基于无线传感器网络的数据采集系统设计

论文摘要

传统有线数据采集系统多采用单点测量,无法给出被监测区域内准确数据,不能满足精确测量的要求。利用无线传感器网络具有分布式多点测量的优势,结合数据融合技术,本文在前人研究工作的基础,对基于无线传感器网络的数据采集系统进行了研究,主要完成了以下工作:1.在对无线传感器网络的数据融合技术进行了较为深入的分析基础上,提出了基于无线传感器网络的环境温度和光照度的数据采集系统的基本架构。2.针对各个传感器节点测量数据不同步,提出了基于加权算法的改进数据级融合算法。实验结果表明系统扩展了时间上和空间上的观测范围,可实现监测区内的精确测量。3.探讨了温度或光照度异常节点和异常事件的识别方法。实验结果表明检测区域内温度或光照度突变时,系统能识别异常节点,并可绘制出区域内温度或光照度的空间分布图,达到了预警的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.2.1 有线传感器网络的局限性分析
• 1.2.2 无线传感器网络的应用领域
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 无线传感器网络的研究现状
• 1.3.2 无线传感器网络的数据融合研究现状
• 1.4 论文内容及结构安排
• 第二章 无线传感器网络数据采集系统中的数据融合技术
• 2.1 WSN中数据融合需要解决的问题
• 2.2 WSN中数据融合的级别
• 2.3 WSN协议层中的数据融合
• 2.3.1 应用层的数据融合
• 2.3.2 网络层的数据融合
• 2.3.3 独立数据融合协议层
• 2.4 数据级融合算法
• 2.5 小结
• 第三章 基于无线传感器网络的数据采集系统设计
• 3.1 系统总体架构
• 3.1.1 传感器节点
• 3.1.2 汇聚节点
• 3.1.3 监控终端
• 3.2 系统的工作流程
• 3.3 数据获取
• 3.3.1 数据预处理
• 3.3.2 环境特征的获取
• 3.4 异常节点的识别
• 3.5 网络层的数据融合
• 3.5.1 MAC层的数据结构
• 3.5.2 链路树的形成
• 3.5.3 检查和恢复链路
• 3.6 数据级融合
• 3.7 异常事件的判断与跟踪
• 3.8 数据配准
• 3.9 系统性能评价指标
• 3.10 系统实现的技术
• 3.10.1 嵌入式操作系统
• 3.10.2 nesC语言
• 3.11 小结
• 第四章 系统实验与分析
• 4.1 正常环境条件下的温度、光照度采集
• 4.1.1 温度采集
• 4.1.2 光照度采集
• 4.2 局部检测点异常下的温度、光照度采集
• 4.2.1 环境温度异常时的检测
• 4.2.2 环境光照度异常时的检测
• 4.3 返回正常情况的检测
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来工作展望
• 附录1
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与的科研项目情况