無線論文無線傳感器網絡系統設計

　　將無線傳感器網絡在地震監測中進行有效應用，這篇無線論文認為有效的提高了我國地震監測的效率，因此需要加大對無線傳感器網絡的研究力度，不斷對其進行創新，有效的提高其自身的穩定性和實用性，提高地震監測的質量，有效的保障我國人民群眾的生命和財產安全。《無線電通信技術》(雙月刊)創刊于1972年，由中國電子科技集團公司第54研究所主辦。無線電通信學術刊物。報道有關衛星通信、微波接力通信、散射通信、數字網與交換機等專業技術。

　　摘要：近年來各種自然災害頻繁的發生，特別是地震發生效率較高，不僅造成了嚴重的經濟損失，而且還造成了巨大的人員傷亡。因此需要建立健全地震監測系統，以此來降低地震發生時所帶來的損失和傷害。文章從無線傳感器網絡和地震監測概述入手，并對基于地震監測的無線傳感器網絡系統設計進行了具體的闡述。

　　關鍵詞：地震監測;無線傳感器網絡;硬件系統;軟件系統;設計

　　前言

　　地震監測主要是利用有線或是無線的方式來將收集到的地震震動信號傳送到監控中心，但由于有線網絡自身的局限性，會對監測效果帶來不利影響，在這種情況下，無線傳感器網絡應運而生，以其獨特的自組織及自愈合的特點在地震監測中進行有效應用，而且能夠適合各類復雜的監測環境，因此需要加大對基于無線傳感器網絡的地震監測系統的設計進行研究，以便于有效的提高地震的預警水平，確保地震救助效率的提升。

　　1無線傳感器網絡和地震監測概述

　　無線傳感器網絡是一種集各種先進技術于一體的信息技術，其不僅是普適計算機的雛形，同時也是人類感官的有效延伸。其以數據傳輸和交換機作為中心，作為一種自組織和分布式的網絡，傳感網絡中大量傳感器節點為其提供數據，即使在十分惡劣的環境下，也能夠做到實時監測、協同感知和信息采集，并將監測數據進行發送。這也使無線傳感器網絡在諸多領域都有著廣泛的應用，將其在地震監測中進行應用，其能夠對地震預防和救援提供更加真實、可靠的信息依據。由許多隨機分布的傳感器節點構成的無線傳感網絡共同組成了無線傳感器網絡體系結構。傳感器節點采用自組織方式，能夠實時監測對象，進行信息的采集，并采用無線方式來發送數據。無線傳感器網絡對感知信息的感知、采集、處理和傳送是其最基本的功能，傳感器網絡以感知數據作為其核心所在，由傳感器、感知對象和觀測者三要素共同構成無線傳感網絡。一直以來地震監測中采用的都是無線或有線來對監測信息進行傳送，雖然有線網絡具有較好的穩定性，但在一些惡劣環境下有線網絡極易受到破壞，無法及時將監測到的信息傳送到監測中心。因此利用無線傳感器網絡，其能夠適應各種復雜多變的環境，在任何情況下都能夠及時將監測信息向監控中心進行反饋，對地震災難的預警和救助具有非常重要的意義。

　　2基于地震監測的無線傳感器網絡系統的設計

　　2.1系統的硬件設計

　　2.1.1傳感器節點設計在傳感器節點設計過程中，需要明確無線傳感器節點的構成要素，通常情況下由數據采集、數據處理、數據傳輸和電源共同構成，而無線傳感器網絡的節點則包括采集模塊、存儲模塊、通信模塊及能量供應模塊等幾部分，在實際工作中，在監測區域內利用數據采集模塊來對采集信息和轉換數據，整個傳感器的節點控制操作則由處理器模塊負責，同時還要對節點自身傳送過來的數據和由其他節點傳送過來的數據進行處理和存儲。而與其他傳感器節點或是基站的無線通信、交流和交換控制信息、接收和轉發采集來的數據等則由無線通信模塊負責。而傳感器節點正常工作所需要的能量則主要由能量供應模塊提供，以此來確保系統的正常運行。

　　2.1.2GPRS網關設計在無線傳感器網絡系統中，各個無線監測電路發來的數據和狀態信息由GPRS網關負責接收，并經過一定的處理后由GPRS網絡向監測站進行發送，同時GPRS網絡還能夠接收控制指令，并將其向各個無線監測節點轉發。無線轉發站的運行則由3.6V的高能電池為其提供電能支持，同時還具有太陽能自動充電功能，為其長期工作提供了充足的保證。

　　2.1.3無線傳感器網絡的構建無線傳感器網絡中的無線接收模塊采用的無線射頻收發器，其具備較為多樣化，不僅支持幀處理，還具有突發傳輸、數據緩沖、數據加密、空閑頻道檢測、連接質量指示等多種功能，能夠有效的降低主控制器的負載。其中信號的接收和轉換由傳感器采集模塊完成，所需要工作的能量由電源模塊供應。傳感器節點作為網絡的基本單元，其主要承擔著計算、存儲、通信、傳感和執行等任務。同時由微功耗處理器模塊、無線收發模塊、數據采集模塊、電源等部分共同構成無線傳感器節點的硬件部分。

　　2.2系統軟件設計思路

　　2.2.1無線傳感網絡網關節點主要承擔著對網絡節點管理、對網絡節點傳輸數據進行集中及信息傳輸網絡構建等任務，在具體無線傳感網絡構建過程中，需要由網關節點將自身幀編號和網絡地址的信標幀向全網傳送，同時以此地址列表作為構建路由表的基礎。并對其中各幀的編號進行記錄，從而有效的避免出現多次發送的現象。還要繼續將已經修改的信標幀向周圍發送，各傳感器節點收到信標幀后，會選擇信號最強的節點回發至終端節點，并對路由器節點將自身當作終端路由器節點進行確認，開始建立網絡。

　　2.2.2路由在對數據進行傳送過程中，需要由源節點廣播一個路由分組，并由路由器攜帶目的節點依次由領近節點進行廣播，而且在廣播開始之前還需要進行該節點到源節點路由的建立，將目的節點依次廣播至周圍節點時，路由分組到達某個具有網關的路由信息節點及網關節點時，則路由分組的廣播就會停止。并在該過程中建立一個反向路由，實現網點節點到源節點的反向傳輸，而且該節點還會順著反向路由傳輸一個路由分組，當路由分組抵達源節點后，則整個過程結束。

　　2.2.3傳感器工作流程在傳感器工作過程中，傳感器的數據需要由傳感器節點來讀取，并將讀取到的數值與設定的閾值進行比較。根據比較的情況來采取適宜的數據監測措施，這樣可以有效的避免無用數據的采集，提高傳感器網絡系統的續航能力。但在實際工作中，需要有效的對系統數據的傳輸量進行控制，這樣可以確保地震監測的及時預報。因此需要根據監測的傳感器值的情況，適宜的情況下采用多跳路由來轉化數據，從而將數據快速傳送到遠程監控中心，確保地震監測的及時性和實時性。

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