Zigbee无线传感器网络英文文献
Zigbee Wireless Sensor Network in Environmental Monitoring
Applications
I. ZIGBEE TECHNOLOGY
Zigbee is a wireless standard based on IEEE802.15.4 that was developed to address the unique needs of most wireless sensing and control applications. Technology is low cost, low power, a low data rate, highly reliable, highly secure wireless networking protocol targeted towards automation and remote control applications. It’s depicts two key performance characteristics – wireless radio range and data transmission rate of the wireless spectrum. Comparing to other wireless networking protocols such as Bluetooth, Wi-Fi, UWB and so on, shows excellent transmission ability in lower transmission rate and highly capacity of network.
A. Zigbee Framework
Framework is made up of a set of blocks called layers.Each layer performs a specific set of services for the layer above. As shown in Fig.1. The IEEE 802.15.4 standard defines the two lower layers: the physical (PHY) layer and the medium access control (MAC) layer. The Alliance builds on this foundation by providing the network and security layer and the framework for the application layer.
Fig.1 Framework
The IEEE 802.15.4 has two PHY layers that operate in two separate frequency ranges: 868/915 MHz and 2.4GHz. Moreover, MAC sub-layer controls access to the radio channel using a CSMA-CA mechanism. Its responsibilities may also include transmitting beacon frames, synchronization, and providing a reliable transmission mechanism.
B. Zigbee’s Topology
The network layer supports star, tree, and mesh topologies, as shown in Fig.2. In a star topology, the network is controlled by one single device called coordinator. The coordinator
is responsible for initiating and maintaining the devices on the network. All other devices, known as end devices, directly communicate with the coordinator. In mesh and tree topologies, the coordinator is responsible for starting the network and for choosing certain key network parameters, but the network may be extended through the use of routers. In tree networks, routers move data and control messages through the network using a hierarchical routing strategy. Mesh networks allow full peer-to-peer communication.
Fig.2 Mesh topologies
Fig.3is a network model, it shows that supports both single-hop star topology constructed with one coordinator in the center and the end devices, and mesh topology. In the network, the intelligent nodes are composed by Full Function Device (FFD) and Reduced Function Device (RFD). Only the FFN defines the full functionality and can become a network coordinator. Coordinator manages the network, it is to say that coordinator can start a network and allow other devices to join or leave it. Moreover, it can provide binding and address-table services, and save messages until they can be delivered.
Fig.3 Zigbee network model
II.THE GREENHOUSE ENVIRONMENTAL MONITORING
SYSTEM DESIGN
Traditional agriculture only use machinery and equipment which isolating and no communicating ability. And farmers have to monitor crops’ growth by themselves. Even if some people use electrical devices, but most of them were restricted to simple communication between control computer and end devices like sensors instead of wire connection, which couldn’t be strictly defined as wireless sens or network. Therefore, by through using sensor networks and, agriculture could become more automation, more networking and smarter.
In this project, we should deploy five kinds of sensors in the greenhouse basement. By through these deployed sensors, the parameters such as temperature in the greenhouse, soil temperature, dew point, humidity and light intensity can be detected real time. It is key to collect different parameters from all kinds of sensors. And in the greenhouse, monitoring the vegetables growing conditions is the top issue. Therefore, longer battery life and lower data rate and less complexity are very important. From the introduction about above, we know that meet the requirements for reliability, security, low costs and low power.
A. System Overview
The overview of Greenhouse environmental monitoring system, which is made up by one sink node (coordinator), many sensor nodes, workstation and database. Mote node and sensor node together composed of each collecting node. When sensors collect parameters real time, such as temperature in the greenhouse, soil temperature, dew point, humidity and light intensity, these data will be offered to A/D converter, then by through quantizing and encoding become the digital signal that is able to transmit by wireless sensor communicating node. Each wireless sensor communicating node has ability of transmitting, receiving function.
In this WSN, sensor nodes deployed in the greenhouse, which can collect real time data and transmit data to sink node (Coordinator) by the way of multi-hop. Sink node complete the task of data analysis and data storage. Meanwhile, sink node is connected with GPRS/CDMA can provide remote control and data download service. In the monitoring and controlling room, by running greenhouse management software, the sink node can periodically receives the data from the wireless sensor nodes and displays them on monitors.
B. Node Hardware Design
Sensor nodes are the basic units of WSN. The hardware platform is made up sensor nodes closely related to the specific application requirements. Therefore, the most important work is the nodes design which can perfect implement the function of detecting and transmission as a WSN node, and perform its technology characteristics. Fig.4 shows the universal structure of the WSN nodes. Power module provides the necessary energy for the sensor nodes. Data collection module is used to receive and convert signals of sensors. Data processing and control module’s functions are node device control, task sche duling, and energy computing and so on. Communication module is used to send data between nodes and frequency chosen and so on.
Fig.4 Universal structure of the wsn nodes
In the data transfer unit, the module is embedded to match the MAC layer and the NET layer of the protocol. We choose CC2430 as the protocol chips, which integrated the CPU, RF transceiver, net protocol and the RAM together. CC2430 uses an 8 bit MCU (8051), and has 128KB programmable flash memory and 8KB RAM. It also includes A/D converter, some Timers, AES128 Coprocessor, Watchdog Timer, 32K crystal Sleep mode Timer, Power on Reset, Brown out Detection and 21I/Os. Based on the chips, many modules for the protocol are provided. And the transfer unit could be easily designed based on the modules.
As an example of a sensor end device integrated temperature, humidity and light, the design is shown in Fig. 5.
Fig.5 The hardware design of a sensor node
The SHT11is a single chip relative humidity and temperature multi sensor module comprising a calibrated digital output. It can test the soil temperature and humidity. The DS18B20 is a digital temperature sensor, which has 3 pins and data pin can link MSP430 directly. It can detect temperature in greenhouse. The TCS320is a digital light sensor. SHT11, DS18B20and TCS320are both digital sensors with small size and low power consumption. Other sensor nodes can be obtained by changing the sensors.
The sensor nodes are powered from onboard batteries and the coordinator also allows to be powered from an external power supply determined by a jumper.
C. Node Software Design
The application system consists of a coordinator and several end devices. The general structure of the code in each is the same, with an initialization followed by a main loop.
The software flow of coordinator, upon the coordinator being started, the first action of the application is the initialization of the hardware, liquid crystal, stack and application variables and opening the interrupt. Then a network will be formatted. If this net has been formatted successfully, some network information, such as physical address, net ID, channel number will be shown on the LCD. Then program will step into application layer and monitor signal. If there is end device or router want to join in this net, LCD will shown this information, and show the physical address of applying node, and the coordinator will allocate a net address to this node. If the node has been joined in this network, the data transmitted by this node will be received by coordinator and shown in the LCD.
The software flow of a sensor node, as each sensor node is switched on, it scans all
channels and, after seeing any beacons, checks that the coordinator is the one that it is looking for. It then performs a synchronization and association. Once association is complete, the sensor node enters a regular loop of reading its sensors and putting out a frame containing the sensor data. If sending successfully, end device will step into idle state; by contrast, it will collect data once again and send to coordinator until sending successfully.
D. Greenhouse Monitoring Software Design
We use VB language to build an interface for the test and this greenhouse sensor network software can be installed and launched on any Windows-based operating system. It has 4 dialog box selections: setting controlling conditions, setting Timer, setting relevant parameters and showing current status. By setting some parameters, it can perform the functions of communicating with port, data collection and data viewing.
Zigbee 无线传感器网络在环境监测中的应用
I. Zigbee 技术
Zigbee 是一种基于IEEE 802.15.4的无线标准上被开发用来满足大多数无线传感和控制应用的独特需求。Zigbee 技术是低成本，低功耗，低数据速率，高可靠性，高度安全的无线网络协议实现自动化和远程控制应用的目标。它描述了两个关键的性能特点—无线射频范围和无线频谱的数据传输速率。相较于其他如蓝牙，Wi-Fi 技术，超宽带等无线网络协议，Zigbee 虽然传输速率慢但传输容量大的特点向我们展示了他出色的传输能力。
A 、技术框架
Zigbee 的框架是由一组层组成的。上述层中每一层都要执行一组特定的服务任务。图1所示。在IEEE 802.15.4标准定义了两个较低层：物理层（PHY ）和媒体接入控制（MAC ）层。Zigbee 联盟建立在网络层和安全层及应用层框架提供的基础上。 应用程序和配置文件
应用框架
网络和安全层
MAC 层
PHY 层 IEEE 802.15.4标准Zigbee 规范 应用 Zigbee 协议栈
硬件
图1 技术框架
在IEEE 802.15.4有两个PHY 层，它们在两个不同的频率范围操作：868/915兆赫和
2.4GHz 。此外，MAC 子层控制访问无线电频道使用的CSMA- CA 的机制。它的功能还可以包括信标帧传输，同步，并提供一个可靠的传输机制。
B 、Zigbee 技术的拓扑
Zigbee 网络层支持星形，树形和网状形拓扑结构，如图2所示。在星型拓扑结构中，网络是由一个叫做Zigbee 协调器的单一设备控制的。 Zigbee 协调器负责发起和维护网络上的设备。所有其他装置，称为终端设备，直接与Zigbee 协调器相连通。在网状和树状拓扑结构中，Zigbee 协调器的作用是启动网络，并选择一些重要的网络参数，但网络可以通过Zigbee 路由器扩展。在树状网络中，路由器将通过使用分层路由策略移动数据和控制消息。网状网络允许完全对等的对等通信。
星形网络（最简单的）
网状网络
（可靠性最好）
树状网络
（内存最少）
终端设备（精简功能设
备）
路由器（全功能设备）
协调器
图2 技术的拓扑
图3是一个Zigbee网络模型，它表明Zigbee支持协调器中心的单跳星形拓扑结构和终端设备，以及网状拓扑构造。在Zigbee网络中，智能节点由全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD）组成。只有FFN定义了完整的Zigbee功能，并且可成为网络协调器。协调器管理网络，也就是说，协调器可以启动网络，并允许其他设备加入或离开它。此外，它可以提供绑定和地址表服务，并保存，直到他们能传递信息。
图3 Zigbee网络模型
II.温室环境监测的系统设计
传统农业只使用孤立和没有沟通能力的机器和设备。农民们必须自己亲自监控作物的生长。即使有些人用电气设备，但他们中大多只限于控制计算机和终端设备的简单通信，此终端设备像传感器而不是像线相连接的传感器，严格上说不能被定义为无线传感器网络。因此，通过使用传感器网络和Zigbee，农业可能变得更加自动化，更加的网络化和智能化。
在这个项目中，我们要在温室的地下室部署五种传感器。通过这些部署的传感器，如温室的温度，土壤温度，露点，湿度和光照强度的参数可以实时检测。它的关键是从各种不同的传感器来收集不同的参数。而在温室，监测蔬菜的长势是首要问题。因此，
延长电池的寿命，减小数据速率和降低复杂度是非常重要的。从上述关于Zigbee 的介绍，我们知道Zigbee 满足了可靠性，安全性，低成本，低功耗的要求。
A 、系统概述
温室环境监测系统是由一个接收器节点（协调器），许多传感器节点，工作站和数据库组成的。莫特节点和传感器节点共同组成了每个收集节点。当传感器参数进行实时采集，如温室温度，土壤温度，露点，湿度和光照强度，这些数据将提供给的A / D 转换器，然后透过量化和编码成为数字信号，它能通过无线传感器通信节点传送。每个无线传感器通信节点有传送和接收的能力。
在这种传感器网络中，传感器节点部署在温室，它可以采集实时数据和通过多跳方式传送数据到接收器节点（协调器）。接收器节点完成了数据分析和贮存的任务。同时，接收器节点与GPRS/CDMA 连接可以提供远程控制和数据下载服务。在监控室通过运行温室管理软件，接收器节点可以定期收到来自无线传感器节点和在监视器上显示这些数据。
B 、节点的硬件设计
传感器节点是无线传感器网络的基本单位。硬件平台是由密切相关的具体应用要求的传感器节点组成的。因此，最重要的工作是节点设计，可以完美执行无线传感器网络的传送和监测功能，，并体现了Zigbee 的技术特点。图4显示了无线传感器网络节点的普遍结构。电源模块为传感器节点提供了必要的能量。数据采集模块被用来接收和转换传感器的信号。数据处理和控制模块的功能是节点设备控制，任务调度，能量计算等。通讯模块被用来在节点与频率选择之间传送数据等。 数据采集模块传感器
模拟/数字转换
器数据处理和控制模块中央处理器内存
通信模块
zigbee 转换单元电源模块
图4无线传感器网络节点的通用结构
在数据传输单元，Zigbee 模块是嵌入式的用来相匹Zigbee 协议的MAC 层和NET 层。我们选择CC 2430作为zigbee 协议的芯片，它把CPU ，射频收发器，网络协议和RAM 集合在一起。CC 2430运用一个8比特的微控制器（8051），并具有128KB 可编
程闪存和8KB的RAM。它还包括A / D转换，某些计时器，AES128协处理器，看门狗定时器，32K的晶体休眠模式定时器，上电复位，掉电检测和21个I / O操作系统。基于主芯片、为Zigbee协议提供许多模块。在那些模块的基础上Zigbee传输单元可以很容易地被设计出来。
以一个集成温度、湿度和光照的传感器终端设备为例，设计如图5所示。
图5 传感器节点的硬件设计
该SHT11是一种相对于湿度和温度的多传感器模块包括校准的数字输出的单芯片。它可以测试土壤温度和湿度。DS18B20的数字温度传感器，它有3个引脚，并且数据引脚可以直接连接MSP430。它可以检测温室的温度。TCS320是一种数字光传感器。DS18B20和TCS320SHT11,都是数字传感器具有体积小、功耗低的特点。其他传感器节点可以通过改变传感器获得。
传感器节点由供电板载电池供电，协调器还允许通过跳线由外部电源跳线确供电。
C、节点的软件设计
应用系统由一个协调器和几个终端设备组成。每个代码的一般结构是相同的，一个主循环后初始化。
协调器软件流程，经协调器开始，应用程序的第一步是硬件，液晶，栈和应用程序变量的初始化并且开放中断。然后，一个网络将被格式化。如果这个网络已被格式化成功，一些网络信息，如物理地址，网络ID，通道号，将会显示在液晶显示屏上。然后，程序将进入应用层和监测Zigbee信号。如果有终端设备或路由器想要加入这一网络，液晶显示屏将显示此信息，并显示了应用节点的物理地址，协调员将分配一个网络地址到
该节点。如果节点已加入了这个网络，数据由此节点传送，将由协调器接收，并且显示在液晶显示器上。
一个传感器节点软件流程，当每个传感器节点被打开或者在遇到任何航标后一个正在被寻找的协调器被检测到时，它会扫描所有频道。然后执行同步和连接。一旦完成连接，传感器节点便会进入阅读传感器和输出包含节点数据框架的定期循环、如果发送成功，终端设备将进入空闲状态，相反，它会再次收集数据并且发送到协调器，直到发送成功。
D、温室监控软件的设计
我们用VB语言为测试来构建一个界面，这温室传感器网络的软件，可以安装任何基于Windows操作系统。它有4个对话框选择：设置控制条件，设置定时器，设定相关参数，并显示当前的状态。通过设置一些参数，它可以执行与港口沟通的功能，数据收集和数据浏览。
物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络
物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络 摘要 物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。积极发展物联网技术，尽快扩展其应用领域，尽快使其投入到生产、生活中去，将具有重要意义。 ZigBee无线通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术，具有低功耗、低速率、低时延等特性，具有强大的组网能力与超大的网络容量，可以广泛应用在消费电子品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。由于其独有的特性，ZigBee无线技术也是无线传感器网络的首选技术，具有广阔的发展前景。ZigBee协议标准采用开放系统接口(051)分层结构，其中物理层和媒体接入层由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层，安全层和应用框架层由ZigBee联盟制定。 本文首先从概念、技术架构、关键技术和应用领域介绍了物联网的相关知识，然后着重介绍了基于ZigBee的无线传感器网络，其中包括无线传感网简介、ZigBee技术概述和基于ZigBee的无线组网技术。 关键词：物联网；ZigBee；无线传感器网络
物联网简介 物联网概念 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。 技术架构 从技术架构上来看，物联网一般可分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。 感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。 网络层是物联网的神经中枢和大脑-用于传递信息和处理信息。网络层包括通信网与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。 网络层解决的是传输和预处理感知层所获得数据的问题。这些数据可以通过移动通信网、互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等进行传输。特别是在三网融合后，有线电视网也能承担物联网网络层的功能，有利于物联网的加快推进。网络层所需要的关键技术包括长距离有线和无线通信技术、网络技术等。 应用层是物联网的"社会分工"-结合行业需求，实现广泛智能化。应用层是物
无线传感器网络论文中英文资料对照外文翻译
中英文资料对照外文翻译 基于网络共享的无线传感网络设计 摘要：无线传感器网络是近年来的一种新兴发展技术，它在环境监测、农业和公众健康等方面有着广泛的应用。在发展中国家，无线传感器网络技术是一种常用的技术模型。由于无线传感网络的在线监测和高效率的网络传送，使其具有很大的发展前景，然而无线传感网络的发展仍然面临着很大的挑战。其主要挑战包括传感器的可携性、快速性。我们首先讨论了传感器网络的可行性然后描述在解决各种技术性挑战时传感器应产生的便携性。我们还讨论了关于孟加拉国和加利 尼亚州基于无线传感网络的水质的开发和监测。 关键词：无线传感网络、在线监测 1.简介 无线传感器网络，是计算机设备和传感器之间的桥梁，在公共卫生、环境和农业等领域发挥着巨大的作用。一个单一的设备应该有一个处理器，一个无线电和多个传感器。当这些设备在一个领域部署时，传感装置测量这一领域的特殊环境。然后将监测到的数据通过无线电进行传输，再由计算机进行数据分析。这样，无线传感器网络可以对环境中各种变化进行详细的观察。无线传感器网络是能够测量各种现象如在水中的污染物含量，水灌溉流量。比如，最近发生的污染涌流进中国松花江，而松花江又是饮用水的主要来源。通过测定水流量和速度，通过传感器对江水进行实时监测，就能够确定污染桶的数量和流动方向。 不幸的是，人们只是在资源相对丰富这个条件下做文章，无线传感器网络的潜力在很大程度上仍未开发，费用对无线传感器网络是几个主要障碍之一，阻止了其更广阔的发展前景。许多无线传感器网络组件正在趋于便宜化（例如有关计算能力的组件），而传感器本身仍是最昂贵的。正如在在文献[5]中所指出的，成功的技术依赖于
无线传感器网络概述
无线传感器网络概述 1科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代，作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，得到了极大的发展。 2目前无线网络可分为两种:一种是有基础设施的网络,需要固定基站,例如我们使用的手机，属于无线蜂窝网，它就需要高大的天线和大功率基站来支持，基站就是最重要的基础设施；另外，使用无线网卡上网的无线局域网，由于采用了接入点这种固定设备，也属于有基础设施网。 另一类是无基础设施网，又称为无线Ad hoc网络,节点是分布式的，没有专门的固定基站。 无线Ad hoc网络又可分为两类: 一类是移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network,简称MANET)，它的终端是快速移动的。一个典型的例子是美军101空降师装备的Ad hoc网络通信设备，保证在远程空投到一个陌生地点之后，在高度机动的装备车辆上仍然能够实现各种通信业务，而无需借助外部设施的支援。另一类就是我们讲的无线传感器网络,它的节点是静止的或者移动很慢。 3传感器网络的标准定义是这样的： 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。 如图所示，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。 在这个定义中，传感器网络实现了数据采集、处理和传输的三种功能，而这正对应着现代信息技术的三大基础技术，即传感器技术、计算机技术和通信技术。 4它们分别构成了信息系统的“感官”、“大脑”和“神经”三个部分。因此说，无线传感器网络正是这三种技术的结合，可以构成一个独立的现代信息系统。 5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。 这种早期使用的传感器系统的特征在于传感器节点只产生探测数据流，没有计算能力，并且相互之间不能通信。 6第二阶段是二十世纪80年代至90年代之间。 主要是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。 7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
ZigBee无线传感网报告
无线传感网期末作业 ZigBee在智能家居领域的应用与前景 学院： 姓名： 2015.01.01
ZigBee无线传感网在智能家居领域中的应用前景分析 一、应用背景 智能家居的概念最早由美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及东南亚等经济比较发达的国家提出。世界上第一幢智能建筑于1984年在美国康涅狄格州出现，当时只是对一座旧式大楼进行了一定改造，采用计算机对大楼内的空调、电梯、照明灯设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料灯方面的信息服务。而后涌现了各种不同的解决方案，涉及到生活的方方面面。 1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。 国内智能家居的控制系统产品十分繁多，由于入行门槛不高，技术水平要求较低，中国产生了数百个互不兼容的标准，直接导致了国内行业竞争激烈，标准不统一带来实际应用的的麻烦。而2005年以后，智能家居的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。导致实际使用效果差，产品可靠性、安全性缺乏。不少媒体对智能家居提出了质疑，一般民众也逐渐丧失了信心。 但是智慧家居是今后家居领域发展的必然趋势，虽然市场推广才刚刚开始，但行业的竞争已经很激烈，光是宁波就有不下5家企业专门从事这方面开发。面对中国庞大的需求市场，预计该行业将以年均19.8%的速率增长，在2015年产值达1240亿元。 二、技术分析 智能家居不同于数据通信网络，其要求低速率低成本的控制手段。其仅需要设备的互联和控制，故应该考虑以下特点： 1.低成本家庭控制网络中控制的对象主要是大量的家电和传感器终端节点，这种较大规模的网络需要一个低成本的节点组网技术。 2.标准化需要各个家居组成部件之间互相通信，标准化的工作非常重要。 3.跨平台使用环境是一个家居环境，整个系统中有着形形色色的平。
ZIGBEE无线传感器网络简介
无线传感器网络简介 2007年01月06日星期六下午04:29 ［来源：仪器仪表与传感器网］ 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。 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，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，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(Boston Unversity)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-3 Communications、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，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
一种基于无线传感器网络的生理信号采集系统_英文_
Journal of Southeast U niversity (Eng lish Edition) V o.l 26,N o .1,pp .73-77M ar .2010 I SSN 1003 7985 Physiological signal acquisition syste m based on w ireless sensor net works Q iuW enjiao Zhang Y ongkui (K ey L abo ra t o ry o f Ch ild D eve l opm ent and L earn i ng Sc ience o fM i n istry o f Education ,Southea st U n i v ersity ,N anji ng 210096,Ch i na) Abstr act :B ase d on w ireless sensor net w orks ,a physi o l ogical si gnal acquisiti on syste m is pr oposed .The syste m is use d i n classroo m education in order t o understand t he physi o l ogical c hanges i n t he students .I n t he s y ste m,the biolog i cal electrical si gnal relate d to student atte n ti on a nd e m oti on states ca n be m easur ed by electrocar d i ogr aphy signals .The b i oel ectri cal signal is digitali zed at a 200H z s a m p ling rate and is tra n s m itted by t he Z ig B ee protoc o.l S i m u lta neously ,t he B l uet ooth technology is als o e m be dde d i n the nodes so as to m eet the high sa m pli ng rate a nd the high ba nd w i d t h tra n s m issi on .The syste m can i m p l e m ent them on it o ri ng tas k s for 30students ,and t he experi m ental resu lts of usi ng t he syste m i n t he cl assroo m are propose d .Finall y ,t he a pplicati ons of w irel ess se n s or net w orks used in e ducati on is als o d iscussed .K ey w or ds :w ir eless sensor net w or k ;physi o l ogical si gna;l e du cati on Recei ved 2009 07 20.Biographies :Q i u W en ji ao (1969 ),m ale ,graduate ;Zh ang Y on gku i (corres ponding au t ho r),m ale ,do ctor ,ass ociat e pro fess or ,yzhangb @s https://www.360docs.net/doc/3d1011187.html, .cn . Foundati on ite m:The N ati ona lNatural S ci en ce Foundation of Ch i na(No.60775057). C itati on :Q iu W en ji ao,Zh ang Y on gku.i Phy si o l og i ca l signa l acqu isition s y st e m based on w i rel ess sen s or net w ork s[J].J ournal o f SoutheastU niver sit y (E ngli sh Ed iti on ),2010,26(1):73 77. A lthough the attent i on state and e mot i ona l state of stude n ts dur i ng the lear n i ng process belong to the psyc holog ica l do m a i n,it can be i ndirectly m easured by physi o l og i cal signals ,suc h as e lectr ocard i ography si gnals and pulse signals .Students and teachers m ental states of attention and e mo ti on in the classroo m m ay be chang i ng dur i ng teach i ng progress ,wh ich can physi o l og i cally acti vate the sy m pathetic and parasy mpathetic division o f the autono m ic nervous syste m (AN S )[1 2] .T hese m easurable physi o l og i cal signals can be recorded for the analyses of psyc holog ica l ar ousal of social re w ar ds and punish m ents ,such as posit i ve feedbac k by the teacher s praises or higher exa m i nat i on grades ,even the a mount of a scholarship ,al though the arousal of the autono m ic nervous syste m reac t i ons m ay be a co m plex i ndirect relationship to e m o t i on [3 4] .Interact i ons bet w een states of the autono m ic nerv ous syste m and cognit i ve perfor m ance have a long trad ition of being a top ic of psycho log ical research .C lassic concepts fro m mo tivat i onal psycho logy have suggested an i nverted u shaped association bet w een unspec ific activat i on and m en tal funct i oning [5 6] .A ccor d i ng to this ,the best funct i onal condit i ons are expected atm idrange arousa,l and both over ar ousa l and under arousal are acco m panied by declines in perf or m ance .Cardiovasc u lar psychophysiology has also contributed to this li ne of research ,the respective models re l at i ng changes in card i ovascular act i v ity to facilitation, i nh i b it i on of i nfor m ation processi ng [7] or ener get icm ob iliza t i on o f the organis m when faced w ith a situat i on requ iri ng behav i oral ad j ust m ent [8] .H o w ever ,although this certai n ly const itutes a benefic i a l appr oach ,e m p irical work i n th is f i e l d re m a i ns re lati vely sparse [9] .Both the sy m pathetic syste m and the parasy mpathetic syste m contri bute to cardi ovascular regulat i on [10] .Sy mpathetic i n fl uences are trans m itted through efferent fibres to the si nus node ,the m yo cardiu m and the vascularm usc u lature ,and their activati on leads to an i ncrease i n heart rate ,cardiac contract ility and vascular tone .Parasy mpathetic i nfl ue nces arew i de l y ,but not co mpletely ,restri cted to the m odulat i on of heart rate through i nhibiting sinus node act i v ity .I n addition ,the cardiac baroreflex is involved .I n th i s negative feedbac k loop ,c han ges i n the act i vity of the arterial baroreceptors due to fl uctua tions i n b l ood pressure are responded w ith co m pensatory changes i n heart rate and contract ility .A co mplex net work of brai n ste m un its subserve cardi ovascular autono m ic contro,l e .g .,the nucleus of the so litar y tract(NT S),the dorsalm otor nucle us(DMN ),the nucleus a mbiguous(NA )and the rostral ventrolateral medulla(RVL M )[11] .B ilateral direct and i ndi rect c onnecti ons ex ist bet w een this net work and cortical areas ,which for m an m i portant li nk bet wee n cardi ovascular regulation and cogn ition [12-13] .The present study am i s at in vest i gat i ng relationsh i ps a mong features of sy m pathetic ,para sy mpathetic and bar oreflex car d i ovascular control and atten tional perfor mance . To collect these physi ca l and mental states data i n real tm i e and objectivel y ,a hybrid w ireless sensor net w ork is desi gned as the subjects of a teac her and st ude nts are mob ile .For m edical and ho m e usage ,li ce nse free IS M (i ndustr y ,sci ence ,m edical)radio frequency(RF )o f 2 4G H z Z i gBee w ire l ess sensor node technology is usef u l [14 18] . 1 Syste m D escripti o n A s a secondary ai m ,the study i nvestigates i nter i nd i v i d ual differences i n task i nduced cardiovascular m odula t i ons .Porges [19] postulated an associat i on bet w een resti ng cardiac vagal tone and the ex tent o f card i ovascular react i v i ty .Th is is consistent w ith stud i es that have revealed m ore pronounced heart rate responses to var i ous st i m u li i n chil dren and adults w ith higher baseline heart rate variabili ty [19 21].Cardiovascular reacti v ity to cogniti ve de m a nds m ay also rel ate to task perfor m ance .Duschek [22] found a positive correlat i on bet wee n systo lic and diastolic b l ood pressure in creases duri ng the executi on o f five attenti on tasks a nd the perfor mance on each o f the m.I n i nfants ,greater decreases of RS A duri ng m ental testing are related to higher f unct i onal levels [21] .Inter i ndividual differences in cardiovasc ular mod ulation possi bly reflect different degrees of autono m ic adj ust
Zigbee无线传感器网络英文文献
Zigbee Wireless Sensor Network in Environmental Monitoring Applications I. ZIGBEE TECHNOLOGY Zigbee is a wireless standard based on IEEE802.15.4 that was developed to address the unique needs of most wireless sensing and control applications. Technology is low cost, low power, a low data rate, highly reliable, highly secure wireless networking protocol targeted towards automation and remote control applications. It’s depicts two key performance characteristics – wireless radio range and data transmission rate of the wireless spectrum. Comparing to other wireless networking protocols such as Bluetooth, Wi-Fi, UWB and so on, shows excellent transmission ability in lower transmission rate and highly capacity of network. A. Zigbee Framework Framework is made up of a set of blocks called layers.Each layer performs a specific set of services for the layer above. As shown in Fig.1. The IEEE 802.15.4 standard defines the two lower layers: the physical (PHY) layer and the medium access control (MAC) layer. The Alliance builds on this foundation by providing the network and security layer and the framework for the application layer. Fig.1 Framework The IEEE 802.15.4 has two PHY layers that operate in two separate frequency ranges: 868/915 MHz and 2.4GHz. Moreover, MAC sub-layer controls access to the radio channel using a CSMA-CA mechanism. Its responsibilities may also include transmitting beacon frames, synchronization, and providing a reliable transmission mechanism. B. Zigbee’s Topology The network layer supports star, tree, and mesh topologies, as shown in Fig.2. In a star topology, the network is controlled by one single device called coordinator. The coordinator
机械毕业设计英文外文翻译51采煤工作面无线传感器网络物理层设计UWB技术
翻译部分 英文原文 Coal Face Wireless Sensor Network Physical Layer Design Based On UWB Technology Abstract In order to guarantee the safety of coal face production, it is necessary to monitor and surveillance face Shearer, scraper transport planes, hydraulic support, transport machines, broken machines etc . At present, it is difficult for the cable transmission mode to adapt to changes in the work site of the coal face. Transmission lines are often damaged and snapped for various factors, we use wireless sensor network (WSN), which is flexible to be placed and extensible, to resolve this problem. This paper discuss the design of the WSN transceiver for coal face with UWB technology. This kind of transceiver has some useful advantage such as low cost, low power consumption, simple structure, easy to implement the design of the hardware, no need to estimate the coal face Channel characteristics. However, detection efficiency is slightly lower, but the error rate can meet the requirement. 1.Introduction Coal face must face the complicated geological conditions and poor working conditions. In order to ensure the safety of production in the coal face, it is necessary to monitor real-time the face Shearer, scraper transport machine, hydraulic support, reprint machine, broken machines and other large equipments. In addition, we must monitor the ground pressure, gas, carbon monoxide, dust and other environmental parameters. At the same time, mobile voice and image communications is required. At present, the signal monitored and derived from the coal face is transmitted by cable. As the face is moving constantly and the going of the coal mining process, all kinds of large-scale iron and steel equipments in the coal face need to be boosted circularly and continually. The shape of the space is constantly changing with the change of the relative position of the equipments. Correspondingly, communication in cable is difficult to be applicable with the working scene changing, so transmission lines is damaged or snapped frequently ,and the coal face mobile voice and image communication is impossible .All these issues cause many latent trouble to the Safety of the
Zigbee网络原理与应用教案
计算机与信息技术学院 课程教案 专业物联网工程 课程Zigbee网络原理与应用 讲授人姚建峰 2015 年 9月10日
(一) 课程名称：Zigbee网络原理与应用 (二) 学时学分：周4学时，3学分 (三) 预修课程：电子线路、数字逻辑、计算机组成原理、高级语言程序设计 (四) 使用教材 ZigBee技术与实训教程――基于CC2530的无线传感网技术，清华大学出版社，2014年5月第1版 (五) 教学参考书(3本以上) 1、李文仲编著：《Zigbee2006无线网络与无线定位实战》，北京航空航天大学出版社，2008年1月第1版； 2、王小强编著：《Zigbee无线传感器网络设计与实现》，化学工业出版社，2012年6月第1版； 3、郭渊博编著：《Zigbee技术与应用》，国防工业出版社，2010年6月第1版。 （六）教学方法：课堂讲授，课堂演示，师生互动，理论与实验结合教学。 (七) 教学手段：多媒体教学。 (八) 考核方式：闭卷考试。 (九) 学生创新精神与实践能力的培养方法：结合实验、具体应用、小组讨论等方式使学生掌握Zigbee技术开发的基本方法，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的动手能力和创新能力。 (十) 其它要求：严格考勤，学生课堂表现和实验完成情况占学生成绩的30%，期末成绩占70%。
第一章无线传感器网络 教学时数：2学时 教学目的与要求：主要让学生理解无线传感网络的主要概念，了解无线传感网络的发展历程、研究现状与研究前景、应用领域，掌握无线传感网络的特点、网络体系结构、关键技术。 教学重点：无线传感器网络体系结构。 教学难点：无线传感器网络的关键技术。 第一节无线传感器网络概述(了解) 1.无线传感器网络的概念： 无线传感器网络就是由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的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。 2.无线传感器网络的发展历程： 第一阶段:最早可以追溯至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，“胡志明小道”是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道，美军对其进行了狂轰滥炸，但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。“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。主要是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9·11事件之后。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。 3.无线传感器网络研究现状： （1）国外无线传感器网络的研究现状 1998年，美国国防部提出了“智能尘埃”的概念，最先开始无线传感器网络技术的研究，目的是为监控敌方的活动情况而不被察觉。2001年，美国陆军提出“灵巧传感器网络通信”计划，将无人值守式弹药、传感器和未来战斗系统
无线传感器网络中英文对照外文翻译文献
(文档含英文原文和中文翻译) 中英文对照翻译 基于网络共享的无线传感网络设计 摘要：无线传感器网络是近年来的一种新兴发展技术，它在环境监测、农业和公众健康等方面有着广泛的应用。在发展中国家，无线传感器网络技术是一种常用的技术模型。由于无线传感网络的在线监测和高效率的网络传送，使其具有很大的发展前景，然而无线传感网络的发展仍然面临着很大的挑战。其主要挑战包括传感器的可携性、快速性。我们首先讨论了传感器网络的可行性然后描述在解决各种技术性挑战时传感器应产生的便携性。我们还讨论了关于孟加拉国和加利尼亚州基于无线传感网络的水质的开发和监测。 关键词：无线传感网络、在线监测
1.简介 无线传感器网络，是计算机设备和传感器之间的桥梁，在公共卫生、环境和农业等领域发挥着巨大的作用。一个单一的设备应该有一个处理器，一个无线电和多个传感器。当这些设备在一个领域部署时，传感装置测量这一领域的特殊环境。然后将监测到的数据通过无线电进行传输，再由计算机进行数据分析。这样，无线传感器网络可以对环境中各种变化进行详细的观察。无线传感器网络是能够测量各种现象如在水中的污染物含量，水灌溉流量。比如，最近发生的污染涌流进中国松花江，而松花江又是饮用水的主要来源。通过测定水流量和速度，通过传感器对江水进行实时监测，就能够确定污染桶的数量和流动方向。 不幸的是，人们只是在资源相对丰富这个条件下做文章，无线传感器网络的潜力在很大程度上仍未开发，费用对无线传感器网络是几个主要障碍之一，阻止了其更广阔的发展前景。许多无线传感器网络组件正在趋于便宜化（例如有关计算能力的组件），而传感器本身仍是最昂贵的。正如在在文献[5]中所指出的，成功的技术依赖于共享技术的原因是个人设备的大量花费。然而，大多数传感器网络研究是基于一个单一的拥有长期部署的用户，模式不利于分享。该技术管理的复杂性是另一个障碍。 大多数传感器的应用，有利于这样的共享模型。我们立足本声明认为传感器可能不需要在一个长时间单一位置的原因包括：（1）一些现象可能出现变化速度缓慢，因此小批量传感器可进行可移动部署，通过测量信号，充分捕捉物理现象（2）可能是过于密集，因此多余的传感器可被删除。（3）部署时间短。我们将会在第三节更详细的讨论。 上述所有假定的有关传感器都可以进行部署和再部署。然而有很多的无线传感器网络由于其实时监测和快速的网络功能可能被利用作为共享资源。其作为共同部署资源要求，需要一些高效的技术，包括对传感器的一些挑战，如便携性，流动频繁的传感器内的部署，这使我们在第四节将会有大的挑战。 在本文中，我们专注于作为共享的可行性设计的传感器网络。下面我们开始 阐述传感网络在孟加拉国和加利福尼亚州的水质检测中的应用。 2．无线传感网络在水质监测中的应用