低功耗无线传感器网络在电力系统监测中的应用与优化

随着电力系统规模的不断扩大,对其进行实时监控和精细管理变得尤为迫切,而低功耗的无线感知阵列作为高效的监管工具,在电网监管领域得到了广泛应用。文章阐述了WSN技术的工作机制及其在电力系统监管方面的实际应用,分析了电力系统监管的内在需求,对比了传统监管手段的不足,探讨了如何布署低功耗的WSN,以及如何从中采集数据、进行传输,实现实时监控与精准故障诊断,并提出了一套针对低功耗WSN的性能提升方案。

基于UWB技术的矿井低功耗无线传感器网络研究

针对煤矿井下各类参数有线监测系统的布线复杂、维护困难、扩展性差等问题,基于UWB技术研究了矿井低功耗无线传感器网络,采用STM32L151微处理器和DW1000芯片设计了具有自动组网、数据多跳传输和测量距离等功能的传感器节点。详细介绍了矿井低功耗无线传感器网络的组网机制、传感器数据多跳传输技术和低功耗休眠算法等关键技术。试验结果表明,传感器节点入网时间与网络深度成正比,网络深度每增加1级,入网时间就增加1个数据传输周期;传感器数据传输时延不超过1 s,通信距离可达100 m,未入网时的平均工作电流为230μA,已入网时的平均工作电流为680μA。该无线传感器网络为煤矿安全监测系统提供了一种低功耗、低成本且高可靠性的数据传输通道和平台。

一种低功耗无线传感器网络节点的设计

无线传感网络中的节点,具有感知和路由的功能,是构成无线传感器网络的基本单元,功耗是影响其工作寿命的关键因素。为此,在对构成传感器节点的模块比较、选择基础上,使用了微控制器MSP430F149,结合外围的低功耗传感器ADT7301和无线射频模块nRF2401,并通过有效的电源管理和软件设计,实现了一种超低功耗的无线传感器网络节点。该节点非常适合无线传感器网络的应用,具有集成度高、微型化、体积小、功耗低等特点。

低功耗无线传感器网络节点的设计与实现

为降低传感器网络节点的能耗,设计实现基于EFM32TG842微控制器和CC2520射频(RF)芯片的无线传感器网络节点。为进一步降低节点软件层能耗,将Contiki操作系统移植到节点硬件平台,设计实现低功耗应用进程。对节点不同运行模式的电流进行测量,检测节点的能耗。测量结果表明,该方案降低了节点的能量消耗,有效延长了节点工作时间。

基于ZigBee的低功耗无线传感器网络改进协议

如何降低无线传感器网络(WSNs)节点的能耗来延长网络寿命是非常重要的,无线网路的性能主要取决于MAC协议,若要降低节点能耗,合理的设计与改进MAC协议就成为一个关键性问题。主要介绍了无线传感器网络中的ZigBee技术发展与应用,针对相关能耗问题,将延迟测量时间同步(DMTS)算法融入到ZigBee网络中,同时引入了基于S-MAC协议机制的周期性侦听/睡眠、碰撞避免等措施对协议进行改进,通过仿真与基本协议进行比较。仿真结果表明:改进的协议能够有效降低网络节点能耗。

基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计

基于低功耗nRF24L01无线收发器和MSP430F449单片机,采用短时突发式无线发射技术和低功耗休眠机制,设计一种超低功耗的传感器节点。测量结果表明,在电源电压为3.3V、平均数据率为1kb/s、发送功率为OdBmW、传输距离为10m、误帧率为0.12%时,本系统平均功耗约42μW,可以应用于光照、振动、热和气流等环境能量供电的无线传感器网络。

低功耗无线传感器网络终端节点设计

针对无线传感器网络(WSN)节点的能量有限的缺点,利用超低功耗MCU作为主控器件,采用工作模式和睡眠模式交替工作的软件协议,设计出低功耗的WSN终端节点.组网测试表明,该网络能正确组网,在3 V电源供电条件下,样机正常工作时发送电流小于15 mA,接收电流小于7 mA,休眠时电流小于65μA,实现低功耗设计目的.

低功耗无线传感器网络节点设计与实现

本文设计并实现了低功耗无线传感器网络节点.首先分析比较了现有的各种节点设计方案,选取低功耗芯片,设计了基于MSP430F149处理器和nRF24L01+无线收发芯片的低功耗节点设计方案,并提出了低功耗能量管理策略,最后对节点的能量消耗进行了仔细测试和分析.实验结果表明,提出的节点设计方案和能量管理策略能够实现节点的低功耗工作.

THO-MAC:一种两跳优化的低延迟低功耗无线传感器网络介质访问控制协议

功耗与延迟是无线传感器网络介质访问控制协议设计首要考虑的两个问题。提出了一种新的传感器网络低延迟、低功耗、接收节点初始化异步介质访问控制协议——THO-MAC协议。通过准确预测接收节点的唤醒时间,THO-MAC协议调度发送节点侦听信道,从而减少发送节点空闲侦听能量浪费。THOMAC协议在发送节点两跳转发节点集中选择使报文两跳转发延迟最小的转发节点,从而降低报文传输延迟。使用NS2模拟器对THO-MAC协议进行了详细模拟。模拟结果显示,与RI-MAC和Any-MAC协议相比,THOMAC协议可以减少35.5%和18%的报文传输延迟,同时节省23.5%和15.5%的节点功耗。

一种低功耗无线传感器网络节点的设计

功耗问题严重影响着电池供电的无线传感器节点的寿命,进而决定整个无线传感器网络的生存周期。设计了一种基于MSP430F1611超低功耗单片机与CC2420射频模块的传感器节点,给出了具体的硬件设计方案,详细阐述了微控制器和射频芯片的低功耗控制,分析了软件编程上如何充分利用器件的低功耗模式,实现动态电源管理。结果表明:设计的节点能够达到预期的低功耗性能。

一种超低功耗无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,能量是一个关键资源。传感器网络节点通常在大部分时间里处于休眠状态以节约能量。其中,节点间精确地同步和超低的休眠功耗能够本质上延长无线传感器网络节点的寿命。然而现实中节点在唤醒周期设置、时钟源选择和网络节点同步时很难满足理论研究时提出的要求。因此,提出了一种低功耗无线传感器网络MAC协议:允许节点使用多种时钟源实现功耗最优配置,在休眠时采用内部时钟以达到最低功耗,在工作时采用外部晶振以保证射频性能,同时为了解决多时钟源误差增大且休眠周期变化带来的问题,提出了多时钟源休眠唤醒机制和节点同步策略。最后文章在IEEE802.15.4硬件测试平台上完成了多时钟源MAC协议与SMAC协议的实证测试,结果表明对比SMAC协议的唤醒和同步机制,低功耗无线传感器网络MAC协议在传感器网络节点上能够极大地减少休眠功耗并显著地节约同步的时间,从而大大延长节点寿命。

低功耗无线传感器网络密钥预分布方案

由于传统的密钥管理技术不太适合资源受限的无线传感器网络,因此在保证网络生存周期条件下如何进行密钥预分布和建立成为传感器网络的安全技术研究的一个重要目标.文中提出了一种新的低功耗密钥预分布方案(Low-power Key Pre-distribution Scheme,LKP).该方案把密钥池中的密钥分成具有内在联系的密钥链,前后相邻的密钥链中的密钥以一定概率重叠,每个节点均密钥链的首密钥、重叠密钥部分的初始密钥和初始位置,然后根据密钥链的重叠度来寻找最佳的网络连通性,最后分析了LKP方案的安全性,并从节点的能量损耗、安全方面对LKP方案进行性能仿真.结果表明,LKP方案与q-composite随机密钥预分布方案、多路密钥增强方案相比,降低了能量消耗,增强了网络的安全性能.

实时低功耗无线传感器网络设计

无线传感网络是物联网的终端网络,是传感数据汇集的关键。基于无线芯片SI4432设计的新型无线传感器网络,采用分时采集方法周期性地对传感器数据进行采集,以降低功耗。运用周期性报警方法实现实时目的。结果表明该系统能够有效地监控数据采集点的数据,具有无线传输距离远、性能稳定、功耗低、性价比高等特点。

低功耗无线传感器网络节点的设计

在对无线传感器(WSNs)网络体系结构、传感器节点的特点、功能分析的基础上,给出了无线传感器网络节点的软硬件低功耗设计与实现方案。传感器节点以低功耗嵌入式处理器MSP430F1611为核心,TinyOS为嵌入式实时操作系统,配以基于IEEE 802.15.4的MAC层协议的无线传输模块作为网络数据出口以及CC2420无线收发器,可以实现高速的数据采集和可靠的数据传送,能够较好地达到低功耗和实时性的要求。测试结果证明:该平台适合节点的应用,具有易使用、低功耗特点。

低功耗无线传感器网络节点的设计

文章分析了传感器节点的能耗,介绍了一种采用MSP430F149处理器和无线收发模块设计的低功耗无线传感器网络节点,阐述了该节点的组成、节点处理控制单元、无线通信单元和传感探测单元的设计及节点软件的设计等。

低功耗无线传感器网络节点的实现与寿命评估

机场助航单灯监测无线传感器网络节点存在能量约束问题。为降低节点能耗、延长网络寿命,从硬件能耗、软件控制、路由算法3个方面讨论了节点的节能设计。寿命评估可为传感器网络的可靠性设计及节点维护提供依据。通过差分采样能耗测试方法测试了节点能耗,为系统整体寿命评估提供了初步依据。

基于低功耗无线传感器网络的煤矿井下环境监测系统设计

针对现有煤矿井下环境有线监测方式成本高、接线复杂的问题,提出将低功耗无线传感器网络技术应用于井下监测系统,设置多个传感器节点采集多种数据,各节点以无线方式传输数据,提出改进型基于地理位置的路由协议构成MESH结构自组织网络,系统低功耗运行实现远程监测。该系统具有通信距离远、成本低、使用灵活、数据测量准确、抗干扰、使用寿命长等优点。

一种低功耗无线传感器网络节点设计

无线传感网络节点功耗直接决定了无线网络的生存周期,为了降低节点能耗,在对多种微处理器芯片和射频芯片性能分析比较的基础上,选择了MSP430F2618处理器芯片和射频芯片CC2520射频芯片,采用微处理器与无线模块独立架构,设计了一种性能灵活无线网络节点;提出了微处理器、射频芯片在工作模式与多种低功耗模式之间切换,以及微处理器时钟的控制等节能策略,在此基础上设计了网络路由节点和端节点软件系统;实验证明:在发射功率为0 dBm,数据传输速率为1 MHz时,设计的节点运行电流和休眠电流(26.1 mA,1.57μA)与传统的Imote节点(35.1 mA,3.6μA)、Mica2节点(56.2 mA,21μA)相比,明显低于传统节点;当节点电池容量为2*700 mAh,工作周期为10分钟时,其生存周期为7.2个月;设计的节点的寿命达到预期目标。

低功耗无线传感器网络节点温室大棚监控系统的设计

本文介绍基于ZigBee技术采用CC2530为核心处理器,利用了TI公司Z-stack协议栈和OSAL操作系统,构成了无线传感器网络的温室大棚监控系统。通过在温室大棚内布置多个监测点和调节设备,完成对各区域的温度、湿度和光照度进行采集。本监控系统具有低功耗、体积小、易于扩展、工作可靠等优点,目前已在淮安某镇大棚蔬菜基地投入使用,运行情况良好,提高了经济效益。

低功耗无线传感器网络新型实验平台设计

无线传感器网络作为物联网信息技术跃升后所呈现的现代技术创新与应用聚合实践中的关键技术,受到了理论与实践领域的广泛关注,而目前网络中的无线传感器网络节点存在功耗维持于较高水平和系统实时性差的缺陷。出于构建实验平台以将前沿技术模型化于教学实践中的考虑,针对既有实验平台中无线传感器高功耗的特点,基于物联网技术转型中的前沿技术需求,围绕低频唤醒技术下低功耗无线传感器设计了新型无线传感器网络实验平台,以促进实验教学理论顺应实际需求的发展。