EC 水位 例如： 空气温湿度的通道数为3，通道顺序为：1NULL ，2温度，3湿度溶解氧的通道数量为3，通道顺序：1原始值，2温度，3工程值 示例 目标地址65500 88FB FA 08040101FF DC 010648FC FC 目标地址1200 88FB FA 0804010104B0015A B9FC FC CRC 校验生成函数 /********************************************************Name:u16GetUniBusCrc 协议帧格式 说明帧头方向长度帧代号功能码地址段数据CRC 帧尾长度211 122 N 2 2发起88FB FA 10101下发数据FC FC 应答 88FB AF 1 0101 返回数据 FC FC 读取数据 说明方向帧长度帧代号功能码地址段数据长度11 122 1发起FA 04010101应答AF 04 0101返回数据

*Description:生成UniBus协议的CRC校验码 *Parameter:uint8*pu8FrmBuffer校验数据缓存 *uint8u8DataLen数据长度 *Return:uint16u16CrcData;CRC校验码 *Author:yl *Data:2009-07-08 *Last reviser: *Last Data: ********************************************************/ uint16u16GetCrcData_UniBus(uint8*pu8FrmBuffer,uint16u16DataLen) { uint16u16CrcData; int8u8MSBInfo; uint16u16Index; uint8u8Index; u16CrcData=0xFFFF; for(u16Index=0;u16Index>1; if(u8MSBInfo!=0) { u16CrcData=u16CrcData^0xA001; } } } return u16CrcData; }

无线传感器网络的应用与影响因素分析

无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的范围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development

无线传感器网络协议栈研究与设计-第3章

第3章 低功耗无线传感器网络协议栈整体设计 本章的目标是对低功耗环境测控网络协议栈进行整体设计。首先对环境测控系统进行需求分析明确其适用场景和网络设备类型；然后，根据需求分析确定协议栈的设计目标，并选择适合的网络拓扑结构和协议栈的分层架构。协议栈的网络层和MAC 层将作为本章的设计的重点。 3.1 网络需求分析 3.1.1 应用场景介绍 本课题来源于研究生校企合作项目，所设计的低功耗无线传感器协议栈主要应用于环境测控系统中。该系统长期无人值守，其温度、湿度等环境参数由连接无线节点的传感器实时采集并上传至汇聚节点，汇聚节点再通过有线的方式传输至面向用户的管理终端。多个子系统采集的数据最后由各自的管理终端传送至云端处理中心进行数据的保存，整个系统框图如图3.1所示。 云端处理中心 二级中继 汇聚节点 图3.1 环境测控系统框图 图中的环境测控无线网络是执行数据采集和设备控制的主体，也是协议栈发挥作用的区域。一个环境测控无线网络负责一个区域，区域之间有一定的距离，

因此无线网络之间不存在干扰，但无线网络的运行方式一致。该项目处于初期开发阶段，所以本文设计的协议栈只应用于单个环境测控无线网络中。 该课题所涉及的环境测控系统处于室内，人员进出频率低。网络中节点数不超过65个，包含一个汇聚节点。点对点通信的距离要求达到20米。传感器节点以10秒为周期采集并发送环境数据。考虑到室内可能会出现一些特殊设备、隔断等障碍影响通信距离，并使得部分节点处于屏蔽的位置，因此网络通过设置中继节点来扩展通信距离，经过中继后的通信距离要求60米及以上。由于成本等原因，课题设定数据包最多经过两级中继传递，每级中继最多4个，中继数量不超过8个。同时，系统中存在少量控制节点，控制节点连接室内的控温设备来调节室内温度。控制节点由工作人员从软件端下达命令进行开关，因此不具备周期性。该课题要求除汇聚节点、中继节点之外的所有节点能在1000mA/h电池的支持下工作一年以上。为保证数据采集的有效性和传输的可靠性，该课题要求多节点共享信道的丢包率在5%以内。此外，由于环境的特殊性，人员不能随时到场，还要求该环境测控网络中的节点具有安装简单、组网快速、配置容易的特点。以上需求总结如表3.1所示。 表3.1 环境测控系统需求指标 表3.1明确了该环境测控无线网络的要求。通过需求指标能使协议栈的设计更有约束性，设计方向也会更加明确。

基于无线传感器网络的智能交通系统的设计

一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。

森瑟尔数字传感器通讯协议

线路设备——传感器485传输协议V2.02.821 1.技术指标 ?输入电压（VDC）：8～26 ?波特率（bps）：9600 ?传感器接口类型：RS485 ?工作温度（℃）：-40～85 ?其它技术参数按合同要求制作 2.帧结构 表1-1 帧结构定义 帧头报文长度传感器类型通讯地址帧类型报文类型报文内容校验位2 Bytes 2 Bytes 1 Byte 1 Bytes 1 Byte 1 Byte 变长1Byte 表1-1各参数定义如下： a)帧头：固定为0xBB71。 b)报文长度：指帧字节数（含帧头和校验位）。 c)通讯地址：RS485通讯地址，2个字节分配如下： 第一个字节为传感器类型，定义如下： 表1-2 传感器类型定义 气象站双轴倾角 传感器 光纤盐密拉力传感器集成式拉力倾角 温湿度气压 传感器 图像传感器 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x10 第二个字节为传感器地址字节，不同传感器系列可以具有相同的传感器地址字节。 d)帧类型：按功能对数据帧进行区分、标识，具体定义见下表。 表1-3 帧类型定义 序号帧类型值含义 1 0xAE(<<) 上传报文（设备←传感器） 2 0xAF(>>) 下发报文（设备→传感器）

e)报文类型： 表1-4 报文类型定义 序号 报文类型值 含义 备注 1 0x01 设置地址 2 0x02 查询地址 仅限于总线上只有一个同类型的传感器时使用 3 0x03 设置工作方式 4 0x04 查询工作方式 5 0x05 读取即时数据 6 0x06 读取平均数据 本规范版本仅对气象站有效 注：对拉力、倾角、风速等传感器而言，存在零值标定和斜率校准等控制指令，这些指令只允许在出厂调试时使用，不允许设备运行过程中发送，因此在本文件中不进行规范。 f)报文内容：数据长度不定，具体定义参考第3节。 g)校验位：累加和校验，包括报文中除校验位外的所有报文数据，取末尾字节。 3.帧数据排列格式 整形（占2bytes）、长整形（占4bytes），均采用高字节在前、低字节在后的方式存储。 除特殊说明，各传感器上传的采样数据均采用浮点数（占4bytes），采用高字节在前、低字节在后的方式存储。 4.数据报文格式 4.1.1.设置传感器地址命令：0x01 传感器地址设置报文格式见下表： 表3-1 传感器地址设置报文格式 序号报文名称长度（Byte）定义 1 帧头 2 帧头：0xbb71 2 报文长度 2 0x000a 3 通讯 地址传感器类型 1 参见表1-2 4 传感器地址 1 5 帧类型 1 0xAF（参见表1-3） 6 报文类型 1 0x01（参见表1-4） 7 报文内容 1 传感器新地址（1字节） 8 校验位 1 累加和 响应方式的数据报文格式见下表： 表3-2 响应方式的数据报文格式

无线传感器网络的应用研究

1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。

2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈

文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚　盈　袁慎芳　吴　键　丁建伟　李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 　基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。　收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009

基于ZigBee协议栈的无线传感器网络的设计

基于ZigBee 协议栈的无线传感器网络的设计 徐振峰，尹晶晶，陈小林，周全 （安徽国防科技职业学院机电工程系，安徽六安237011） 摘要：首先介绍了无线传感器网络的基本拓扑结构与传感器节点的结构，详细说明了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络的建立过程，包括协调器启动及建立网络、传感器节点启动及加入网络、传感器节点与协调器之间建立绑定以及传感器节点向协调器发送数据的过程。设计了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络系统。以采集温度信息为例，协调器能够接收到传感器节点发来的数据，并能通过RS232串口，将收到的数据发送给PC 机进行显示。实验显示在距离 80m 远处，系统仍能保持良好的通信质量。 关键词：ZigBee 协议栈；无线传感器网络；协调器；传感器节点中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）05-0075-03 Design of wireless sensor networks based on ZigBee stack XU Zhen -feng ，YIN Jing -jing ，CHEN Xiao -lin ，ZHOU Quan （Department of Mechanical and Electrical Engineering ，Anhui Vocational College of Defense Technology ，Liu ’an 237011，China ） Abstract:First ，the basic topological structures of wireless sensor network and the structure of sensor node are introduced.The starting -up process of wireless sensor network based on ZigBee stack is explained in details ，including startup and establishing network of coordinator ，startup and joining network of sensor node ，binding between sensor nodes and coordinator ，and the process of terminal nodes sending data to coordinator.The wireless sensor network is designed based on ZigBee stack.Taking sampling temperature information as a example ，the coordinator can collect the information from sensor nodes ，and send them to PC by using RS232.The temperature information can be displayed in PC.The experiment shows that good communication quality of this system can be obtained ，although at the distance of 80meters.Key words:ZigBee stack ；wireless sensor network ；coordinator ；sensor node 收稿日期：2012-01-12 稿件编号：201201050 基金项目：安徽省高校省级优秀青年人才基金项目（2010SQRL202） 作者简介：徐振峰（1981—），男，山东郓城人，硕士，讲师。研究方向：无线传感器网络理论及应用。 无线传感器网络（Wireless Sensor Network ，WSN ）是由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成多跳、自组织网络系统，其目的是协作地感知、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[1]。 目前能够用于短距离无线传感网络的通信技术主要有5种[2]：Wi-Fi 技术、超宽带通信（Ultra Wideband ，UWB ）技术、近场通信（Near Field Communication ，NFC ）技术、蓝牙以及 ZigBee 技术。其中，ZigBee [3]是基于IEEE802.15.4的一种新兴 短距离无线通信技术，其特点是低功耗、低速率、低复杂度、低成本等。这些特点决定了ZigBee 技术非常适合应用于无线传感网络中，因此ZigBee 技术被认为是最有可能应用于工业监控、传感器网络、家庭监控、安全监控等领域的无线技术。在ZigBee 协议的制定中，IEEE802.15.4无线标准定义了物理层（Physical Layer ，PHY ）和介质访问控制层（Medium Access Control Sub -Layer ，MAC ），而ZigBee 协议栈的网络层和应用 层是由ZigBee 联盟制定的。 支持ZigBee 协议的无线通信芯片主要有TI 公司推出的CC2420、CC2430、CC2530以及Freescale 半导体公司推出的MC13191、MC13192及MC13193等芯片。CC2430是世界上首 个单芯片ZigBee 解决方案，除了保持CC2420所包括的优良射频性能之外，其内部还集成了一个增强型8051内核，这使得 CC2430成为市面上最具有竞争力的ZigBee 无线收发芯片。 文中设计了基于ZigBee 协议栈的无线传感网络，该系统包括一个协调器和四个终端传感节点。以采集温度信息为例，实现了无线通信功能。协调器节点通过RS232串口，将收到的数据发送给PC 机进行处理及显示。 1 无线传感网络的结构 1.1 网络体系结构 无线传感网路中的基本单元是传感器节点，根据其在网 络中的所承担的任务不同，传感器节点可以分为3类：协调器、路由器和传感器节点。在网络中，协调器负责建立网络，允许路由器和传感器节点与其绑定，并接收路由器和传感器节点发送来的数据信息，以及传送给PC 机进行处理、存储等；传感器节点负责感知被测对象的物理信息，并将其无线 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第5期No.52012年3月Mar.2012 －75－