亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

        2017-05-17 20:26:35金開軍李疆
        現(xiàn)代電子技術(shù) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:無線通信無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集

        金開軍 李疆

        摘 要: 設(shè)計(jì)一種新的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),其由電源模塊、無線模塊和控制模塊組成。電源模塊為無線模塊和控制模塊提供電能,無線模塊使用智能總線協(xié)議或低功耗射頻協(xié)議從傳感器中采集數(shù)據(jù),控制模塊利用MSP430F4250微處理芯片控制無線模塊的采集工作,并對(duì)所采集到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,處理后的數(shù)據(jù)將傳回?zé)o線模塊,用戶通過控制模塊設(shè)置數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn),對(duì)無線模塊中處理后的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)擁有極小的采集誤差和極低的無線通信誤碼率,較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

        關(guān)鍵詞: 無線傳感器網(wǎng)絡(luò); 數(shù)據(jù)采集; 無線通信; 數(shù)據(jù)處理

        中圖分類號(hào): TN915?34; TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1004?373X(2017)10?0072?03

        Abstract: A new data acquisition system based on wireless sensor network (WSN) was designed, which is composed of power supply module, wireless module and control module. The power supply module provides electricity for wireless module and control module. The intelligent bus protocol or low power radio frequency (RF) is utilized in the wireless module to collect the data from sensors. MSP430F4250 microcontroller chip is adopted in the control module to control the data acquisition and process the collected data from sensors. The processed data is delivered back to the wireless module. Users set data interaction standard through the control module and extract the sensor data processed by wireless module. The experimental results show that the designed system has little acquisition error and low bit error rate of wireless communication, has realized the design goal almost.

        Keywords: wireless sensor network; data acquisition; wireless communication; data processing

        0 引 言

        微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的日益進(jìn)步,為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了發(fā)展平臺(tái)?,F(xiàn)如今,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為21世紀(jì)最重要的科技成果之一,被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和處理等領(lǐng)域,對(duì)人們的生活方式和工業(yè)的技術(shù)研究均有著非常深遠(yuǎn)的意義[1]。數(shù)據(jù)采集是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一項(xiàng)重點(diǎn)研究項(xiàng)目,其涉及到數(shù)據(jù)采集、控制、無線傳輸和顯示等問題,是加強(qiáng)信息管理、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的一種合理解決方法[2?3]。因此,設(shè)計(jì)一種采集誤差小、無線通信誤碼率低的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),為人們的生產(chǎn)、生活提供更多便利[4]。

        1 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

        1.1 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

        所設(shè)計(jì)的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成包括電源模塊、無線模塊和控制模塊。其中,無線模塊包括傳感器數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸,是系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊;電源模塊和控制模塊將對(duì)無線模塊的工作進(jìn)行協(xié)助。圖1為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖,圖2為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集工作流程圖。由圖1、圖2可知,系統(tǒng)的控制模塊使用MSP430F4250微處理芯片整合用戶的數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn),對(duì)無線模塊的采集工作進(jìn)行控制。無線模塊從傳感器中采集到的符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)也會(huì)經(jīng)由控制模塊進(jìn)行處理,處理后的數(shù)據(jù)將傳回?zé)o線模塊,用戶可通過控制模塊設(shè)置數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn),對(duì)無線模塊中處理過的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。值得注意的是,如果用戶并未提前設(shè)置無線模塊的工作標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)將自動(dòng)默認(rèn)大眾化標(biāo)準(zhǔn)[5]。

        電源模塊為無線模塊和控制模塊提供24 V的電能供應(yīng)。為了將所設(shè)計(jì)的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與用戶的有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,并合理降低系統(tǒng)無線通信誤碼率,電源模塊將提供兩種電能供應(yīng)方式。

        當(dāng)采集工作的數(shù)據(jù)量不高并且用戶有線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展功能不強(qiáng)時(shí),使用電源適配器進(jìn)行電能供應(yīng),以維持無線模塊傳輸工作的穩(wěn)定性;否則,將直接使用干電池為系統(tǒng)供電,以降低系統(tǒng)能耗,增強(qiáng)系統(tǒng)便攜性。

        1.2 無線模塊設(shè)計(jì)

        為了實(shí)現(xiàn)采集誤差小、無線通信誤碼率低的設(shè)計(jì)目標(biāo),要求所設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn):可進(jìn)行自動(dòng)組網(wǎng);能夠進(jìn)行傳感器精確定位和數(shù)據(jù)的高速采集;能夠有規(guī)律地發(fā)出數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求和數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求;保證基本的傳輸安全性和穩(wěn)定性。

        根據(jù)上述要求,選取CC2530射頻芯片作為系統(tǒng)無線模塊采集和傳輸工作的終端設(shè)備。

        CC2530是用于2.4 GHz無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的片上系統(tǒng)解決方案,它能夠以極低的能耗和成本構(gòu)建性能優(yōu)良的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),有效保證了系統(tǒng)的采集精度和效率。同時(shí),CC2530擁有6種自動(dòng)組網(wǎng)運(yùn)行模式,還配備了8051 微控制器內(nèi)核和多種規(guī)格的可編程閃存,并具有硬件調(diào)制功能,整體性能能夠滿足上述要求。CC2530射頻芯片的內(nèi)部電路簡(jiǎn)圖如圖3所示。

        由圖3可知,虛線框內(nèi)共擁有20個(gè)外設(shè)接口,主要包括天線接口和顯示接口,電源模塊直接為這些接口供電,可提升無線模塊的穩(wěn)定性。天線接口用于與傳感器和控制模塊的數(shù)據(jù)溝通,顯示接口用于進(jìn)行經(jīng)控制模塊處理后的傳感器數(shù)據(jù)的傳輸工作。

        天線接口和顯示接口均擁有兩種傳輸協(xié)議,分別是智能總線協(xié)議和低功耗射頻協(xié)議。智能總線協(xié)議的傳輸距離約為1 220 m,傳輸速率高達(dá)9.8 Mb/s,并可同時(shí)進(jìn)行400個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸工作;低功耗射頻協(xié)議則使用介質(zhì)訪問控制層進(jìn)行傳輸,抗干擾能力要高于智能總線協(xié)議,但傳輸速率不高。在實(shí)際應(yīng)用中,如果用戶的有線網(wǎng)絡(luò)較為穩(wěn)定,通常默認(rèn)使用智能總線協(xié)議,否則,則會(huì)自動(dòng)切換到低功耗射頻協(xié)議。

        1.3 控制模塊設(shè)計(jì)

        在所設(shè)計(jì)的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,控制模塊使用MSP430F4250微處理芯片控制無線模塊的采集工作,并對(duì)所采集到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。MSP430F4250微處理芯片最重要的特點(diǎn)就是,它擁有16位的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(Reduced Instruction Set Computer,RISC)結(jié)構(gòu)[6],能夠有效協(xié)調(diào)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、操作方式以及軟硬件編譯的工作進(jìn)程,最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)采集誤差小、無線通信誤碼率低的設(shè)計(jì)目標(biāo),并進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗,提高系統(tǒng)工作效率??刂颇K中的MSP430F4250微處理芯片在控制無線模塊進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集工作時(shí),首先使用CreateFile函數(shù)建立一個(gè)控制文件[7],用于進(jìn)行控制模塊與無線模塊的數(shù)據(jù)溝通見圖4。

        當(dāng)二者成功溝通后,MSP430F4250微處理芯片將對(duì)用戶的數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合,并將標(biāo)準(zhǔn)作用于無線模塊進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集工作。隨后,控制模塊將接收無線模塊采集到的傳感器數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、查錯(cuò)等處理。由于用戶有線網(wǎng)絡(luò)需要接收數(shù)字信號(hào),故控制模塊還需要把傳感器數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。傳感器數(shù)據(jù)處理結(jié)束后,將傳回控制模塊,經(jīng)由控制模塊傳遞給用戶使用。

        2 實(shí)驗(yàn)分析

        2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

        為了合理分析本文設(shè)計(jì)的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集誤差和無線通信誤碼率是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo),現(xiàn)進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示。

        在實(shí)驗(yàn)中控制實(shí)驗(yàn)室的溫度和光照度保持不變,表1為實(shí)驗(yàn)室各無線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)際溫度和光照度。

        實(shí)驗(yàn)選取基于路由算法無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(設(shè)為參照系統(tǒng)1)和基于分群技術(shù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(設(shè)為參照系統(tǒng)2),與本文系統(tǒng)共同進(jìn)行采集誤差和無線通信誤碼率的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

        2.2 采集誤差分析

        實(shí)驗(yàn)先使用參照系統(tǒng)1、參照系統(tǒng)2和本文系統(tǒng)共同對(duì)表1中的編號(hào)為1~3的無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,再將三個(gè)系統(tǒng)放置在暗箱中,對(duì)編號(hào)為4,5的無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。將采集到的傳感器數(shù)據(jù)與表1中數(shù)據(jù)相減,求得采集誤差并繪制成折線圖,如圖6、圖7所示。由圖6可知,實(shí)驗(yàn)中,參照系統(tǒng)1的溫度采集誤差最高;參照系統(tǒng)2最大和最小的溫度采集誤差分別為1.1 ℃和0 ℃,性能較好;本文系統(tǒng)在黑暗環(huán)境下幾乎不受干擾,并且溫度采集誤差范圍為[0 ℃,0.02 ℃],該誤差可忽略不計(jì)。由圖7可知,兩個(gè)參照系統(tǒng)的光照度采集誤差均較高,而本文系統(tǒng)的光照度采集誤差僅在黑暗環(huán)境下出現(xiàn)小幅度上升,并且誤差絕對(duì)值維持在1.0以內(nèi)。上述實(shí)驗(yàn)分析能夠證明,本文系統(tǒng)擁有極小的采集誤差。

        2.3 無線通信誤碼率分析

        調(diào)節(jié)三個(gè)系統(tǒng)與用戶有線網(wǎng)絡(luò)的距離,計(jì)算出三個(gè)系統(tǒng)的無線通信誤碼率(誤碼率=傳輸中的誤碼÷傳輸數(shù)據(jù)的總碼數(shù)×100%),列于表2中。

        由表2可知,本文系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)350 m內(nèi)數(shù)據(jù)無線通信的精準(zhǔn)無誤傳輸,并且當(dāng)系統(tǒng)與用戶有線網(wǎng)絡(luò)相距500 m時(shí),無線通信誤碼率僅為1.3%,與兩個(gè)參照系統(tǒng)相比,本文系統(tǒng)擁有極低的無線通信誤碼率。

        3 結(jié) 論

        數(shù)據(jù)采集涉及到數(shù)據(jù)采集、控制、無線傳輸和顯示等問題,是加強(qiáng)信息管理、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的一種合理解決方法。本文設(shè)計(jì)一種采集誤差小、無線通信誤碼率低的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),給出了系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)以及其中無線模塊和控制模塊的具體設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明,本系統(tǒng)擁有極小的采集誤差和極低的無線通信誤碼率。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 劉明偉,張曉濱,楊東山.移動(dòng)環(huán)境下多情景源用戶情景序列的提取[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào),2015,29(6):746?750.

        [2] 鄧芳.大型物聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備的海量數(shù)據(jù)高效挖掘方法研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2016,39(4):159?162.

        [3] 任斌,鄭國(guó)勛,張哲寧.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,15(2):108?111.

        [4] 李曉華,王玉潔,楊麗,等.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山地果園數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程,2015,41(8):238?243.

        [5] 段培永,寧晨光,徐麗平,等.基于TinyOS的無線傳感網(wǎng)絡(luò)溫濕度采集系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2014,23(8):53?58.

        [6] 張波,羅錫文,蘭玉彬,等.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,31(17):176?182.

        [7] 張國(guó)杰,陳凱,顏志剛,等.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].機(jī)電工程,2016,33(3):366?372.

        猜你喜歡
        無線通信無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集
        一種改進(jìn)的基于RSSI最小二乘法和擬牛頓法的WSN節(jié)點(diǎn)定位算法
        無線通信技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用分析
        基于ZigBee的艙內(nèi)人員巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用研究
        斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)性能優(yōu)化
        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)可靠性分析
        鐵路客流時(shí)空分布研究綜述
        基于廣播模式的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)
        軟件工程(2016年8期)2016-10-25 15:54:18
        通用Web表單數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        軟件工程(2016年8期)2016-10-25 15:52:53
        談無線載波聚合系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化
        對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議優(yōu)化的研究與設(shè)計(jì)
        科技視界(2016年22期)2016-10-18 15:25:08
        中文字幕无线码一区二区| 精品亚洲成a人无码成a在线观看| 精品久久久久香蕉网| 国产xxxx99真实实拍| 日本丶国产丶欧美色综合| 日本五月天婷久久网站| 国产v精品成人免费视频400条| 丰满人妻中文字幕乱码| 日本大片一区二区三区| 日韩人妻另类中文字幕| 中文字幕av久久亚洲精品| 巨人精品福利官方导航| 亚洲国产成人精品无码区99| 亚洲中文久久久久无码| 日本人妻系列一区二区| 国产精品国产三级野外国产| 亚洲中文字幕午夜精品| 免费无码a片一区二三区| 综合三区后入内射国产馆| 日韩少妇无码一区二区免费视频| a级三级三级三级在线视频| 国产主播性色av福利精品一区 | 国产午夜激无码av毛片不卡| 久久久老熟女一区二区三区 | 亚洲精品国产第一区三区| 伊人影院成人在线观看| 在线人妻va中文字幕| 无码国产精品一区二区免费式芒果| 老师粉嫩小泬喷水视频90| 日韩欧美国产自由二区| 亚洲色图视频在线观看网站| 久久本道久久综合一人| 色婷婷精品久久二区二区蜜臀av | 欧美成人免费观看国产| 日本福利视频免费久久久| 综合久久加勒比天然素人 | 欧美日韩色另类综合| 国产熟妇搡bbbb搡bbbb搡| 亚洲熟伦在线视频| 亚洲日本一区二区在线| 曰本女人与公拘交酡|