面向WIA-PA工业无线传感器网络的确定性调度算法

WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation)是我国自主制定的工业无线传感器网络标准,确定性调度技术是其中一项关键技术.但目前已有的确定性调度算法主要集中在通用传感器网络或Wireless HART,ISA100.11a等遵循国外标准的工业无线传感器网络中,未能针对WIA-PA网络进行优化设计.鉴于此,本文提出了一种适用于WIA-PA网络的基于回溯法的最优确定性调度算法,能够获取调度解的最大成功率;并以此为基础,进一步提出了一种基于最小时间裕度优先的时分多址调度算法(Least Slack First on Time Division Multiple Access,LSF-TDMA).仿真实验结果表明,所提出的LSF-TDMA算法能够满足WIA-PA网络端到端数据传输的确定性需求,在调度解获取成功率接近于最优的同时,有效降低了算法复杂度.

基于CC2431的WIA-PA网络节点设计

从WIA-PA在通信中的性能要求出发,在详细讨论、分析WIA-PA的主要计算特征以及网络通信要求的基础上,采用集射频与微控制器于一体的无线单片机CC2431作为网络节点设计的核心器件,详细介绍节点硬件设计。简单分析WIA-PA网络协议栈的节点应用程序软件设计。完全实现WIA-PA工业无线网络的终端设备通信,同时还实现电池的智能充电。

基于WIA-PA的工业无线网络网关设备

阐述基于WIA-PA的工业无线网络系统及其网关的总体设计,给出WIA-PA网关架构。分析网关设备的软硬件系统,对模块进行划分,并给出模块设计与处理流程。搭建系统对网关设备进行了测试,测试结果表明了网关设备设计的正确性和合理性。

WIA-PA网络的入网认证和密钥更新机制研究

WIA-PA是我国自主研发的、用于工业过程自动化的无线网络规范。研究了WIA-PA网络所处工业现场环境恶劣、节点资源非常受限的现状,提出并分析了由中间节点发起认证请求和散列函数生成安全信息的入网认证方案,以及使用单向散列函数的密钥更新方案。入网认证方案减小了通信消耗和组网时间,密钥更新方案实现了消息认证和消息源认证。分析结果表明,入网认证方案保证了所有入网节点的合法性,密钥更新方案保证了更新密钥的安全有效。

基于IPv6的WIA-PA网络优化AODV路由算法

将IPv6应用到WIA-PA网络中存在地址转换困难、路由发现开销大等问题。结合工业无线WIA-PA网络的双层通信架构及IPv6地址分配方式,提出一种应用于WIA-PA网络的分段式无状态地址编址策略,将WIA-PA网络地址转换为IPV6地址;最后利用环形层次路由搜索策略对AODV路由进行优化,提高路由发现效率,并降低数据报文间的冲突几率。实验结果表明,该编址方法能够在WIA-PA网络快速实现IPv6地址转换,改进后路由算法能有效提高数据传输过程中的报文投递率并降低端到端时延。

WIA-PA网络安全机制的设计与实现

WIA-PA是我国具有自主知识产权的工业无线标准,是工业无线领域三大主流国际标准之一。该文针对WIA-PA网络的特点,以WIA-PA安全标准为依据,提出了网络密钥管理机制保证密钥的安全性、安全入网机制鉴别加入节点身份的合法性和安全数据流传输机制能保障数据的机密性和完整性。经搭建测试平台验证:安全机制提高了网络的安全性,增强了WIA-PA网络抵抗威胁和攻击的能力,而且分析表明在节点资源开销方面合理,具有较好的性能。

基于WIA的变压器铁心接地电流监测装置应用

针对目前电力变压器铁心、夹件接地电流在线监测装置功能单一,安装和调试工作量大,可靠性不高等问题,结合智能变电站建设需求,设计和研制了一种基于WIA无线通信网络的新型变压器铁心、夹件接地电流在线监测装置,并在朝阳何家220 kV智能变电站得到了应用,提高了该站变压器运行的可靠性。

工业无线网络WIA-PA多径路由协议WMDSR研究

WIA-PA网络是一种新兴的用于过程自动化的工业无线网络,它的主要特征是高可靠性、低功耗和实时性.针对这些特征,通过对DSR路由协议改进,提出一种新的路由协议算法——WIA-PA网络多径路由协议WMDSR.仿真结果表明,WMDSR不仅在一定程度上提高了WIA-PA网络的可靠性与实时性,同时降低了路由分组开销、功耗和平均时延,能很好的应用到WIA-PA工业无线网络中.

基于WIA和GPRS的无线网络煤矿安全监测系统设计

通过研究WIA和GPRS技术,提出了一种基于WIA和GPRS的无线网络矿井安全监测系统方案。该方案借助WIA技术在低功耗无线通信和GPRS网络远程数据传输的优势,利用系统及CC2431微控制器和CC1101无线射频收发芯片作为WIA-PA无线网络节点,通过监测各传感器参数的变化,为远程控制提供依据。该方案较传统有线方案,具有功耗低、成本低、可靠性高等特点。

基于WIA-PA标准的农田信息传感网设计与实现

WIA-PA是一种新兴的工业无线传感器网络协议,提出一种基于WIA-PA协议的农田温湿度信息传感网络的设计与实现方法;主要从事基于分层状态机原理构建WIA-PA的各层协议,并采用QP(Quantum Platform)量子编程平台作为任务调度的枢纽;主要从事温湿度传感器节点通过星状网和网状网组合形式组建成自组织的无线网络,并将信息汇聚至网关节点;主要从事此外,设计了传感器协议的低功耗模式和网关与服务器之间信息交互的协议,并对设计的WIA-PA传感网络的功耗以及丢包率等进行了实测,验证了所设计传感网的良好性能。

基于WIA-PA的农业微灌监控系统设计

针对农业灌溉问题中信息监测点分散的情况,设计了一种基于WIA-PA无线传感器网络技术的监控系统。监控系统以具有WIA-PA无线数据传输功能的CC2430芯片为核心,以STM32F107作为监控系统节点的主控制器的监控系统。管理者通过远程服务器发送控制命令道传感器节点调节相关参数,从而实现远程测量与控制。实验表明本系统运行效果良好,功耗小,具有很好的应用价值。

基于工业无线网络WIA技术的储油罐监测系统

在分析现有的储油罐区监测技术的基础上,提出了一个基于工业无线网络WIA技术的储油罐监测系统方案,详细介绍了该方案的系统运行原理、系统结构及系统功能.

工业无线网络WIA—PA终端节点设计

针对在恶劣的工作环境下工业无线网络WIA-PA的可靠性问题,分析了WIA-PA的特点,详细介绍了WIA-PA终端节点的硬件及软件设计。测试结果表明,设计的WIA-PA终端节点的射频距离在没有外界干扰的情况下为600m,在有外界干扰的情况下为400m,满足WIA-PA的需求。

WIA-PA网络密钥管理体系

WIA-PA是基于IEEE 802.15.4标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统.作为一种新型的无线网络系统,其安全问题尤为重要,为保证WIA-PA网络的安全性,设计了WIA-PA网络的密钥管理体系,建立了集中式密钥管理模式,保证了WIA-PA网络安全通信服务,通过安全密钥管理测试,验证了设计的密钥管理体系具备良好的安全性.

一种适用于WIA-PA网络的分层入侵检测方法

工业无线技术是满足工业应用高可靠、低能耗等特殊需求的一类无线传感器网络技术。针对WIA-PA(wireless net-works for industrial automation-process automation)工业无线网络的特点,分析了工业无线网络入侵检测的重要性,设计了一种基于全信道分析仪的分层WIA-PA网络入侵检测和安全数据处理架构,提出了一种适用于WIA-PA网络的分层入侵检测方法,在此基础上,设计并实现了基于WIA-PA的安全管理系统。测试表明,基于全信道分析仪的入侵分析系统能够有效检测网络入侵攻击,基于安全管理者的设备安全入网、密钥管理和安全服务能够在无线环境中得到较好的应用,有效地解决了工业无线网络内部资源受限的问题,提高了WIA-PA网络通信的安全性能。

第四十七讲:WIA-FA工厂自动化无线网络

工业无线传感器网络以其低成本、易使用、易维护等优点,具有广泛的应用前景,已成为降低工业测控系统成本、扩展应用范畴的革命性技术。WIA-FA无线网络系统是专门针对工厂自动化高实时、高可靠性要求而研究开发的一组工厂自动化无线数据传输解决方案,适用于工厂自动化或者其它对速度及可靠性要求较高的应用场景建立的工业无线局域网络,是工厂自动化生产线实现在线可重构的重要使能技术,将助推我国制造业的转型升级。

WIA-PA网络中的无冲突资源调度算法

在使用TDMA和FDMA机制的WIA-PA网络中,由于其无线多跳的mesh结构,时隙和信道的调度复杂变得更为复杂.本文归纳分析了多信道无线多跳mesh网络中资源冲突的类型,提出了一种对时隙和信道进行调度的算法.算法利用无线mesh网络中数据传输的路由特征,以网关为根,使用广度优先搜索算法构造uplink路由,对路由图中的节点着色,从而确定每个链接使用的时隙;然后根据链接在路由中的层次,为连续三个层上的链接分配互不相同信道.算法使用至多2倍图的度数减2个时隙,使用不多于三个信道保证了各链接的无冲突传输.最后,分析证明了算法的有效性,并通过仿真验证了算法的性能.

工业无线网络WIA-PA网络研究与设计

该文介绍了基于802.15.4标准的WIA-PA工业无线网络,并分析了网络节点能耗情况,提出相应的节能策略。将节能策略引入到网络研发中,从硬件和软件两个方面来降低网络节点的能量消耗,在保证网络可靠性的基础上尽量延长WIA-PA网络生存时间,最后对节点进行性能测试。实验结果表明,该方法有效地节约了网络能量,对WIA-PA网络的设计与实现具有一定的借鉴与指导作用。

第五十讲 基于WIA-PA工业无线网络的电镀废水浓度监测系统

为防止电镀基地中各电镀企业废水的违规排放,针对龙溪电镀基地设计开发了基于WIA-PA工业无线网络的电镀废水浓度监测系统。利用WIA-PA工业无线网络数据传输稳定、部署扩展方便等优点,使整个工程可以快速完成传感器数据到应用系统之间的稳定传输。应用层软件实现了实时监测废水排放浓度情况,并增加了预警报警安全管理功能,实际应用结果表明,系统较以前传统的人工巡逻监测方式在监测速度和稳定性上有很大提高,为以后的电镀基地智能化统一管理平台的应用打下了基础。

基于WIA技术的污水处理故障诊断系统研究

针对现有污水处理设备复杂且易受腐蚀、监测系统不完备的现状,研究并建立了基于WIA网络的故障监测系统。通过基于MSP430微控制器的单元信号分析故障节点能力、汇聚层故障特征抽取能力和监控层故障决策能力,进行分层监控与诊断,实现了数据采集与信号处理相结合的分布式状态监测与故障诊断,形成具有初步自我分析诊断能力的WIA网络。应用表明该系统在污水处理过程中对故障的诊断率可达90%以上。