无线传感网络在环境监测中的应用PPT课件
传感器PPT课件
阶跃响应
传感器对阶跃输入信号的响应 特性，反映传感器的动态跟踪
能力。
阻尼比
描述传感器动态系统阻尼特性 的参数，影响传感器的动态稳
定性。
固有频率
传感器动态系统的固有振动频 率，反映传感器对动态信号的
响应速度。
环境适应性指标评价
温度稳定性
传感器在不同温度下的输出稳 定性，反映传感器对温度变化
降低传感器制造成本，提高可靠性和 寿命是当前面临的挑战。
未来发展感器研究
探索新型传感材料，提高传感器的灵敏度 和响应速度。
借鉴生物感知机制，研发仿生传感器，拓 展应用领域。
多传感器融合技术
智能化传感器网络
利用多传感器融合技术，提高测量精度和 可靠性。
构建智能化传感器网络，实现传感器之间 的协同工作和自组织能力。
、电阻等。
测量电路对转换元件输出的电信 号进行放大、滤波、转换等处理 ，以便于后续的数据采集、传输
和处理。
信号转换与处理
信号转换
将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便于计算机等数字设备进行处理。常见的信 号转换方式有A/D转换和V/F转换等。
信号处理
对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力 。常见的信号处理方式有放大电路、滤波电路和线性化电路等。
分类
根据输入物理量可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、 加速度传感器、光线传感器等。
发展历程及现状
发展历程
传感器的历史可以追溯到20世纪初，当时主要应用于军事领域。随着科技的不断进步，传感器逐渐应 用于民用领域，如工业自动化、环境监测、医疗设备等。近年来，随着物联网、人工智能等技术的快 速发展，传感器技术也取得了巨大的进步。
无线传感器网络技术原理及应用-ppt课件-第2章
11 尽管频段的选择由很多因素决定，但对于无线传感器
网络来说，必须根据实际应用场合来选择。因为频率的选
择决定了无线传感器网络节点的天线尺寸、电感的集成度 以及节点功耗。
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2.3 通信信道
信道是信号传输的媒质。通信信道包括有线信道和无
线信道。有线信道包括同轴电缆、光纤等。无线信道是无 线通信发送端和接收端之间通路的形象说法，它以电磁波
S (t ) A(t )sin[2πf (t ) (t )]
(2-11)
34 式中，正弦波S(t)为载波，基于正弦波的调制技术即对其参
数幅度A(t)、频率f (t)和相位进行相应的调整，分别对应调
制方式的幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。 由于模拟调制自身的功耗较大且抗干扰能力及2。
1 m d 10 m 20lg d d 20 30lg 10 m d 20 m 10 L Lfs d 29 60lg 20 m d 40 m 20 47 120lg d d 40 m 40
《Zigbee技术》PPT课件
WiMax Zigbee
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无线传感网络概述
Zigbee
精选ppt
6
近距离无线通信概述
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Bluetooth
2
UWB
3
Zigbee
4
WiFi
精选ppt
7
Bluetooth
蓝牙的来历
英文：Bluetooth 代表一种短距离无线通信技术
“蓝牙”（Bluetooth）一词是一位丹麦国王的名字， 在10世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。
精选ppt
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Zigbe精e选协pp议t 栈
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Zigbee协议精选的pp体t 系结构
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ZigBee物理层
物理层定义了物理无线信道与MAC层之间的接口，主要 是在硬件驱动程序的基础上，实现数据传输和物理信道的管 理，提供物理层数据服务和物理层管理服务。
➢数据的发送与接收
➢物理信道的能量检测(ED：Energy Detection)
精选ppt
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WiFi
什么是WiFi？
全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准
与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用 的短距离无线技术
主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域， 通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为 76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合
➢射频收发器的激活与关闭
➢空闲信道评估(CCA：clear channel assessment)
➢链路质量指示(LQI：link quality indication)
➢物理层属性参数的获取与设置
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24
Zigbee精Βιβλιοθήκη 选p理pt信道25Zigbee调制及扩频
无线传感器网络24页PPT
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
无线传感器网络ห้องสมุดไป่ตู้
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
无线传感器网络体系结构PPT课件
1.传感器节点 （1）数据采集模块 （2）处理控制模块 （3）无线通信模块 （4）能量供应模块 2. 汇聚节点 3.管理节点
第2章 无线传感器网络体系结构
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2.2.2 无线传感器网络软件体系结构
第2章 无线传感器网络体系结构
无线传感器网络中间件和平台软件体系结构主要分为四个层次：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，网络适配层和基础 软件层组成无线传感器网络节点嵌入式软件(部署在无线传感器网络节点中) 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)。
第2章 无线传感器网络体系结构
2.1 体系结构概述
无线传感器网络包括4类基本实体对象：目标、观测节 点、传感节点和感知视场。另外，还需定义外部网络、远 程任务管理单元和用户来完成对整个系统的应用刻画，如 图2-1所示。
目标
外部网络 （UAV、卫星通信
网、互联网等）
远程任务管理
用户
数据传输或 信令交换
分布式网络服务接口
分布式网格 管理接口
应用层 传输层 网络层 数据链路层
安
Qos
路由
全 机
制
信道接入
拓扑生成
无线电
.
红外线
能
源
管
理
网
络
管
拓
理
扑
管
理
光波
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无线传感网络结构
• 一、单跳网络
• 概念：为了向汇聚节点传送数据，各传感 器节点可以采用单跳方式将各自的数据直 接发送给汇聚节点，采用这种方式所形成 的网络结构 为单跳网络结构。
. 传感器节点
感知现场 1
无线传感网络在环境监测中的实际应用
无线传感网络在环境监测中的实际应用无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）是由大量分布式传感器节点组成的网络系统，能够感知、采集和传输环境中的各种信息数据。
由于其低成本、易部署和大规模覆盖等特点，无线传感网络在环境监测领域中得到了广泛的应用。
环境监测是指对自然环境、工业环境或公共环境中的各种参数和指标进行实时、连续的监测和记录。
其目的是为了及时发现异常情况，并采取相应措施进行环境保护、资源管理和灾害预警。
传统的环境监测通常采用固定布设的传感器和数据采集系统，其无法灵活地适应多变的环境要求。
然而，无线传感网络的出现改变了传统环境监测的格局。
无线传感节点可以自组网形成多跳网络，节点之间可以实现自主通信和协作，数据可以通过节点间的无线通信传输到基站或云平台进行处理和分析。
这种分布式的网络结构具有高度的可扩展性和自适应性，能够适应各种复杂环境中的监测任务。
在环境监测中，无线传感网络可以应用于多个领域，如空气质量监测、水质监测、土壤监测等。
以空气质量监测为例，传统的监测方法需要部署大量的监测点，成本高且不易维护。
而利用无线传感网络，可以将传感节点灵活地布置在需要监测的区域内，实现对多个位置空气质量的实时监测。
传感节点可以感知和采集空气中的温度、湿度、气体浓度等数据，并通过节点间的无线通信传输到数据中心进行处理和分析。
这样可以帮助政府和相关部门及时掌握空气质量状况，制定相应的环境保护措施，减少污染对人体健康的影响。
类似地，无线传感网络也可以应用于水质监测领域。
传统的水质监测通常需要进行委托实验室测试，周期较长且费用较高。
而利用无线传感网络，可以将水质传感器节点部署在水体中，实时感知和采集水体的多种参数如浑浊度、PH值、溶解氧等。
传感节点之间进行数据通信，将数据传输到数据中心进行实时监测和分析。
这样可以及时掌握水质变化情况，对水资源进行管理和保护。
同时，无线传感网络还可以应用于水灾监测和预警中，通过水位传感器的数据采集和传输，实现对洪水等水文灾害的实时监测和预警，及时采取避险措施，减少人员和财产损失。
无线网络技术_第8章 无线传感器网络
❖ 工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、868MHz（欧 洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的 频段
8.4 无线传感器网络的应用
❖ 最初源于军事上的需求 ❖ 后逐渐被被用于农业，医学等领域
安全/监控
闲侦听，以便接收可能传输给自己的数据。过度的 空闲侦听或者没必要的空闲侦听同样会造成节点能 量的浪费。 (4)在控制节点之间的信道分配时，如果控制消息过多， 也会消耗较多的网络能量。
MAC协议分类标准
❖ 采用分布式控制还是集中控制 ❖ 使用单一共享信道还是多个信道 ❖ 采用固定分配信道方式还是随机访问信道方式
❖ 网络层(Network Layer)
网络层协议主要负责路由发现和维护
路由协议可以划分为平面路由协议和分级路由协 议
WSN 路由协议设计要遵从如下原则
❖ 能量利用率优先考虑 ❖ 数据为中心 ❖ 不影响传感器节点探测精度条件下的数据聚合 ❖ 理想的节点定位和目标追踪
❖ 传输层(Transport Layer)
❖链路层（Data Link Layer）
链路层协议用于建立可靠的点到点或点到多点通信链路, 主要由介质访问控制(Medium Access Control ,简称MAC) 组成,MAC协议的基本作用是避免点到点通讯时冲突的发 生。
传感器网络的MAC协议必须满足两项基本要求:首先是组 建网络底层基础设施,实现多跳并具备自组织特性的节点 无线通讯;其次是在节点通讯过程中实现平等高效的资源 共享
❖ 确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感 器网络最基本的功能之一，对无线传感器网络应用 的有效性起着关键的作用。
无线传感器网络技术ppt课件
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模拟调制和数字调制
数字调制是用数字基带信号对高频载波的 某一参量进行控制，使高频载波随着数字 基带信号的变化而变化。目前通信系统都 在由模拟制式向数字制式过渡，因此数字 调制已经成为了主流的调制技术。
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数字调制
幅度
频率
相位
通过调节三个参数可以表达信息
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幅度调制 Amplitude shift keying e.g. MICA TR1000
-110(2.4kBaud)
19.7 250k -25~0 -94(250kBaud1)9
物理层帧结构
4B
1B
1B
前导码
SFD 帧长度（7位） 保留位
同步头
帧的长度，最大为128B
可变长度 PSDU
PHY负荷
前导码：第一个字段，其字节数一般取4， 收发器在接收前导码期间会根据前导码序列 的特征完成片同步和符号同步，当然字节数 越多同步效果越好，但那需要更多的能量消 耗。
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直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)
跳频(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)
跳时(Time Hopping Spread Spectrum, THSS)
宽带线性调频扩频(chirp Spread Spectrum, chirp-SS，简称切普扩频)。
提供传送数据的通路 传输数据 其他管理功能
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PPDU数据
Bit to Symbol Symbol to Chip
Modulator RF信号
2
物理接口标准
通常物理接口标准对物理接口的四个特性进行了描述：
无线传感网络在环境监测中的应用
无线传感网络在环境监测中的应用无线传感网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的分散传感器节点组成的自组织网络。
这些节点可以通过物理方式感知环境中的信息，并将感知到的信息通过无线通信传递给其他节点或基站。
无线传感网络在近年来被广泛应用于环境监测领域，具有诸多优势和潜力。
首先，无线传感网络在环境监测中可以实现实时监测和自动化。
传统环境监测需要人工采样和分析，过程繁琐耗时。
而无线传感网络可以实时收集环境数据，如温度、湿度、气压等，通过节点间的协同工作，快速获取信息并进行分析，从而实现对环境的实时监测和数据处理。
其次，无线传感网络具有广域覆盖和灵活布局的特点。
传感器节点可以灵活部署在需要监测的区域内，无需复杂的布线和基础设施建设，降低了部署和维护成本。
同时，无线传感网络可以根据实际需求进行节点数量的调整，实现对不同区域的全面监测。
另外，无线传感网络可以实现分布式处理和决策。
无线传感节点可以通过本地处理和通信协作，将环境数据进行分析和整合，实现对局部环境的智能处理和决策。
同时，节点间的通信和协作也可以实现对整个无线传感网络的集体智能，提高了系统的可靠性和适应性。
无线传感网络在环境监测中的应用非常广泛。
例如，农业领域可以利用无线传感网络实现土壤湿度、温度和光照强度等参数的监测，从而提高农作物的种植效率和产量。
环境保护方面，无线传感网络可以用于监测水质、空气污染和噪声等环境指标，提供科学数据支持，为环境保护决策提供参考。
在城市管理中，利用无线传感网络可以进行交通监测和垃圾管理。
通过部署在道路上的传感器节点，可以实时收集交通流量和拥堵情况等信息，从而优化交通信号和路线规划。
而针对垃圾管理，传感器可以监测垃圾桶的容量，根据实时数据进行垃圾收集计划的优化和调整。
此外，无线传感网络在灾害监测和应急救援中也发挥着重要作用。
在地震、火灾等自然灾害中，传感器节点可以实时感知到灾害发生的地点和强度，并通过无线通信快速传递给救援人员，提供灾害响应和救援指导。