一、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)介紹

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該是一個功能完善結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)。該系統(tǒng)要具有對各類信號積累計量、開關(guān)量、模擬量等進行實時采集，快速傳遞，完整保存，及時處理，清晰顯示，聲光報警，控制等功能。系統(tǒng)可以對現(xiàn)場的一氧化碳，甲烷等氣體的濃度，井下的濕度，溫度，風速以及礦井內(nèi)有無粉塵和煙霧進行實時監(jiān)控。對于礦井下的各類設(shè)備可以進行遠程遙控，比如打開或關(guān)閉主通風機，開啟或關(guān)閉風門。為了監(jiān)控甲烷濃度，一氧化碳濃度，風速，累計產(chǎn)煤量，溫度，煙霧，饋電狀態(tài)，油門狀態(tài)，風筒狀態(tài)，局部通風機打開和關(guān)閉，所以系統(tǒng)較為復(fù)雜，組成部分也比較多。系統(tǒng)包括主機、I/O接口電路、分站、無線傳感器、報警器、電纜、接線柜、電源箱等設(shè)備。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成單位是數(shù)量眾多的移動或靜止的傳感器。傳感器是以多跳及自自組織的形式來構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的。它的功能是對網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控對象進行信息的測量、采集、傳送、處理，并報告給用戶。用戶接受到的數(shù)據(jù)其實是先由現(xiàn)場的傳感器探測到，數(shù)據(jù)匯合到匯聚節(jié)點后在通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的英文是WirelessSensorNetwork，簡稱WSN。系統(tǒng)中使用了三大基礎(chǔ)技術(shù)，首先利用傳感器技術(shù)采集數(shù)據(jù)，然后利用通信技術(shù)傳輸信息，最后利用計算機技術(shù)進行處理。煤炭監(jiān)控管理系統(tǒng)，無線數(shù)據(jù)傳輸平臺和地面中心站這三個部分構(gòu)成了煤礦無線安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（1）煤炭監(jiān)控管理系統(tǒng)：包括用戶使用的操作界面，網(wǎng)絡(luò)通訊的服務(wù)器以及實時數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器。

（2）無線數(shù)據(jù)傳輸平臺：平臺使用的是像CDMA網(wǎng)絡(luò)這樣的無線公網(wǎng)。

（3）地面中心站：包括監(jiān)控主機、I/O接口、UPS電源、CDMA無線路由器、打印機、配套的監(jiān)控軟件、分站、溫度傳感器、風速傳感器、煙霧傳感器、一氧化碳傳感器、瓦斯傳感器、設(shè)備開停傳感器、遠動開關(guān)等等各類設(shè)備組成。

二、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量分布廣泛的、能夠進行簡單計算的微小傳感器節(jié)點，以無線通訊的方式，同時能夠自行組織起網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，是能夠在不斷變化的環(huán)境中自主完成指定任務(wù)的智能系統(tǒng)。隨著無線通信、嵌入式計算技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機電技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)改變了人類與自然界的交互方式，在軍事、環(huán)境監(jiān)測、空間探索、反恐防暴、災(zāi)難援救、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居等方面展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價值。

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由傳感器節(jié)點、匯集節(jié)點和管理節(jié)點組成。通過在需要監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)散布大量傳感器來探測溫度、濕度、壓力、光照強度、介質(zhì)濃度等環(huán)境數(shù)據(jù)，并且每個傳感器之間以自組織的形式拓展成網(wǎng)絡(luò)。傳感器將探測到的環(huán)境數(shù)據(jù)以特定的方式匯集到某個節(jié)點或多個節(jié)點，最終所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)或者移動通信網(wǎng)絡(luò)傳送給管理節(jié)點。1.2節(jié)點結(jié)構(gòu)。傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成，如下圖所示。傳感器模塊的功能是監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的信息，將信息進行采集并轉(zhuǎn)換成特定格式的數(shù)據(jù)；處理器模塊的功能是處理好相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和存儲，包括自身采集的數(shù)據(jù)和其他節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊的功能是與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，交換信息和數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊的功能是為傳感器節(jié)點供能，而供能介質(zhì)通常采用微型電池。

2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點

2.1分布式和網(wǎng)絡(luò)自組。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中并沒有原先設(shè)置中心節(jié)點，所有的節(jié)點都擁有相同的權(quán)限，各節(jié)點之間都是通過分布式算法來協(xié)調(diào)，可以在無人操作的情況下自動將所有節(jié)點組織到一起，自動地進行網(wǎng)絡(luò)配置和管理，通過相應(yīng)的協(xié)議和算法自動形成一個具有收發(fā)大量環(huán)境數(shù)據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)。為了應(yīng)對環(huán)境的復(fù)雜性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以隨時加入或者切除一部分節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)不會因此而失效或者崩潰。2.2規(guī)模大密度高。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由成千上萬個傳感器節(jié)點組成，覆蓋區(qū)域大，節(jié)點密集，以盡可能獲得更為精確、完整的數(shù)據(jù)，如森林火災(zāi)監(jiān)護和環(huán)境監(jiān)測等。同時，也正因為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大，密度高，網(wǎng)絡(luò)中存在大量的冗余節(jié)點，從而使得能夠從不同的角度獲得盡可能多的數(shù)據(jù)，挺高了監(jiān)測的精度，也降低了對單個傳感器節(jié)點的精度要求，所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的造價相對便宜。2.3網(wǎng)絡(luò)拓撲動態(tài)變化。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)通常是不斷變化的，節(jié)點的移動、故障，節(jié)點能源的耗盡，新節(jié)點的加入，無線信道的不穩(wěn)定等都有可能造成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化，變化的時間點和方式都很難預(yù)測。這就要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織和動態(tài)調(diào)整的能力，可通過各種組網(wǎng)技術(shù)，對各節(jié)點進行動態(tài)的管理，最大程度的利用節(jié)點資源。2.4以數(shù)據(jù)為中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是為了完成某些任務(wù)為創(chuàng)建的。用戶關(guān)心的是監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的信息，而不是某個傳感器節(jié)點上的數(shù)據(jù)。用戶在使用傳感器網(wǎng)絡(luò)時，是將需要查詢的信息發(fā)給網(wǎng)絡(luò)，而不是發(fā)給某個節(jié)點，然后傳感器網(wǎng)絡(luò)收集相關(guān)數(shù)據(jù)后整合成信息匯報給用戶。與以連接為中心的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的，各節(jié)點要有能聚合數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行緩存和壓縮的功能。2.5資源受限。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常用于一些特殊場所和領(lǐng)域，傳感器往往在價格、體積和功耗上受到限制，單個節(jié)點的計算能力、存儲空間、續(xù)航能力相對較弱，無法做大規(guī)模的存儲和計算。所以在網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建過程中，如何降低網(wǎng)絡(luò)的功耗，最大化網(wǎng)絡(luò)的生存周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)要面臨的一大挑戰(zhàn)。

3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域

摘要：傳感器網(wǎng)絡(luò)在未來互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著非常重要的作用。因為物理方面極易被捕獲與應(yīng)用無線通信，及受到能源、計算以及內(nèi)存等因素的限制，所以傳感器互聯(lián)網(wǎng)安全性能極為重要。對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行部署，其規(guī)模必須在不同安全舉措中認真判斷與均衡。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；無線傳感器；安全；研究

當前互聯(lián)網(wǎng)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成形式主要為大量廉價、精密的節(jié)點組成的一種自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這種網(wǎng)絡(luò)的主要功能是對被檢測區(qū)域內(nèi)的參數(shù)進行監(jiān)測和感知，并感知所在環(huán)境內(nèi)的溫度、濕度以及紅外線等信息，在此基礎(chǔ)上利用無線傳輸功能將信息發(fā)送給檢測人員實施信息檢測，完整對整個區(qū)域內(nèi)的檢測。很多類似微型傳感器共同構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有無線通信能力與微處理能力，所以無線傳感器的應(yīng)用前景極為廣闊，具體表現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測、軍事監(jiān)測、智能建筑以及醫(yī)療等領(lǐng)域。

1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問題分析

徹底、有效解決網(wǎng)絡(luò)中所存在的節(jié)點認證、完整性、可用性等問題，此為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的一個關(guān)鍵目標，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性，對其安全目標予以早期實現(xiàn)，往往不同于普通網(wǎng)絡(luò)，在對不同安全技術(shù)進行研究與移植過程中，應(yīng)重視一下約束條件：①功能限制。部署節(jié)點結(jié)束后，通常不容易替換和充電。在這種情況下，低能耗就成為無線傳感器自身安全算法設(shè)計的關(guān)鍵因素之一。②相對有限的運行空間、存儲以及計算能力。從根本上說，傳感器節(jié)點用于運行、存儲代碼進空間極為有限，其CPU運算功能也無法和普通計算機相比[1]；③通信缺乏可靠性?；跓o線信道通信存在不穩(wěn)定特性。而且與節(jié)點也存在通信沖突的情況，所以在對安全算法進行設(shè)計過程中一定要對容錯問題予以選擇，對節(jié)點通信進行合理協(xié)調(diào)；④無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在漏洞。隨著近些年我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，使得無線互聯(lián)網(wǎng)逐漸提升了自身更新速度，無線互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展在目前呈現(xiàn)普及狀態(tài)，而且在實際應(yīng)用期間通常受到技術(shù)缺陷的制約與影響，由此就直接損害到互聯(lián)網(wǎng)的可靠性與安全性?；趪鴥?nèi)技術(shù)制約，很多技術(shù)必須從國外進購，這就很容易出現(xiàn)不可預(yù)知的安全性隱患，主要表現(xiàn)為錯誤的操作方法導(dǎo)致病毒與隱性通道的出現(xiàn)，且能夠恢復(fù)密鑰密碼，對計算機無線網(wǎng)安全運行產(chǎn)生很大程度的影響[2]。

2攻擊方法與防御手段

摘要本文介紹了WSN的組成結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)平臺組建、通信機制等內(nèi)容，提出了一種基于WSN的智能車位控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。著重討論該方案的實現(xiàn)原理、關(guān)鍵技術(shù)等問題。

關(guān)鍵詞WSN；車位控制；超聲波傳感器

1引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，在現(xiàn)實生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器正逐漸向智能化、微型化、無線網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展[1]。目前，國內(nèi)外主要研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的低功耗硬件平臺設(shè)計拓撲控制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、定位技術(shù)等。這個設(shè)計以檢測超聲波強度的傳感器為例，實現(xiàn)了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)傳感器所檢測的超聲波強弱來決定開啟或關(guān)閉車位指示燈，從而判斷是否有車輛進入檢測區(qū)域。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、短程無線通信技術(shù)，有著廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)不需要對現(xiàn)場結(jié)構(gòu)進行改動，不需要原先任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，能夠快速布置，方便調(diào)整，并且具有很好的可維護性和拓展性。

2IEEE802.15.4標準

IEEE802.15.4標準[2]適用于低速率、低功耗、低復(fù)雜度和短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線個域網(wǎng)(WPAN)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的無線傳輸過程中，采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問機制(CSMA／CA)，支持超幀結(jié)構(gòu)和時槽保障機制(GTS)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可以是星型網(wǎng)或點對點的對等網(wǎng)。該標準定義了3種數(shù)據(jù)傳輸頻率，分別為868MHz、915MHz、2.4GHz。前兩種傳輸頻率采取BPSK的調(diào)制方式，后一種采取0-0PSK的調(diào)制方式。各種頻率分別支持20kbit／s，40kbit／s和250kbit／s的無線數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸距離在0m～70m之間。本文中采用的是頻率為2.4GHz的無線發(fā)射模塊。

摘要：介紹了IEEE802.15.4標準的概念、產(chǎn)生背景、特點、構(gòu)件及體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展前景，并探討了基于IEEE802.15.4標準傳感器的實現(xiàn)，對其實現(xiàn)的問題給出了解決方案。

關(guān)鍵詞：IEEE802.15.4Zigbee協(xié)議傳感器

為了滿足類似于傳感器的小型、低成本設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)的要求，2000年12月IEEE成立了IEEE802．15．4工作組，致力于定義一種供廉價的固定、便攜或移動設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術(shù)。802．15．4無線發(fā)射／接收機及網(wǎng)絡(luò)被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell等公司極力推崇。同時，也吸引了其他標準化組織的注意。IEEEl451工作組已考慮在IEEE802．15．4標準基礎(chǔ)上實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(SensorNetworks)。

產(chǎn)品的方便靈活、易于連接、實用可靠及可升級換代是市場的驅(qū)動力。802．15．4主要應(yīng)用于工業(yè)控制、遠程監(jiān)控和樓宇自動化領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)是其主要市場對象。將傳感器與802．15．4設(shè)備組合，進行數(shù)據(jù)收集、處理和分析，就可以決定是否需要或何時需要用戶操作。其應(yīng)用實例包括惡劣。環(huán)境下的檢測，諸如涉及危險的火和化學(xué)物質(zhì)的現(xiàn)場、監(jiān)測以及維護正在旋轉(zhuǎn)的機器等。在這些應(yīng)用上，一個802．15．4網(wǎng)絡(luò)可以極大地降低新傳感器網(wǎng)絡(luò)的安裝成本，簡化對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的擴充。

1802．15．4協(xié)議架構(gòu)及其技術(shù)特點

IEEE802．15．4滿足國際標準組織(ISO)開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模式。它定義了單一的MAC層和多樣的物理層(如圖1所示)，表1中概括了802．15．4的一些特點。Zigbee聯(lián)盟制定了MAC層以上協(xié)議，其協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。

摘要：基于IEEE1451標準和藍牙協(xié)議提出藍牙無線傳感器結(jié)構(gòu)模型，并就具體的抄表系統(tǒng)完成藍牙傳感器的設(shè)計。該傳感器不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)檢測和傳輸?shù)臒o線化，同時也提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性能。

關(guān)鍵詞：IEEE1451標準藍牙協(xié)議無線傳感器無線抄表

引言

IEEE1451.2是智能傳感器接口模塊標準。它提供了將傳感器和變送器連接到網(wǎng)絡(luò)的接口標準，主要用于實現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)化。IEEE1451.2標準采用通用的A/D或D/A轉(zhuǎn)換裝置作為傳感器的I/O接口，將各種傳感器模擬量轉(zhuǎn)換成標準規(guī)定格式的數(shù)據(jù)，連同一個小存儲器—傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS（TransducerElectronicDataSheet），與標準規(guī)定的處理器目標模型—網(wǎng)絡(luò)適配器NCAP（NetworkCapableApplicationProcess）連接。如此，數(shù)據(jù)可以按網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)。該標準結(jié)構(gòu)模型提供了一個連接智能變送器的接口模型STIM（SmartTransducerInterfaceModule）NCAP的10線標準接口—變送獨立接口TII（TransducerIndependenceInterface）。

圖1

采用上述IEEE1451標準實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)化的同時，無線通信技術(shù)被引入原有傳感器以實現(xiàn)無線化也是傳感器當前的研究熱點，是今后傳感器發(fā)展的一個重要方向。尤其隨著藍牙技術(shù)應(yīng)用的失言以及其芯片價格的進一步下調(diào)，將藍牙技術(shù)引入傳感器以實現(xiàn)傳感器的無線化已成為可能。目前絕大多數(shù)抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)檢測和傳輸，主要是有線方式進行。本文將給出基于IEEE1451.2和藍牙協(xié)議的無線抄表傳感器的具體實現(xiàn)，以實現(xiàn)抄表系統(tǒng)的無線化。

摘要：隨著森林生態(tài)環(huán)境保護力度的加大，對森林環(huán)境數(shù)據(jù)采集的要求也越來越高。把先進的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入既有的森林火災(zāi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，以了望塔為中心部署傳感器網(wǎng)絡(luò)，并對系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；在介紹了幾種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，將上述方法與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，使森林資源的實時、精準監(jiān)測水平得到較好的提升。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)測；節(jié)點

目前，國內(nèi)外對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作還處于起步階段，有許多問題需要繼續(xù)深入的研究,比如完整的協(xié)議棧結(jié)構(gòu),功控、路由、MAC、移動性管理等關(guān)鍵技術(shù)的研究還需要深化；最小化能耗和最大的網(wǎng)絡(luò)壽命是很大的應(yīng)用瓶頸；在遠程、環(huán)境惡劣的條件下能源無法替代，網(wǎng)絡(luò)維護也非常困難，使得實際使用效果并不理想[7]。本文的設(shè)計基于以了望塔為中心的傳感器部署，充分利用既有無線視頻網(wǎng)絡(luò)基站，比較適合無線傳感器低功耗、短距離傳輸?shù)奶攸c。如何把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)更好地結(jié)合起來，把基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林資源監(jiān)控系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，打造出健壯高效的森林資源監(jiān)控平臺，成為以后工作的重點。

[1]張麗霞,汪文勇,李炯.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標標定問題研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報

[2]彭剛,曹元大,孫利民.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位機制的研究[J].計算機工程與應(yīng)用

[3]段渭軍,王建剛,王福豹.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)與算法的研究和進展[J].信息與控制

摘要：針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源受限的特點，研究了故障管理的相關(guān)內(nèi)容，主要對故障檢測的幾種常見方法進行比較說明，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：無線傳感器資源受限故障管理故障檢測

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量低成本且具有傳感、數(shù)據(jù)處理和無線通信能力的傳感器節(jié)點通過自組織方式形成的網(wǎng)絡(luò)[1]。它獨立于基站或移動路由器等基礎(chǔ)通信設(shè)施，通過特定的分布式協(xié)議自組織起來形成網(wǎng)絡(luò)。它能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，使需要這些信息的用戶在任何時間、任何地點和任何環(huán)境條件下（尤其是僅適合無線通信條件下）獲取大量詳實而可靠的信息。因此，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以被廣泛地應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐抗災(zāi)等領(lǐng)域。

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的進一步擴展，常常被部署在極端環(huán)境來收集外部環(huán)境的數(shù)據(jù)。由于傳感器節(jié)點的電源、存儲和計算能力有限，并且應(yīng)用環(huán)境惡劣，使得傳感器節(jié)點比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點更易于失效。在這些情況下維持高質(zhì)量的服務(wù)，并盡可能地降低能源消耗是很有挑戰(zhàn)性的，有效的故障管理對于達成這些目標是有極大幫助的。因此，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障進行管理是非常重要的。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障管理

當網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，網(wǎng)絡(luò)故障管理便成為管理員首要用到的工具。因此，故障管理事實上是整個網(wǎng)絡(luò)管理的重中之重。

1藍牙技術(shù)

藍牙技術(shù)為藍牙特別興趣小組（SIG，SpecialInterestGroup）在1998年提出。它是一種新的短距離無線通信協(xié)議，是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放標準，目的是以無線的方式取代現(xiàn)有的有線接口。其優(yōu)勢在于：具有很強的移植性，可應(yīng)用于多種通信場合；硬件集成應(yīng)用簡單，成本低廉，實現(xiàn)容易，而且易于推廣；藍牙功耗低，對人體危害小；采用擴頻跳頻技術(shù)，抗干擾能力強，增加了信息傳輸?shù)陌踩浴Ｋ{牙系統(tǒng)支持點對點和一點對多點的通信。在一點對多瞇的連接方式中，多個藍牙單元共享一條信道，采用同一跳頻序列。各個藍牙設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為匹克網(wǎng)（Piconet）。匹克網(wǎng)中藍牙設(shè)備以主從方式實現(xiàn)通信。由于藍牙設(shè)備的物理尋址地址為3位，因此在同一時刻，匹克網(wǎng)最多只能激活8位設(shè)備（1主7從）；但不同時刻，多個匹克網(wǎng)可以構(gòu)成一個可重疊的散射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。藍牙通信的有效半徑和其輸出的功率有關(guān)：當輸出功率是2類（2.5mW/4dB）時，通信范圍為15m；如果增加其功率到1類（4mW/20dB）時，就能使通信范圍達到100m。

2基本標準和協(xié)議的傳感器結(jié)構(gòu)模型

基于IEEE1451.5和藍牙協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)化傳感器由STIM、藍牙模塊和NCAP三部分組成，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。此方案的實現(xiàn)，相當于在IEEE1451.2的結(jié)構(gòu)模型上取代了原有的TII接口。采用無線的藍牙協(xié)議實現(xiàn)連接，類似于實現(xiàn)了一個無線的STIM和無線NCAP接收終端的模式。通過在原有的STIM和NCAP中嵌入了藍牙模塊，構(gòu)成的無線NCAP和無線STIM，以點對多點在藍牙匹克網(wǎng)以主從方式實現(xiàn)相互通信。

與典型的有線方式相比，上述無線網(wǎng)絡(luò)模型增加了兩個藍牙模塊。對于藍牙模塊部分標準的藍牙對外接口電路一般使用RS232或USB接口，而TII是一個控制鏈接到它的STIM的串行接口。因此，必須設(shè)計一個類似于TII接口的藍牙電路，構(gòu)造一個專門的處理器來完成控制STIM和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到藍牙主控制接口HCI（HostControlInterface）的功能。

3藍虎無線抄表傳感器的設(shè)計

摘要:本文簡述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義、組成及特點，并結(jié)合其特點介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各行各業(yè)廣泛的應(yīng)用價值和未來發(fā)展前景以及目前存在的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；組成；應(yīng)用；發(fā)展

科技發(fā)展的腳步越來越快，人類已經(jīng)置身于信息時代。而作為信息獲取最重要和最基本的技術(shù)——傳感器技術(shù)，也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術(shù)已經(jīng)從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并將會帶來一場信息革命。具有感知能力、計算能力和通信能力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN,wirelesssensornetworks）綜合了傳感器技術(shù)、嵌人式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送到需要這些信息的用戶。由于WSN的巨大應(yīng)用價值，它已經(jīng)引起了世界許多國家的軍事部門、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被廣泛地應(yīng)用于軍事，工業(yè)過程控制、國家安全、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域，是當前計算機網(wǎng)絡(luò)研究的熱點。

一、發(fā)展概述

早在上世紀70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進步，傳感器網(wǎng)絡(luò)同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀末開始，現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域帶來深遠影響。發(fā)達國家如美國，非常重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，IEEE正在努力推進無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，波士頓大學(xué)（BostonUniversity）還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)會（SensorNetworkConsortium），期望能促進傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)。美國的《技術(shù)評論》雜志在論述未來新興十大技術(shù)時，更是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項未來新興技術(shù)，《商業(yè)周刊》預(yù)測的未來四大新技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中。可以預(yù)計，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛是一種必然趨勢，它的出現(xiàn)將會給人類社會帶來極大的變革。