WiFi承载Modbus的无线传感网络协议设计及应用

针对水电站辅机设备监测中面临的测点分散、数据多源、施工及布线复杂问题,提出基于无线传感网络技术,利用WiFi承载Modbus的无线传感网络协议体系和组网方案。首先对WiFi的时序进行重新定义,减少消息类型和节点状态,简化无线通信协议流程。其次优化了WiFi的MAC帧格式,分配更多字段给Payload Type,同时将Modbus协议嵌入WiFi协议中,充分扩展WiFi数据帧容量,构建了一个新的通信协议。最后在大渡河枕头坝水电站对该无线传感网络协议进行了应用测试,测试结果表明分散数据源无线传输能力强、通信可靠性高,选择40 MHz的信道带宽综合性能表现最好,在出现信道占用的情况下,采取提高TTL延拓设定策略,可以有效减少丢包率,保证数据的完整性。该系统对于监测设备分散、复杂的工业监测场景,具有应用推广价值。

基于Wifi的巷道离层和变形监测节点的设计

引入基于Wifi的无线传感器网络到煤矿监测系统,设计并实现了一种基于Wifi的无线传感器网络节点,使用位移传感器对巷道离层、变形进行监测,节点硬件开发基于低功耗Wifi芯片GS1010,软件开发基于μ-velosity的嵌入式操作系统,实现了传感器的数据采集和发送。介绍了节点的软硬件设计,并进行了测试,测试结果表明:节点射频发射功率为9 dbm,节点与无线接入点AP的通信距离可以达到138 m,监测节点可在井下复杂环境中正常工作,且性能稳定。

基于WiFi的煤矿井下生产环境监测系统

通过分析现有井下生产环境监测系统的问题和不足,针对榆林神华能源有限责任公司现状和实际需求,采用C#语言并结合WiFi无线通信技术和无线传感器网络优势,设计了集煤矿井下设备定位、生产环境监测及应急救援于一体的煤矿井下生产环境监测系统。该系统的实施,不仅可以满足矿区高效管理的需要,而且还实现了实时监测煤矿井下现场各环境参数、上位机实时显示预警,为设备高效工作及人员生命安全提供了有力保障。应用测试表明,该系统性能稳定、技术可靠且使用便捷,能满足当前煤矿井下生产监控的实际需要。

传感器辅助的WiFi指纹室内定位方法

针对Wi Fi指纹室内定位技术中信号传播时变性大导致定位精度低的问题,提出一种传感器辅助的Wi Fi指纹定位方法。首先根据移动终端内置的加速度传感器判断用户的走步状态,以减少信号时变所引起的定位误差;然后利用终端中的磁力计与陀螺仪,通过传感器融合来计算用户的运动方向。最后结合所得的方向信息和历史位置计算终端位置,以减少指纹图中与终端反向的指纹带来的干扰,从而减少指纹匹配计算的复杂度。实验结果表明,提出的传感器辅助Wi Fi指纹定位技术能减小位置估计误差并提高定位的鲁棒性。

基于WiFi的微型四旋翼飞行器设计

为了进一步提高微型四旋翼飞行器的稳定性、转向灵活性与可控性,提出并采用多种传感器、WiFi无线通信、嵌入式微控制器等多种技术,并结合四元数、双闭环PID控制等,设计出一款基于WiFi的微型四旋翼飞行器。详细阐述了该系统构成、硬件设计与软件设计。实践表明,飞行器机身采用"X"型设计,软件系统采用四元数、双闭环PID控制等,其飞行稳定性高、可控性好、转向更灵活。

基于WiFi的体温监测系统设计与实现

为实现住院患者体温的非接触式实时采集和监测,减少感染机率,设计了基于WiFi的体温实时监测系统。本系统主要由数据采集单元和监控中心组成,数据采集单元由温度传感器和低功耗WiFi芯片GS1010组成,完成数据采集和发送功能。监控中心通过无线AP点(Access Point)接收,解析和实时显示数据。实验结果表明,该系统性能可靠,能够快速完成温度显示,具有一定的应用价值。

一种基于WiFi传感器网络的室内外环境远程监测系统设计与实现

设计并实现了一种基于WiFi传感器网络的室内外远程监测系统.该系统采用了基于SoC的低功耗、小型化的WiFi传感器节点采集室内外环境信息,并通过Internet向远程用户提供实时监测服务.该系统具有功耗小、成本低、部署方便等优势.

WiFi-PDR室内组合定位的无迹卡尔曼滤波算法

针对当前室内定位的应用需求和亟待解决的关键问题,结合城市室内环境下广泛存在的WiFi无线信号以及智能手机传感器信息,提出了一种WiFi无线信号联合行人航迹推算(PDR)的室内定位方法。该方法采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对WiFi和PDR定位信息进行融合处理,有效克服了WiFi单点定位精度低和PDR存在累计误差的问题。针对融合算法中WiFi指纹匹配计算量大的问题,用k-means聚类算法对WiFi指纹库进行聚类处理,降低了指纹匹配算法的计算量,提高了算法的实时性。通过在华为P6-U06智能手机平台上实际测试,在时间效率上经过聚类处理后系统定位耗时有很大程度的改善,平均降幅为51%,其中最大降幅达到64%,最小的也达到了36%;在定位精度上,当室内人员为行走状态时WiFi定位平均误差为7.76m,PDR定位平均误差为4.57m,UKF滤波融合后平均定位误差下降到1.24m。

基于WiFi的无线传感器网络安全性研究

基于WiFi的无线传感器网络技术是目前应用非常广泛的一种新兴技术,它以传输速率快、传输距离远和WiFi自身成熟的技术越来越得到人们的关注。因此,对于其安全性的研究也逐渐引起人们重视。文中简要介绍了基于WiFi的无线传感器网络系统,在该系统的基础上研究了WEP、WPA这两种安全机制,引用DES算法对传输数据进行加密,并采用CODA模式解决无线传感器网络的拥塞问题,在保证加密层面和网络通信层面安全的同时有效提高了系统的安全性。

基于WiFi无线传感器网络的水质监测系统设计

针对传统水产养殖水质监测难度大,监测时间长的问题,提出将Wi Fi应用于水产养殖水质监测系统中。以GS1011M为核心构建无线传感器网络,将传感器采集到温度、p H值、溶解氧等水质参数传输至监测中心,再通过Microsoft Visual Studio 2010软件构建实时观测平台,以实时接收并显示传感器数据,并可随时调用历史数据,实现了对水产养殖的实时监测。实验结果表明:该系统能有效检测水质参数,且功耗低,数据准确度高,工作性能稳定。

ZigBee-WiFi协同无线传感网络的节能技术

为使无线传感网络实现高效节能,提出一种新颖的基于ZigBee-WiFi协同方式进行的时钟同步机制。ZigBee无线传感节点可以通过内置的接收信号强度寄存器(RSSI),感知同一频段下WiFi周期性发送的信标帧,并用其作为参考时钟,通过补偿校正本地的时钟,但此方法校正后时钟偏差较大;在此基础上提出一种基于状态空间的时钟模型,采用卡尔曼滤波器和离散线性定常系统的二次型最优控制校正算法跟踪并校正状态变量,获得很好的时钟校正精度。分析时钟同步误差与校正周期的关系,综合多方面因素,与工业中常用的异步时钟机制进行对比,比较结果表明,该时钟同步机制使ZigBee网络节能效果显著提高。

基于WiFi的校园建筑消防系统设计

针对高等学校的实际情况,基于WiFi无线通信技术,建立校园建筑消防监测系统,系统主要由WiFi无线传感器传输网络和监测中心两部分组成。介绍系统的硬件设计和软件设计,主要包括传感器模块、单片机模块和监控中心设计。通过适用传感器与控制器,并经由系统的智能识别,可以将火情现状传递至消防控制中心,从而在建筑火情出现早期即得到控制。

基于WiFi和Android的智能探测车设计

设计了一种基于Android手机平台控制、以单片机为驱动核心处理器、利用无线WiFi进行视频传输与接收、能实时地将摄像头拍摄到的图像传输至手机的通信终端,并能对环境温度、湿度等多项参数进行时探测、存储和显示的多功能探测车。该探测车能替代人工工作,应用在坑道探测、救援、搜捕、排雷、辐射等有害与危险场合,能有效地防止二次伤害的发生。

基于ZigBee与WiFi的环境智能传感系统研制

为克服传统有线温室环境监控系统的局限性,针对农业温室环境数据采集及远程应用的需求,提出了一种用于温室环境监控的智能无线传感系统。系统传感节点以MCU51为主控芯片,通过光强、温湿度及CO2浓度传感器实时采集环境参数,采集到的环境参数通过ZigBee网络传到系统的ZigBee-WiFi无线网关,该网关既是ZigBee网的协调器,又是无线WiFi的节点。通过网关转换,环境参数可以在Internet上得到应用。系统实现了温室环境的远程智能监控,无传统温室环境有线监控布线的繁琐,拓展了温室环境监控的应用范围。

WiFi指纹辅助的惯性传感器室内定位技术研究

为了提高基于移动终端的室内定位精度,结合Wi Fi指纹定位和传感器惯性导航技术的优点,本文提出了一种Wi Fi指纹辅助的惯性传感器室内定位技术。首先,利用移动终端自带的陀螺仪、加速度传感器和磁力计,通过所提动态阈值调整算法判断行人行走状态,并通过方向检测算法计算行人运动方向。然后,采用改进的地图匹配粒子滤波算法实时计算行人位置,并结合Wi Fi指纹定位信息和惯性传感器导航信息提出联合定位算法周期地校正行人位置。实验结果表明,所提Wi Fi指纹辅助的惯性传感器室内定位技术能够有效提高定位精度。

基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统

将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统。该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成。声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后,转换为处理器可计频的低频方波信号,并通过WIFI模块将采集到的信号无线发送到接收终端。通过一个输出信号范围在100 k Hz^350 k Hz声表面波传感器信号采集系统的实现,对该系统的结构、性能进行了验证和测试。实验结果表明,该系统可以实现测试范围内信号的采集、发送和无线接收,系统输入信号与无线接收终端接收信号之间的平均绝对误差为0.843 k Hz,最大相对误差为0.51%,无障碍环境有效采集范围约为100 m,有障碍环境有效采集范围约为50 m。

基于WiFi技术的火灾报警监测系统设计

火灾给人民的生命和财产安全带来极大的威胁,其造成的各方面损失无法估量,对生态平衡造成的破坏几乎不可逆转,因此,各个国家都投入大量的人力、财力,试图通过先进的技术方法防止大范围火灾的发生。文中设计了一种基于51单片机并结合手机APP实时监控的火灾报警监测系统,以51单片机为主控,利用温度传感器和烟雾传感器准确检测场所内的实时环境并将数据通过WiFi模块传输到终端进行监测;各环境参数值大于等于预先设定的报警数值时会进行声光报警,提醒场所人员和监测人员采取紧急应对措施。该系统注重在中小型生活场所中的可推广性,安装方便、操作简单且价格低廉,为中小型场所生活民众的安全提供了保障,并为相关火灾报警监测系统设计提供了参考。

基于WiFi的楼宇环境监测系统

在此设计基于Wi Fi技术的楼宇环境监测系统,用于监测楼宇内温湿度、天然气、煤气和气压监测。系统分为监测中心和监测节点,监测中心与监测节点之间通过Wi Fi实现数据传输。监测节点由STM32单片机、温湿度传感器、可燃气体传感器、气压传感器和Wi Fi模块组成,3个传感器把检测的数据传到STM32单片机中,然后STM32单片机通过Wi Fi模块把检测数据传输到监测中心,从而实现对楼宇环境的实时监测。该系统检测目标多样且扩充性强,适用于楼宇环境检测,具有一定的实际意义。

基于WiFi通讯的磁浮车间隙传感器测试系统设计

针对磁浮车间隙传感器工作环境恶劣需要频繁地测试与维护的问题,应用无线通讯技术、虚拟仪器技术、数字信号处理技术,设计了一种基于WiFi通讯的磁浮车间隙传感器测试系统,该系统在原有磁浮车间隙传感器的基础上增加WiFi模块使传感器具有无线通讯功能,采用具有WiFi通讯功能的便携式PC机作为系统的监控终端,利用图形化编程语言LabVIEW编写监控终端的人机交互界面;测试结果表明:该系统工作稳定可靠、操作简便,实现了对间隙传感器特性的无线测试、存储、分析和非线性校正,非线性校正后的间隙传感器具有良好的线性特性,其输入输出特性达到了磁浮车悬浮控制系统的要求,可用于悬浮控制系统的闭环控制。

基于WiFi和WSN的室内外混合定位研究

针对室内及卫星信号遮蔽区域的定位问题,提出了基于粒子滤波的混合定位方法。此方法通过采集和处理WiFi和其他泛在信号,比如WSN(wireless sensor network, 2.4GHz Zigbee)的混合信号强度信息实现位置估算,其中,WiFi数据作为滤波过程的主要观测量,而WSN数据作为增强信息辅助粒子重采样来提高关键区域的定位精度。在卫星信号遮蔽区域开展了实验,结果表明,与单一定位方法相比,混合定位方法取得了更高的定位精度。