无线传感网络技术论文

2022-04-19

摘要基于无线传感器网络的智能物流系统物实时管理是信息技术发展的必然趋势。从无线传感技术与智能物流的关系入手，对无线传感技术与智能物流的现状进行分析，阐述无线传感技术在智能物流中的研究内容，并指出无线传感技术面临的困难。今天小编为大家推荐《无线传感网络技术论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

无线传感网络技术论文篇1：

基于无线传感网络技术的智能农业

摘要：无线传感网络技术是具有交叉学科性质的高科技技术，可以被广泛的应用在医疗卫生、国防军事、交通管理、灾害预测、桥梁检测、制造业、环境科学、城市信息化建设等领域。结合现代农业实际要求，将无线传感网络与现代农业结合，提出了基于无线传感网络的智能监控系统方案，用基ZigBee协议的CC2530芯片作为传感器节点和网关/汇聚节点，进行参数的采集、传输、汇聚和融合，结合数据库技术和专家决策系统，以实现农业生产的自动化和精细化。

关键词：智能农业；监控系统；无线传感网络

一、背景分析

传统的农业需要花费大量的劳动力进入到田间地头劳作，浇水施肥，耕地等等。不能更合理化的利用有限的资源创造更大的财富，很多时候反而浪费了资源。智能农业产品通过实时采集温室内温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等一系列环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户的需求，随时进行处理，为农业综合生态信息的自动监测、对环境进行自动控制和智能化的管理提供了科学依据。方便人们对农田里的作物进行科学化管理，在第一时间了解它们的需求，极大的提高了资源利用率。传感技术为传统农业带来了革新与飞跃发展，成为了未来新型农业发展的必然趋势。

二、智能农业监控平台功能需求

为了方便管理人员对传感器传输过来的数据进行实时的监控，分析。具体功能：

（1）实现对农田里温度、湿度、光照、主要生长营养素等的数据采集。

（2）实现对传感器传来的数据进行实时采集、监测、查看。

（3）对超过设定阀值的异常数据进行报警，并能将数据发送到手机，方便远程管理。

（4）对所有采集的数据进行存储，生成曲线图，方便管理和分析。

（5）可以随意调用查看历史数据，并进行分析，根据分析结果实现自动灌溉。

三、无线网络的组成及其实现的核心技术

传感器网络系统通常包括传感器节点、网关/汇聚节点Router和管理节点。

（一）网关节点。负责对各节点传感器数据的采集、处理以及和外网通信，作为数据采集的传感器节点响应相应的网关请求，搜集周围信息，如温度、湿度，光照等；同时还要兼具有路由功能，依据一定的路由协议直接或者通过作为多跳中转的节点中传输到sink节点，再借助临时建立的sink链路把整个区域内所监控的数据传输到远程中心。

（二）传感器节点。采集的监测数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输的过程中监测数据被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网到达管理节点。传感器节点之间通信采用的是基于Zigbee技术的CC2530芯片实现。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的一种短距离的无线通信技术，具有低功耗、低速率、低成本、低复杂度等一系列特点。Zigbee遵循开放系统互连参考模型，协议栈包括物理层、媒质访问控制层、网络层和应用层，支持自组织网络技术。CC2530是TI公司生产的一款基于具有SOC，支持IEEE802.15.4、ZigBee、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE标准，具有较高的无线接收灵敏度以及抗干扰性能，其传输的距离大于75m，最高传输速率可达250Kbps。

（三）管理节点。用于动态的管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。

（四）监控系统软件。采用模块化设计，VC++6.0软件编写，采用数据库方式实现数据存储以及读取，并相应的对参数进行控制。系统可分为登陆模块、通信模块、数据显示模块、数据库修改及管理及查询模块、专家决策系统和控制模块（主要用于控制自动灌溉等技术的实现）。

四、参数设置

农业中检测的参数主要有土壤温度、土壤湿度、光照度、CO2、土壤水分、土壤养分以及各种被控对象的开关量等。不同情况下不同，具体如下所示：

（一）温、湿度节点：用于温、湿度监测，温度传感器选用DS18B20，测温范围为-55℃～+125℃，分辨力最高达±0.0625℃，精度±0.5℃，响应时间<1s。湿度传感器的选择频率输出湿度模块HF3226（用湿敏电容HS1101制造），宽量程：10～95%RH，体积小，性能稳定，工作温度范围–40～80℃，精度±5%RH，比例线性的频率输出。

（二）光照度、CO2节点：传感器采用PD-LL，精度：±2%，测量范围0-20000lux。CO2传感器选择TGS4160（固态电化学型气体敏感元件），测量范围：0～5000ppm；加热器电流：250mA；加热器电压：5.0±0.2VDC；加热器功耗：1.25W；温度：-10～+50℃。

（三）土壤温度、养分、水分节点：土壤水分传感器选择AQUA-TEL，测量各种土壤的单位体积含水量，测量范围：0-100%，误差<3%，重复性误差<1%；土壤养分测定包括土壤有机质、pH值、氮、磷、钾pH值以及交换性钙、镁的检测，可采用离子、生物传感器。

五、结束语

无线传感器网络技术融合了传感器技术、计算机技术和网络通信技术。各传感器分工合作，自主组网，网络拓扑动态变化。具有随机部署、分布式结构、自组织、智能型、成本低、环境适应性强等等特点。将无线传感网络技术应用于农业经过近几年的研究已经接近成熟，并且将在以后的飞速发展下为世界带来更多好处。如果对传感器节点加以修改，按照自己的需求重新配置，可将其应用于更多方面，如环境监测、医疗事业、工业自动化等领域。

参考文献：

[1]李慧，刘毅.温室控制技术的发展方向[J].林业机械与木工设备，2004（05）：78-80.

[2]陆志平，秦会斌，王春芳.基于多传感器数据融合的智能火災预警系统[J].杭州电子科技大学学报，2006（05）：123-125.

[3]于海斌，曾鹏.智能无线传感器网络系统[M].北京：科学出版社.2006.

[4]ZigBee Alliance.ZigBee specification[Z].ZigBee Alliance，2006.

作者：冉妮虹　梁卜元

无线传感网络技术论文篇2：

无线传感网络技术在智能物流体系中的应用研究

摘要基于无线传感器网络的智能物流系统物实时管理是信息技术发展的必然趋势。从无线传感技术与智能物流的关系入手，对无线传感技术与智能物流的现状进行分析，阐述无线传感技术在智能物流中的研究内容，并指出无线传感技术面临的困难。

关键词无线传感网络智能物流管理系统物联网

一、引言

智能物流是在物联网、云计算、机器人、信息系统等先进技术的支持下发展起来的产业，同时也是这些高端技术的重要应用。从产业结构上，智能物流包括自动化设施及设备、物流智能化技术、信息化系统、智能物流程务四个层面。其中.物流智能化的核心技术物联网是我国下一阶段重点培育的战略性新兴产业之一。

成千上万的微型传感器节点以自组织网的形式构成了无线传感器网络。WSN（Wireless Sensor Networks，简称WSN）能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正实现“无处不在的计算”理念。WSN不仅能满足人们从信息的传递及检索到信息获取的新需求，而且未来通信的主体将是人-机通信和物-物通信，WSN将在很大程度上满足这一新的通信需求。智能物流体系中的货物存储、运输和管理是无线传感技术的重要应用场所。

二、无线传感技术与智能物流的关系

国内外越来越多的行业已经开始积极探索物联网在物流领域应用的新模式，实现智能物流，以较大地提高资源利用率和经营管理水平。目前在物联网技术的支持下，智能物流主要有四大应用：一是产品的智能可追溯网络系统；二是物流过程的可视化智能管理网络系统；三是智能化的企业物流配送中心；四是智慧企业供应链。

物流领域是WSN网络技术是发展最快的应用领域。尽管在仓储物流领域，RFID技术还没有被普遍采纳，但基于RFID和传感器节点在大粒度商品物流管理中已经得到了广泛的应用。宁波中科万通公司与宁波港合作，实现基于RFID网络的集装箱和集卡车的智能化管理。另外，还使用WSN技术实现了封闭仓库中托盘粒度的货物定位。

三、无线传感技术在智能物流应用中的研究内容

（1）面向移动节点的控制模型

随着WSN组织结构从固定模式向半移动乃至全移动转换，节点的移动控制模型变得越来越重要。当汇聚节点沿着网络边缘移动收集可以最大限度地提高网络生命周期；根据每轮数据汇聚情况，估计下一轮能够最大延长网络生命期的汇聚点位置。对事件发生频度自适应移动节点的位置，使感知节点更多地聚集在使事件经常发生的地方，从而分担事件汇报任务，延长网络寿命。

（2）路由与数据转发

在WSN网络中，终端设备是向网络提供信息。因此，WSN网络层协议设计有自己的独特要求。由于在WSN网络中对能量效率的苛刻要求，通常利用MAC层的跨层服务信息来进行转发节点、数据流向的选择。在分布式存储网络架构中，一份数据往往有不同的代理对其感兴趣，网络编码技术通过有效减少网络中数据包的转发次数，来提高网络容量和效率。

（3）无线传感网络的安全性

由于无线传感器网络的特点与应用范围，使它不仅要进行数据的传输，而且要进行数据的采集和融合、任务的协同控制等。如何保证数据融合的高效性以及数据传输的安全性，就成为无线传感器网络安全问题需要考虑的内容。

（4）智能物流管理系统的开发研究

智能物流系统的目标是综合运用现代物流技术、信息技术、自动化技术、系统集成技术，特别是无线传感技术，更好地解决物流问题，提高物流服务水平和物流效率。

四、无线传感技术面临的困难

（1）无线传感器网络是一个动态网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络运行；也可能因为工作的需要而被添加到网络中，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织能力。

（2）无线传感器网络节点通信能力有限，覆盖范围有限，节点智能与它的邻居直接通信，如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要中间节点进行路由。无线传感器网络的多跳路由是由普通网络节点完成的，而不像其他网络是由专门的路由设备完成的。

（3）传感器网络由于部署环境和传播介质的开放性，很容易受到各种攻击。但受无线传感器网络资源制，直接应用安全通信、完整性认证、数据新鲜性、广播认证等现有算法存在实现的困难。鉴于此，一方面探讨在不同组网形式、网络协议设计中可能遭到的各种攻击形式；另一方面设计安全强度可控的简化算法和精巧协议，满足传感器网络的现实需求。

五、小结

对面向移动节点的智能物流采用无线传感器网络技术来感知不同的参数信息，包括位移、加速度、电磁波、温度、湿度、噪声、光强、压力等，可大大增强物流产业的实时性和可追溯性，同时对物流过程的动态监管也保证了产品在运输过程中的安全性。

广东科技学院课题《无线传感技术在智能物流中的应用研究》，立项编号：GKY-2012KYYB-4

参考文献：

[1]董启刚，刘军.无线传感器网络在物流中的应用模式研究[J].物流技术，2011（12）：145-147.

[2]孙玉砚，杨红，刘卓华等.基于无线传感器网络的智能物流跟踪系统[J].计算机研究与发展，2011，48（suppl.）343-349.

[3]吕久一，陈楠.无线传感器网络的应用研究发展概述[J].科技广场，2011.3：52-54.

[4]王伟，王华奎.应用于物流运输的无线传感器网络多点定位技术研究[J].传感器与微系统，2010（11）23-25.

作者：田立伟　孙宇

无线传感网络技术论文篇3：

新型、开放的无线互联传感器网络技术ZigBee分析研究

摘要：本文对ZigBee技术进行了简介，分析了ZigBee技术的网络协议以及其特性。

关键词：无线互联传感器；网络技术；ZigBee

无线互联传感器网络技术通常用来进行实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，具有十分广阔的应用前景。主流的无线互联传感器网络技术包括GPRS、蓝牙、WI-FI等，而ZigBee作为一种新型、开放的无线互联传感器网络技术，具有极大地开发应用前景。

1 ZigBee技术简介

ZigBee是一项无线互联互联传感技术，它的局域网协议基于IEEE802.15.4标准，具有低功耗、短距离、低速率等特性。ZigBee技术主要用来进行自动控制、远程控制等，如居家智能、无线测绘、交通控制等。其技术复杂度不高，而且具有拓展性，可以联接多种设备。简单来说，ZigBee技术是一项简单的、便宜的、低功耗的短距离无线通信技术。

2 ZigBee协议分析

ZigBee采用的是分层网络协议，它的协议栈从下到上分别是物理层（PHY）、数据链路层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。其中低层（PHY层和MAC层）需要遵循个人区域网（LR-WPAN）的IEEE802.15.4无线通信标准规定。

2.1 物理层

PHY层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等，在ZigBee协议栈中，PHY层对MAC子层与无线信道之间的接口进行了定义，为其提供基于物理层的数据服务（在无线信道上收发数据），以及管理服务（维护物理层的数据库）。PHY层的数据服务主要包括五个方面：

（1）射频收发器激活与休眠；（2）信道能量检测（energy detect，ET）：ET主要是用来检测目标信道中接收信号的功率强度，包括有效信号的功率强度以及噪声信号的功率强度，它不会对信号进行解码。这一检测结果，将为NWY层提供理论依据，以便其选择合适的信道；（3）检测接收数据包的质量指示（Link quality indication，LQI）：LQI主要是用来指示无线信号的强度和质量信息，它需要对信号进行解码，并生成一个信噪比指标，最后将其与PHY层的数据单元一起发送到MAC层；（4）空闲信道评估（clear channel assessment，CCA）：CCA主要是用来评估信道的工作状态，判断其是否处于空闲状态；（5）收发数据。

2.2 数据链路层

MAC层是PHY层的上一层，它对PHY层的传输原始比特流功能进行了加强，对PHY层可能出错的物理连接进行改造，使其成为符合逻辑的数据链路，从而为NWK层提供正确的线路。在ZigBee协议中，MAC子层的功能包括：（1）帧同步：由协调器发出信标帧，其它设备则根据信标帧来自我调整，保持帧同步；（2）LR-WPAN网络中的设备进行网络切换时，为其提供关联、取消关联等操作支持；（3）为无线信道的通信提供安全保障；（4）为用户提供可靠的数据传送服务，免去客户出现信息丢失、信息干扰、信息乱序等的困扰；（5）使用CS-MA/CA机制访问信道，并支持GTS机制。

2.3 网络层

ZigBee协议栈的核心部分就是NWK层，它位于MAC层与APL层之间，对下保证MAC层的操作正确，对上提供APL层的服务接口。ZigBee的优势来自于它的组网能力，而它的组网能力就是通过NWK层来实现的，NWK层可以根据ZigBee的实际需要，将网络组成星型、网状型、簇状型等。NWK层的主要功能包括：（1）搭建新的拓扑型结构网络；（2）负责设备加入或退出网络；（3）为数据帧提供安全的路径；（4）根据需求为设备分配地址；（5）协调网络内设备的帧同步。

2.4 应用层

APL层主要包括应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）、应用框架（AF）。

（1）APS层为应用程序提供ZigBee端点接口，应用程序可以利用APS层来对端点进行打开/关闭操作，同时APS层也负责为设备提供匹配的服务，保障设备之间信息传送的安全；（2）ZDO作为基于ZigBee协议的特殊设备对象，它在ZigBee协调器上运行时，能够为其他设备提供绑定服务，如远程网络管理器、设备管理器等可以将特殊绑定请求发送给ZDO，ZDO为其提供绑定服务，根据需求对绑定表项进行创建/修改等。

3 ZigBee特性分析

ZigBee是一种低速率的短距离无线通信技术，它具有以下特性：

3.1 低功耗

在待机模式下，GPRS的电池寿命约为1-7天，蓝牙的电池寿命约为1-14天，WI-FI的电池寿命只有3-12小时，而ZigBee的电池寿命却长达6-36个月，具有非常明显的优势，功耗极低。

3.2 短距离

ZigBee的正常传输范围（相邻节点间距）为10-100m之间，加强设备的发射功率，可以将传输范围扩大至1-3km，如果利用路由器接力，或者节点间的信息传递，可以将传输距离辐射的更远。

3.3 低速率

ZigBee的正常工作速率为20-250kbps之间，可以根据不同的频率提供三种不同的速率：868MHz下的速率为20kbps，915MHz下的速率为40kbps，2.4GHz下的速率为250kbps。

3.4 低成本

ZigBee的协议进行了大幅度地简化，甚至不到蓝牙协议的十分之一，降低了对通信控制器的配置要求，同时ZigBee协议是开放的，不需要额外支付专利费，每块ZigBee芯片的价格仅需2美元左右。

3.5 高容量

ZigBee可以组成星型、网状型、簇状型等三种网络结构，这使得ZigBee的一个主节点最多可以管理254个子节点，而APL层又可以控制最多254个主节点，如此一来就形成了一张64516个节点的高容量网络结构。