新型zigbee无线传感网络的心电监护系统的研究与设计(1)
新型Zigbee无线传感器网络的心电监护系统的研究与设计
摘要
传统的有线心电监测系统导线连接复杂、不可移动和扩展性差的缺点。为了克服这些问题，提出了一种基于Zigbee无线网络的心电监测系统。为实现这个目标，首先完成了心电信号的采集和处理电路的设计。详细介绍了具有模数转换功能的终端节点、网络协调器节点的设计。给出了整个Zigbee无线网络的结构，并完成了监测软件的设计和实现。结果表明，系统有较好的灵活性和扩展性，为心电监测提供了一个方便、有效的无线解决方案。
关键词：心电、Zigbee、A/D转换、无线网络
0、前言
心电信号中包含着人体最基本、最重要的生理参数,对这些生理参数进行监护与检测对患者的健康以及心血管疾病的预防和治疗有着极其重要的意义。近年来,心脏病的发病率和致死率呈现出上升势头,心血管疾病己成为世界上最为普遍的也最危害健康的疾病。由于这类病症都具有偶然性和突发性的特点,因此要防治心脏病就必须对患者进行长时间的跟踪治疗。同时,心脏病的发病特点使得心脏病的治疗时机显得尤为重要,如急性心肌梗塞最佳治疗时间为发病后的一小时之内,但研究结果表明:只有不到1/5的病人在心肌梗塞发作后一小时内被送往医院接受治疗。针对这种情况,需要寻求一种有效的解决方法,使得医生在患者病发后能够及时获得有效的心电数据,从而减少患者从病发到接受治疗的延误时间。因此,心电监护便成为了一种很可行的有效解决办法。
现今,人们对自身健康问题的关注程度越来越高。而随着传感器技术、无线通信技术和信息技术的发展,远程医疗和健康监护得到了更为广阔的发展空间。健康监护中最常使用的就是心电监护。心电监护系统的设计,己成为现代医学仪器发展的一个必然趋势。建立功能强大的心电监护系统,可以达到对患者进行实时心电监护的目的,同时能够对患者的心电数据进行自动分析与诊断。医生可通过监护系统实时查看患者的心电图,如若发生心电异常,系统将及时发送报警信息,以减少患者病发的危险;同时能够将发病时的心电波形通过传输线路输送到医生那里,以便于医生进行诊断分析,并制定有效的治疗方案。
（1）心电监护系统
心血管疾病严重威胁着人类的健康，甚至生命。心电监护类系统由于可以辅助医师进行有关病症的监护和诊断，已成为临床心血管疾病诊疗的常用仪器。目前，医院内常用的心电监护仪有三种：其一是实施临床监护的心电监护系统；其二是Holter系统，需要患者24小时佩戴，记录动态心电数据，不能进行实时
监测和数据传输；另外一种是可以完成实时动态监测的远程心电监护系统。
（2）远程心电监护系统
心血管疾病具有突心血管疾病具有突发性的特点，很多病人在发病前期没有明显预兆，发病突然，往往不处于医院的环境中。疾病突然发作时，必须得到及时救治。否则，会危及病人的生命。所以，能否在第一时间及时救治患者，至关重要。因此，远程心电监护系统的设计研究已成为热点，目前，大多数远程心电监护系统主要通过通信运营商的DMA
GPRS/3G/WC无线网络实现动态监护。在各类远程心电监护系统中，基于Zigbee的心电监护网络由于其具有成本低、功耗低、抗干扰性强等优点，越来越受到人们的关注。
1、Zigbee介绍
Zigbee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术。它是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议,依据IEEE802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通讯。这些传感器只需要很少的能量,就能以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点,从而实现在全球24GHz免费频带范围内的高效!低速率的通讯功能。而Zigbee设备则具有能量检测和链路质量指示的功能,并采用了碰撞避免机制,以避免发送数据时产生数据冲突。在网络安全方面,Zigbee设备采用了密钥长度为128位的加密算法,对所传输的数据信息进行加密处理,从而保证了数据传输时的高可靠性和安全性。到目前为止,Zigbee技术在国外己经在家庭网络、控制网络和手机移动终端等领域有了一定的应用,但是现在由Zigbee技术构成的网络都仅限于无线个域网拓扑结构,每个接入点所能接纳的传感器的节点数远远低于协议所规定的节点数,为了达到传感器网络密集覆盖的目的,就必须进行复杂的组网,这不但增加了网络的复杂性,而且还增加了网络整体的功耗和成本,传感器节点的寿命也将降低。采用Zigbee技术构建无线传感器网络将极大改变这种现状。由Zigbee技术构建的无线传感器网络具有功耗低、成本低、结构简单、体积小、性价比高、扩展简便、安全可靠等显著特点。它是由一组Zigbee节点以AdHoc方式构成的无线网络,主要采取协作方式,有效地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息。传感器网络中的部分或全部节点都是可以移动的,传感器网络的拓扑结构也会随着节点的移动而不断发生变化。每个传感器节点都具有动态搜索、定位跟踪和恢复连接的能力。因此,这种新兴的无线传感器网络技术必将有着广泛的应用前景。图1给出了Zigbee无线传感器网络体系结构图。
图1. Zigbee无线传感器网络结构体系
2、系统结构
为了实现对心电信号的无遥测和多人监测，本文提出了基于Zigbee无线网络的心电监测系统。系统选择符合Zigbee技术标准的CC2430无线模块组成无线网络。本系统是跟据MESH网状网络拓扑结构而设计的。MESH网络是一种特殊的、按接力方式传输的点对点网络结构,具有自动建立和维护的功能,无需人工干预。MESH网络中要求协调器和路由器必须是FFD,而终端设备可以是FFD和RFD。因此在系统设计中,为每个病人配备一个终端设备(RFD),在每个病房中设立一个路由器(FFD),而在医院监护室设立一个主站(FFD)。这样病人的心电数据就可以从终端设备经过路由器而转发到主站上,从而实现医生对病人的远程监护。系统层次结构如图2所示。无线心电监护系统是由Chipcon公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器CC2430和高性能微控制器构成。该系统利用微控制器实现远程数据的定时收发,从而达到实时监护目的。网络协调器负责无线网络的建立、维护以及与监测主机通信，终端节点负责控制心电信号的采集和转换；在监控主机上运行心电监测的应用程序完成对心电信号的处理并显示心电波形和心率等监测功能。
主站
路由器路由器路由器
终端
终
端
终
端
终
端
终
端
终
端
…
...
...
......
图2 心电监护系统层次结构图
3系统设计
3.1系统硬件及软件设计
主站是整个心电监护系统的中枢,其主要功能是实现各个终端设备心电信号的集中监护、实时分析、存储、回放、打印以及对各终端参数、状态的控制。考虑到主站的强功能性和可靠通讯原则,选用三星公司推出的基于ARM920T内核的S3C2410A处理器和CC243O来构成硬件系统。53C2410A是高性能的犯位微控制器,具有完整的通用外围设备接口,使得整个系统的功耗达到最低。主站以53C2410A为核心,外扩32MBNandFlash和16MB的SDRAM等存储芯片,利用FO 接口扩展了键盘、指示灯、彩色液晶屏等设备;提供USB2.0高速接口与计算机进行通讯;连接CC2430模块实现与路由器的无线通讯,如图3所示。将uC/os一II 实时操作系统移植到53C2410A中,以满足监护系统的实时性要求,提高软件开发的效率和可靠性,如图4所示。
图3 监护系统主站硬件结构
图4 监护系统主站软件结构
3.2定位算法
在本文的研究中，通过引入最小二乘测距定位算法，可以对所能接收到信息
的信标节点数大于等于3的普通节点进行位置估计，并进行定位，当定位成功后将其视为信标节点。具体实现方法如下：假定心电监护系统中某二维区域内放置 N 个传感器节点,其中的信标节点位置表示为)y ,(x )...A y ,(x A n n n 111，普通节点位
置表示为）（y x ,，普通节点到各信标节点的测量距离表示为n r r ...1由此可以建立一个线性方程组a EX =（1）
其中，?????
???????-------=--n n n n n n n n
y y x x N N y y x x y y x x x E 1122112（2） ????
??????+-+--+-+--+-+---=---2222222222222222221112221112n n n n n n n n n n n n y y x x r r y y x x r r y y x x r r x a （3） 线性方程组建立后，代入（4）式，即可对普通节点进行位置估计。
a T E E E X 1)(-= （4）
路由器作为整个系统的中间节点,主要负责心电数据从终端到主站的中转工作。为此路由器硬件平台采用高性价比微控制器PIC18LF8722和无线模块CC2430来构成。从软件角度看,整个监护网络采用了最小二乘测距定位算法,使得各个节点只保持需要的路由,而不需要节点则维持通信过程中未达到目的节点的路由,从而实现网络内各移动节点间动态地、自启动地建立逐跳路由,图5给出了该路由算法流程
图5 路由算法流程图
3.3无线节点电路设计
无线节点包括协调器节点!移动节点和数据接收节点。
图6 协调器节点框图
如图6所示，协调器节点主要由CC2430芯片构成，完成数据接收节点和移
动节点的地址分配，通过该地址实现节点与节点之间的互相通信。
图7 数据接收节点框图
如图7，数据接收节点主要由CC2430芯片构成，完成Zigbee无线数据包的接收。
图8 移动节点框图
如图8，由于本系统需要提供定位病人的功能，因此移动节点选择了CC2431这款带硬件定位引擎的Zigbee芯片。
3.4终端设备
终端设备是直接作用于人体的设备,需要具备低功耗、辐射小、抗干扰性强等特点。TI公司推出的低功耗处理器MsP430在实时时钟模式下工作电流仅有8协A、工作状态时为250林解MIPS,符合心电采集系统低功耗的要求,因此选用MSP430和CC2420为元件核心构建终端设备硬件平台[8yJ。此外终端设备还通过传感器探头与病人相连,将心电信号进行放大、滤波、以及灯D转换等处理后定时发送给路由器,并由路由器转发到主站上;在心电信号非发送状态,CC2430处于低功耗模式,这样使得终端设备的功耗和对人体的干扰降到最低,系统硬件结构
如图9所示。
图9 终端设备硬件结构
4、实验结果
基于Zigbee无线传感器网络的心电监护系统严格遵循低功耗、高抗干扰性、高可靠性原则,将系统功耗和对人体电磁辐射干扰降到最低限,以保证在良好的工作环境下进行实时通讯和数据采集。因此本实验在3个病房范围内构建了心电监护系统:为每个病房设置了3个移动终端和l个路由器,并在监护室设置了主站设备。根据所设计的系统平台,采用8位刀D转换器进行数据采集(采样频率为100Hz),并从终端设备和主站设备分别提取了心电信号波形,如图7和图8所示。通过对比图7和图8可以看出,经过监护网络的心电信号波形基本上没有多大变化,只是在局部位置上产生了微小抖动,这主要是由系统通讯中的延时信号所造成的。
图10 终端设备采集的波形
图11 主站设备采集的心电波形
通过对该系统原型机的测试,可以得出:系统具有超强的抗干扰性能，传输距离可达到75m;传输速率可达到250KB/S;完全达到预期设计的目标,具有较好的市场前景。
5、结论
基于Zigbee技术的心电监护系统突破传统监护系统设计模式,采用移动式监护策略,由高性价比微处理器和低功耗、高数据纠错能力的射频模块CC2430一起构成网络系统中的各级节点设备;利用最小二乘法定位实现网络内心电数据的传输操作;并对系统原型机进行了临床测试。测试结果表明该系统具备高可靠性和强抗干扰性。目前此系统已处于临床实验阶段,运行状况良好。实践证明Zigbee无线传感器网络技术在远程心电监护系统的应用中是可行的。
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智能家居系统中无线传感器网络的设计
智能家居系统中无线传感器网络的设计 智能家居系统中无线传感器网络的设计 随着时代的发展，人们将更多的注意力放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上，从而 出现了智能家居的概念。智能家居控制系统使人们可以对家居内的任意电器进行数字化控制，利用计算机技术、网络通讯技术将与家居生活有关的各种设备有机地结合在一起，进行集中管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。本文以ZigBee技术对智能家居内部进行无线网络组网，通 过ZigBee无线传感器网络节点的设计，实现节点对各种传感器信息的采集、传输和控制功能。1Zigbee技术ZigBee技术是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无线网络技术，遵循IEEE802．15.4标准。它专注于低速率传输控制，网络容量大，时延短，提供数据完整性检查， 加密算法采用AES-128，网络扩充性强，有效覆盖范围为10～75m，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭环境，通信频率采用2．4GHz 免执照频段。ZigBee是一组基于IEEE802．15．4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE802.15.4仅定义了MAC层和物理层协议，而ZigBee联盟则对其网络层和应用层进行了标准化。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。2系统结构设计无线传感器网络系统主要由传感器、CC2430无线模块构成，结构图。 无线传感器网络采用树状结构，网络中有一个协调器，负责整个网络中数据的处理、转发以及网络的管理。终端节点(传感器节点)上电复位后，会搜索协调器节点，当能够搜索到协调器时，直接申请加入网络。当终端节点搜索不到协调器时，这时就会通过路由器节点找到协调器来加入网络。加入网络后保持待机状态，当有数据需要发送时，按照组网时的路径来收发数据信息。协调器通过串口与PC机相连，利用超级终端实现发送命令或者显示数据。3硬件电路设计本文设计的无线传感器网络系统的硬件结构主要由协调器模块，路由器模块，传感器模块，串口转换模块，供电模块以及PC机等组成。其中协调器、路由器、传感器3个模块作为主要的无线通信模块，由主控芯片CC2430作为数据处理以及无线收发器。其系统硬件电路结构示意图。3．1主控芯片选用CC2430芯片作为无线收发器和数据处理及控制器。CC2430在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器。它采用增强型8051MCU、32／64／128kB 闪存、8kBSRAM等高性能模块，还包含模拟数字转换器、几个定时器、AES-128协同处理器、看门狗定时器。32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程I／O引脚。3．2无线模块设计1)协调器模块协调器节点由电压转换模块、按键模块、LCD模块、LED指示灯、时钟、处理器CC2430、天线等部分组成。CC2430的工作电压为3～3．3V，所以要用电压转换模块把电压从5V降低到3．3V左右；LED指示灯用来显示协调器节点网络状态信息(如是否组网成功)；LCD模块是用户和传感器网络的交互界面，用来显示功最长能菜单，用户通过按键来选择功能菜单。其电路图。 2)传感器模块与路由器模块传感器模块亦即是终端节点模块，由传感器、处理器CC2430、天线、LED指示灯、时钟等部分组成。LED指示灯由P1．0、P1．1口控制。传感器模块就是在协调器模块的基础上去掉了LCD，而加入了传感器。传感器选用了DHT11温湿度传感器，与P0．0口相连，来负责数据采集。路由器模块与传感器模块的硬件电路相同，只是在编程实现功能上有所不同。4无线网络系统软件设计在ZigBee网络中，只有那些可以成为ZigBee协调器的设备才能建立新网络。协调器首先执行信道扫描，如果发现了一个合适的
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
无线传感网技术及应用报告
重庆航天职业技术 学院 实训报告 教师： 课程：无线传感网技术及应用 学号： 姓名： 班级：物联网 日期：2016/6/16
评阅页 课程设计题目: 温度采集DS18B20 同组成员： 学生自评：设计方案由讨论组完成，大家一起做硬件DS18B20温度显示，再由大家分工把报告完成。 指导教师评语: 成绩：指导老师签名： 2016年06月24
前言 ZigBee简介ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、 低成本的无线通信技术，兼具经济、可靠、易于部署等优势，已成为无线传感器网络中最具潜力和研究价值的技术，在工业控制、环境监测、智能家居、医疗护理、安全预警、目标追踪等应用场合已展现出广阔的市场前景。 本设计利用TI公司CC2530单片机，采用DS18B20数字温度传感器，完成温度采集并通过液晶显示器显示测量温度值，测温电路简单，适合于-50~150摄氏度温度的测量。
目录 一、设计题目 (1) 二、硬件设计方案 (1) 2.1 CC2530芯片简介： (1) 2.2 芯片概述 (2) 三、CC2530模块说明 (2) 3.1 CPU 和内存 (2) 3.2 中断控制器 (2) 3.3外设 (3) 3.4 调试接口 (3) 3.5 无线设备 (3) 四、DS18B20 (4) 4.1 DS18B20工作原理 (4) 4.2 DS18B20的主要特性 (5) 五、软件设计方案 (5) 5.1 程序流程图 (5) 5.2 所需用到的部分C语言程序 (7) 5.3 实验过程及结果 (11) 六、总结 (13) 七、参考文献 (13)
一、设计题目 本次的设计题目要求是基于DS18B20的温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块等。其中温度采集模块所选用的是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用液晶显示屏显示。 二、硬件设计方案 2.1 CC2530芯片简介： CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大 的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。其引脚如图1.1所示。 图2.1 CC2530芯片
无线传感器网络系统的设计思路
无线传感器网络系统的设计思路 一、无线传感器网络技术应用广泛，百花齐放 无线传感器和传感器网络，是具有非常广泛的市场前景，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响的新技术。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。 无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，在工业、农业、军事、环境、医疗，数字家庭，绿色节能，智慧交通等传统和新兴领域有具有巨大的运用价值，无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。图一是无线传感器应用示意。 由于无线传感器和无线传感器网络巨大的市场和应用前景，所以目前全世界许多公司都推出了各自的无线传感器网络。这些技术百花齐放，各有千秋，但是这些技术之间，几乎不能相互兼容和互通。 目前正在开发中的各种无线传感器技术，从这个图我们可以看到，不同的无线传感器网络，最终都是希望实现和互联网的通讯，这可能是这些传感器网络最终交汇的通道。 二、如何选择合适的无线传感器技术 无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号恢复成数字信息。无线传感器收发芯片而言，IEEE 802.15.4能为无线传感器应用提供最佳方案，这是因为IEEE 802.15.4规范可能是主要且可能唯一的实用标准。目前全球有多家公司提供这方面的收发芯片。像TI 公司的CC2420/CC2520等芯片都特别适用于钮扣电池和低电能应用的低功耗特性。 实现一个典型的无线传感器网络节点和路由器，可以采用多芯片方案，，由一个无线收发芯片和一个微控制器(单片机)组成，微处理器可以采用低功耗的MSP430，无线芯片可以采用CC2520/CC2420等。 随着技术不断发展，已经有越来越多的公司，将无线收发器芯片和微控制器和无线收发器做成了一个片上系统(SoC)，例如TI公司采用8051内核的CC2430/CC2431等ZigBee无线单片机，随着无线传感器网络对计算能力提高要求，最近Freescale公司也推出了ARM内核的32位ZigBee无线单片机。使用这些SoC无线单片机设计无线传感器网络，将使无线传感器节点具有更小的体积，更低的功耗和更低的价格；TI公司在国内的技术合作伙伴无线龙科技公司等，也同时提供这些芯片，开发工具的相关技术支持。 无线传感器网络构架第二部分是运行于单片机或者无线单片机内部的嵌入式软件，也称软件协议栈(network stack)，网络堆栈有两个职责。首先它必须要处理节点间的无线链接通信质量的频繁变化和环境因数对无线通讯造成的干扰，具有对网络自组织，自恢复的能力；网络堆栈的第二个职能是要具有很强的路由算法能力，确保信息可靠高效地通过各种网络拓扑(星状/网状等等)从源节点(如果现有，可以通过成百上千路由节点)发送到目标节点。确保通讯的实时性要求。 ZigBee联盟是由众多技术供应商和开发商组成的独立标准组织。也是目前世界是最大的，基于IEEE 802.15.4平台的网络软件协议栈标准提供联盟。 该组织从ZigBee2004、ZigBee2006、ZigBee2007不断发展，目前提供的两个网络栈是：ZigBee和ZigBee PRO。从使用角度看ZigBee堆栈很适合一般包含十到几百个节点的小型网络。而ZigBee PRO是ZigBee超集，它增加了一些功能，可对网络进行扩展并更好地应对来自其他技术的无线干扰，而且可以适应更大型的网络和具有更加可靠的路由通讯算法和无线通讯可靠性。 无线传感器网络构架第三部分应用软件，这部分包括各种根据用户现有开发的软件代码，
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《物联网技术》课程设计 物联网在校园一卡通中的应用研究 摘要 随着计算机应用技术及互联网的飞速发展，在互联网的基础之上扩展和延伸并形成了新一代的网络技术—物联网（internet of things ,IOT ）。近年来，物联网技术层出不穷，移动互联网也广泛被应用，云计算逐渐走进人们的生活，随之而来的教育信息化也逐步被推进。物联网牵手高校，会给高校信息化发展带来怎样的契机？ 其实，物联网在高校校园中的应用早已初见端倪，早在2008年，台湾就开始利用物联网技术支持学校安全管理；在国内高校中，使用RFID技术却已十分广泛，校园一卡通早已普及。然而，高校校园中的物联网实际应用往往只停留在基本层面上，更深层次的应用还有待进一步探索。 关键词物联网/一卡通/校园一卡通/RFID
目录 摘要 (1) 目录 (2) 1物联网 (3) 1.1物联网的概念 (3) 1.2物联网的发展及前景 (3) 1.3物联网的原理 (5) 1.4物联网的开展 (6) 1.5物联网存在的问题 (6) 1.6物联网的技术在实际中的应用 (7) 2一卡通技术 (9) 2.1一卡通的分类 (11) 2.2一卡通系统 (11) 2.3一卡通系统技术体系结构 (12) 3校园一卡通 (14) 3.1校园一卡通概念 (15) 3.2校园一卡通的功能 (16) 3.3校园一卡通系统 (17) 3.4校园一卡通的应用 (19) 3.5校园一卡通的目标 (22) 致谢 (23) 参考文献 (23)
1物联网 随着计算机应用技术及互联网的飞速发展，在互联网的基础之上扩展和延伸并形成了新一代的网络技术—物联网（internet of things ,IOT ）。物联网技术的和应用视为及计算机、互联网和移动通讯技术之后，计算机信息技术领域的有一次发展机遇，有着重大科学意义和应用价值。随着物联网技术的进步与广泛的应用，必将对本世纪人类的生产活动带来革命性的改革。 目前，世界上主要的发达国家都对物联网发展高度重视，特别在国际金融危机持续恶化，世界经济前景不明的情况下物联网技术被当做新的经济增长点，在国内外抛起了新一轮研究浪潮。包括美国、奥盟、日本等国家纷纷出台物联网发展计划，进行相关技术和产业布局。在我国温家宝总理在2009年视察无锡时提出尽快建立“感知中国”中心，并在2010年政府工作报告中明确将“加快物联网的研究应用”纳入重点产业。 据美国权威咨询机构弗雷斯特研究公司(Forrester Research)预测，到2020年，世界上务队伍互联的业务与人对人通讯的业务竟达到30比1，物联网常视为下一个万亿级的通讯业务。 1.1物联网的概念 物联网（The Internet of things）的定义是：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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 物联网的概念是在1999年提出的。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。 1.2物联网的发展及前景
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。
无线传感器网络课程设计报告
无线传感器网络 课程设计报告 （2018-2019学年第一学期） 题目安全的无线传感器网络数据传输系统的设计指导老师 班级
目录1需求分析 2传感器网络概述 2.1传感器网络体系结构 2.2传感器网络协议栈 3数据传输方式 4设计 4.1主要数据结构 4.2 课程设计的条件 5测试 6使用说明 6.1应用程序功能的详细说明 6.2应用程序运行环境要求 6.3输入数据类型、格式和内容限制 6.4各模块程序段说明 7总结提高 7.1课程设计总结 7.2课程设计评价
1 需求分析 1.1 功能与技术需求 随着信息时代的逐渐来临,物联网的建设也越来越完善,为信息的存储和传输提供了完善的路径,而无线传感网是物联网的重要组成部分,它的建设成为物联网建设的关键。无线传感器网络是由大量微型传感器节点以自组织和多跳的方式构成的网络。它具有资源非常受限、无线通信链路质量不稳定和网络拓扑动态变化等诸多显著特点,与现有的互联网和其它无线网络存在较大差别,向可靠数据传输提出新的挑战和要求。在数据传输可靠性保障方面，采用了加密算法保证在传输过程中的安全性。 2 传感器网络概述 2.1传感器网络体系结构 典型的传感器网络结构包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。随即部署在监测区域内的大量传感器节点通过自组织方式构成网络。传感器节点的监测数据沿着其他节点逐跳传输，监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后被路由到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达管理节点和用户。管理节点对传感器网络进行配置和管理。传感器网络体系结构如图所示
2.2传感器网络协议栈 与互联网协议栈(TCP/IP)的五层相对应，传感器网络协议栈包括:物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。另外协议栈还包括时间同步、节点定位、网络管理、QoS保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等。物理层提供信号调制、无线收发和相应的密码服务:数据链路层负责信道接入、拓扑生成、差错控制、介质访何控制、数据成帧以及数据帧监测等;网络层主要负责路由生成，路由选择和拓扑管理等;传输层负责数据流的传输控制，网络的协同工作等:时间同步、节点定位、网络管理、QoS 保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等通常跨越多个网络协议栈层次
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
无线传感器网络综合设计课程设计任务书
长春大学 课程设计任务书 题目名称基于Arduino的智能家居系统设计学院电子信息工程学院 课程名称无线传感器网络综合设计 班级物联网12410 学生姓名刘冰 指导教师王佳宁（讲师） 起止日期2015.11.2-2015.11.13
课程设计任务书 技术参数）及要求 题目名称（包括主要 设计题目： 基于Arduino 的智能家居系统设计 设计要求： 1. 基本掌握设计课题的基本步骤和方法； 2. 掌握相关电子元器件的性能及使用方法； 3. 掌握应用系统设计中相关文档的编制方法； 4. 应用Protel 绘图工具绘制系统的电路原理图； 5. 结合上述工作内容，写出系统开发报告。 设计内容及工作量 1. 设计题目总体设计方案； 2. 硬件电路设计； 3. C 语言程序编制与调试； 4. 电路系统的综合调试； 5. 撰写课程设计说明书； 6. 完成课程设计答辩。 主要参考资料
进度计划表 阶段 日期 计划完成工作量指导教师检查意见备注 11月2日-11月4日进行调查研究，查找资源，确定系统模式，开发工具等。 11月5日-11月9日 确定设计思路，给出设 计方案。 11月10日-11月11日画出电路原理图。 11月12日-11月13日 撰写课程设计报告并准 备答辩。
设计总结：在这次课程设计中我真的学到了很多，首先我更加深刻的理解了无线传感器网络，它使普通物体具有了感知能力和通信能力，在我们将来的生活中，它将无处不在。同时也将听说智能家居系统转变成了自己亲自动手实现，通过Arduino单片机和蓝牙技术实现智能家居系统，更是对Arduino单片机和蓝牙技术加深了解。在学习的过程中我也要感谢我的老师，感谢老师利用自己的业余时间悉心为我指导，很有耐心的为我指导在设计中的错误，帮助我改成错误，在我遇到困难的时候，老师认真的告诉我如何解决困难，助我完成了此次的课程设计，感谢他们一直陪着我，在我遇到困难的时候，愿意帮助我解决困难。更感谢他们在我学习过程中给我带来的乐趣，让我轻松愉快的度过课程设计的时间。最后，真挚的感谢各位老师，谢谢你们。 考 核 成 绩 及 评 语 指导教师签字年月日 教 研 室 意 见 教研室主任签字年月日
无线传感器网络课程设计
无线传感器网络课程设计 ------远程数据采集系统设计 学生姓名： 指导教师：峰斌 专业：电子信息工程 班级：D0745 学号： 设计时间：2011年1月3日至 2011年1月20日 实验地点：新实验楼524
随着无线网络技术的飞速发展和同益普及，低速、低功耗、低成本的ZigBee 无线网络技术，己成为当前传感器网络及自动化控制领域中的一个重要研究课题。本论文对ZigBee技术进行广泛深入的分析和研究，使用ZigBee协议设计应用程序并结合硬件进行实验，主要研究工作如下： (1)介绍了ZigBee相关概念、应用前景和研究现状、体系结构、优缺点以及网络拓扑、设备类型、ZigBee网络的基本框架、功能、特点等内容。 (2)对ZigBee网络层、应用层及ZigBee应用程序框架结构、功能进行了研究。分析了ZigBee协议栈的总体功能结构，着重讨论网络建立、路由机制、数据帧结构和数据传输模式、数据处理模式以及编程接口，展示了整个系统的应用程序编写过程。 (3)分析了ZigBee设备组成结构及硬件设计思路。在具体介绍JN5121处理器模块、电源模块、时钟模块、存储器模块以及各个接口模块的基础上给出了硬件设计的整体方案及硬件原理图。 (4)讨论了ZigBee网络与因特网的互联及数据交换方式。研究了https://www.wendangku.net/doc/f39044204.html,嵌入式操作的定制及嵌入式数据库的应用。 (5)组建基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以JN5121单片机和数字式温湿度传感器SHT10设计出了传感器网络节点，S3C2440控制器作为ZigBee网关。传感器节点通过无线通信方式将数据发送到ZigBee网关。ZigBee网关通过以太网网络将数据传输给监测中心主机，并对实验结果进行分析。 该系统具有良好的人机交互界面和远程访问功能，良好的可移植性和扩展性，可以根据具体要求方便地在数据采集模块上进行传感器的扩充以实现更多功能。 关键词：ZigBee技术，IEEE802.15.4，无线网络，https://www.wendangku.net/doc/f39044204.html,
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
无线传感网络技术课程设计报告模板
辽宁工业大学无线传感网络技术课程设计（论文）题目：加速度传感器数据采集系统 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级：物联网 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：14-06-23至14-07-11
辽宁工业大学课程设计说明书（论文） 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：
目录 第1章加速度数据采集系统设计方案 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 总体方案论述 (1) 第2章加速度数据采集系统的硬件设计 (2) 2.1 系统所需的硬件 (2) 2.2 硬件系统各部分实现的功能 (4) 2.3系统整体实现的功能简介 (5) 第3章加速度传感器数据采集系统的软件设计 (6) 3.1 系统软件的功能说明 (6) 3.2 系统程序流程图 (6) 3.3 系统主要代码 (7) 第4章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
第1章加速度数据采集系统设计方案 1.1 引言 随着智能化脚步的到来，人们已经发明出了很多用于测量的高智能产品，其中就有加速度传感器，加速度传感器是通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的移动速度，通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。加速度传感器不仅可以测量牵引力产生的加速度，甚至可以用来分析发动机的振动。其应用非常广泛，例如加速度传感器可应用于地震波的检测，车祸报警的应用，还可用于高压电线的摆动监测，应用十分的广泛。 1.2 总体方案论述 加速度数据采集系统的总体结构如图1所示。系统主要由三部分组成，包括加速度传感器节点，协调器，PC。首先我们将编写好的协调器代码通过IAR环境烧写到协调器中，然后修改协调器中各节点ID，此时协调器将会组建一个小范围的网络来控制各个节点协调工作。加速度传感器节点将采集到的数据通过无线的方式传给协调器，协调器通过串口将数据上传到上位机的显示屏。本次的系统设计在原有的基础上增加了难度，不仅通过串口通信输出到 PC 机上实时显示，而且同过无线的方式用加速度传感器采集到的信息来控电机，通过转动与停止来检测是否产生加速度。 其系统组成框图如图1.1所示 图1.1 系统总体框图
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
无线传感器网络的应用分析解析
天津电子信息职业技术学院课程设计 课题名称无线传感器网络的应用姓名XXX 学号34 班级电子S09-3 专业应用电子技术 成绩 完成日期2011/10/26
摘要 传感器探测技术和结点间的无线通信能力，为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。作为一种无处不在的感知技术，无线传感器网络广泛应用于各种行业领域，这里主要对当前成功应用的一些领域进行简略介绍。 关键词：传感器；应用；领域
目录 一、前言 (4) 二、无线传感器网络的标准定义和优势 (4) 三、无线传感器网络应用领域 (4) 1、军事领域 (4) 2、工业领域 (5) 3、农业领域 (5) 4、智能交通领域 (6) 5、家庭与健康领域 (6) 6、环境保护领域 (7) 7、其他领域 (7) 四、需要解决的问题 (7) 1、网络内通信问题 (8) 2、成本问题 (8) 3、系统能量供应问题 (8) 4、高效的无线传感器网络结构 (8)
一、前言 随着通信技术、嵌入式计算机技术与传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够通过协作实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测队象的信息，并对这些信息进行处理，获得详细、准确的数据，传送到需要这些信息的用户。 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。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。 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。无线传感器网络的广泛使用是一种必然趋势，将为人类社会带来极大的变革。 二、无线传感器网络的标准定义和优势 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，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖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。 另外，从定义上可以看出，传感器、感知对象和用户是传感器网络的三个要素。 无线传感器网络和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。 三、无线传感器网络应用领域 1、军事领域 信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”，谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权)，谁就能掌握战争的主动权。无线传感器网络以其独特的优势，能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。
基于Zigbee的无线传感器网络与IP连接
2012第四次国际会议“计算智能，建模与仿真” 基于ZigBee的无线传感网络与IP连接Alaparthi Narmada Parvataneni Sudhakara Rao 欧洲经委会JNTU 欧洲经委会 技术科学Vignan研究所，技术科学Vignan研究所 Deshmukhi，Nalgonda DT，印度安得拉邦。Deshmukhi，Nalgonda DT，安得拉邦，印度 Email: a.narmada@https://www.wendangku.net/doc/f39044204.html, Email: sparvata@https://www.wendangku.net/doc/f39044204.html, 摘要 -无线传感器网络（WSN ）包括在远程位置的分布式传感器节点，用于测量在远程位置的传感器数据。无线传感器网络中的每个节点都包括一个无线微控制器接口与传感器。用户面临着独立工作和多样化的电子设备，如电视，掌上电脑，笔记本电脑等。必须要有中间软件来粘合这些异构设备。它还集成了无线传感器网络和IP ，以满足现实世界需求并且能够基于IP的无线传感器网络的电子设备来访问相同或不同网络的其他设备。 TCP / IP堆栈不适合被移植到无线传感器网络节点的内存。它占用更多的内存，并导致更多的开销的无线传感器网络。实现基于IP的无线传感器网络的技术有两种基本方法：基于网关的方法和虚拟网关的方法。一种新的基于无线微控制器的新的网络来集成IP和无线传感器网络被提了出来。硬件采用一个协调员，三台路由器和集成IP和无线传感器网络的一台手持设备。大会提出了新的寻址机制来建立虚拟IP和无线传感器网络地址作为这个集成的一部分。 关键词：无线传感器网络; PAN; PANM; IP I.引言
无线技术（如蓝牙，IEEE 802.11无线局域网和IEEE802.15.4无线传感器网络）的出现奠定了机器之间（M2M）通信的基础。在这一方面，一个设备能协同工作并服务人类的系统是必需的。具有多个输入输出单元，提供了一个连贯和环绕接口的虚拟设备具有许多优点，包括安全性[1]。设备可以共享资源如：处理能力，内存，数据，应用网络接入点和用户借口。 在家的设备将形成一个个人区域网（PAN），其中的设备可能会在网络中动态地出现和消失。这个需求可以通过使用一个能够在PAN内简历虚拟设备的PAN 中间件（PANM）来实现。它可以处理设备的动态存在或消失和设备类型的多样化。本文着重论述在PAN内介于网络层和应用层之间的应用互连。它隐藏了PAN内参与的各个独立的设备，并提出应用程序在设备上运行的与在单独计算机上一样的能力。中间件包含一些智能化功能，同时，它有助于用户控制PAN，提高了人机交互（HCI）。 II.Z IGBEE 技术 为了实现这一引人注目的理念，并让设备到设备的协作，通信和网络必须建立。传统的PAN一直被认为实现了蓝牙技术。使用ZigBee的基于IP的PAN的建立是一个自下而上的网络方式，这是一个明智的一步进程。在“PAN外围（ZigBee 设备）'必须建立链路层连接到邻近的设备。当链路已建立连接，该设备可能会继续配置IP网络层并将它的地位提升到“ZigBee PAN主机”。当IP连接[3]建立后，设备可能会继续配置IP网络层来参与网络运营和管理，其中包括作为'zigbee PAN - 路由器‘的[4]PAN路由协议。该网络建立过程开始于两个设备发现对方，洽谈，互相配对，并在设备发现和连接建立阶段形成初始PAN网络。这有两个方面的考虑：1，形成家庭网络和人机界面；2，利用IP连接到外部世界。 IEEE 802.15.4协议被采纳为低速率无线局域网的个人区域网络（LR-WPAN）的一个通信标准[2]。ZigBee是一种无线网络标准，其目的是遥控和传感器的应用，它适用于在恶劣的无线环境和在隔离的位置。它建立在标准IEEE802.15.4，其中定义了物理层和MAC层。Zigbee的还定义了应用程序和安全[1]层规范实现来自不同厂商的产品之间的互操作性。图1显示了Zigbee协议作为一个超集的IEEE 802.15.4的。