基于无线传感网的军队仓库环境监测系统研究与应用
发布时间：2021-08-23 17:56
作为物资存储的基础设施,军队仓库在后勤系统中扮演着重要的角色,为各类军事行动提供力量支持。军队仓库通常隐蔽性强、存储集中、环境封闭,防潮、防火、控温是其关注的重点,加强对仓库环境的实时监测,营造一个适宜的存储环境,有助于提高物资存储质量、减少财产损失。本文通过对无线传感网（wireless sensor networks WSN）的研究,提出了一种基于自适应门限区的容错事件检测算法,并将其应用到军队仓库环境监测中,设计并实现了一种基于WSN的仓库环境监测系统,用于实时采集仓库环境信息,识别目标区域中的环境异常,为保障军队生命财产安全打下基础。本文主要内容如下:首先,本文详细阐述了将WSN技术应用在军队仓库环境监测中的研究背景和意义。从WSN的特点和体系结构等方面入手,对其进行了系统性的介绍,重点阐述了容错技术在事件检测中的意义并对容错事件检测算法进行了介绍。其次,在大量文献研究的基础上,提出了一种基于自适应门限区的容错事件检测算法,该算法充分融合了时间与空间相关性的优点,通过门限区实现节点的故障自检,同时为了进一步降低节点间的通信开销,加快故障节点的检测,算法采用累积检测和基于异常间距...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WSN网络结构图
第2章WSN及容错事件检测技术6进行能量供应。受自身特点的限制，节点的存储、计算、通信等能力较弱，只能完成简单的数据采集、处理、转发等任务[12]。（2）汇聚节点：与传感器节点不同，它的能量供应充足、硬件结构复杂，具有很强的工作能力。汇聚节点是连接WSN与Internet的桥梁，负责处理整个网络的数据、管理传感器节点、发布监测任务、监控网络运行状态等。（3）管理节点：它是用户与WSN进行交互的窗口，用户通过管理节点可以掌握目标区域信息，实时发布监测任务，管理配置网络节点等。2.1.2节点结构传感器节点是组成WSN的核心部件，虽然不同的应用环境对节点的具体要求有着差异，但通常情况下节点均具有如图2-2所示的组成结构。图2-2WSN节点结构图（1）感知单元：主要用来监测现实世界的各种信息，如温度、湿度、气体、光照等，并将信号通过A/D转换器进行模数转换后交处理单元。（2）处理单元：由处理器和存储器两部分构成，是节点的核心，负责协调控制节点的各项工作以及存储和处理数据。（3）通信单元：负责与其他节点交换控制信息以及收发数据。通信单元功耗最高，在WSN应用中应避免节点间的频繁通信。（4）能量供应单元：用来为节点的正常工作提供能量支持，是组成节点的基础单元。节点通常部署位置特殊，无法为其更换电池，因此如何合理利用有限的能量、延长网络的使用寿命是非常值得研究的问题[13]。2.1.3WSN网络协议栈WSN的网络协议栈由五个层次组成，每一层完成自身特定的功能并为上一
第2章WSN及容错事件检测技术7层提供服务[14]。WSN协议栈结构图，如图2-3所示。图2-3WSN网络协议栈（1）物理层：负责信道监测、信号调制解调以及数据的传输和接收，影响着节点的大孝能耗以及生产成本。（2）数据链路层：负责将数据封装成症对收到的帧进行校验、信道碰撞检测以及对传输中的差错进行控制等，确保通信链路稳定、可靠。（3）网络层：完成网络的组建，控制节点的入网及退出，维护路由信息等。（4）传输层：提供端到端的可靠链路、QoS、流量控制等服务。（5）应用层：为各类应用提供统一的接口，实现不同的功能。2.2WSN的特点WSN的应用范围广泛、部署坏境复杂，在陆地和水下环境均有部署，节点携带传感器感知目标区域的环境信息，通过其他节点的数据接力，将环境信息传输到基站进行处理[15]。WSN具有以下特点：（1）能量供应有限：由于节点数量众多、部署位置分散、工作环境恶劣，节点能量耗尽以后便失去工作能力，无法为其更换电池，因此提高节点的能量利用率，延长节点的工作寿命，对WSN意义重大。（2）部署规模大：为了对目标区域实施全覆盖监测，通常会部署成百上千个节点，甚至更多。大规模的节点部署可以避免网络空洞的出现，提高数据采集的精确度，增强网络的健壮性、鲁棒性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网中的无线传感器网络技术综述[J]. 郭志鹏,李娟,赵友刚,官洪民,韩仲志. 计算机与应用化学. 2019(01)
[2]基于邻居节点预状态的无线传感器网络故障诊断算法[J]. 马梦莹,曾雅丽,魏甜甜,陈志德. 计算机应用. 2018(08)
[3]WSN中一种新颖的基于预测机制的事件检测容错算法[J]. 刘耿耿,郭文忠,洪伟. 小型微型计算机系统. 2018(04)
[4]无线传感器网络应用综述[J]. 任志玲,张广全,林冬,张钟保,赵星. 传感器与微系统. 2018(03)
[5]基于多模态数据流的无线传感器网络异常检测方法[J]. 费欢,肖甫,李光辉,孙力娟,王汝传. 计算机学报. 2017(08)
[6]基于节点感知信任度模型的无线传感网络事件检测方法[J]. 刘克中,庄洋,周少龙,刘守军. 北京邮电大学学报. 2015(01)
[7]高效容错的无线传感网事件及其边界检测算法[J]. 徐小龙,耿卫建,杨庚,李玲娟,杨震. 计算机研究与发展. 2014(05)
[8]基于MQ-2与GSM的CO监测报警系统的设计[J]. 郑道林,孙耀杰,左兆辉. 电子设计工程. 2014(04)
[9]无线传感器网络环境下的一种轻量级事件容错检测算法[J]. 董传明,刘克中,罗广,金湖庭. 传感技术学报. 2014(01)
[10]DHT11数字式温湿度传感器的应用性研究[J]. 韩丹翱,王菲. 电子设计工程. 2013(13)
硕士论文
[1]基于ZigBee的无线温度监控系统研究[D]. 赵朋辉.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于ARM处理器弹药库环境智能监测系统的研究[D]. 曲江泉.中北大学 2019
[3]仓库远程监测系统的研究与设计[D]. 孙绵.西安工业大学 2018
[4]基于ZigBee的仓储环境监测系统的设计与实现[D]. 李智超.上海交通大学 2017
[5]基于无线传感器网络的森林火灾监测系统的研究与实现[D]. 杨春柳.辽宁大学 2017
[6]ZigBee协议应用研究与实现[D]. 谢严乐.广东工业大学 2015
[7]基于数据相关性的无线传感器网络容错事件检测算法研究[D]. 高航.北京工业大学 2015
[8]低功耗高可靠ZigBee组网研究[D]. 代成斌.广东工业大学 2014
[9]基于数据相关性的节点自适应容错机制研究[D]. 周宏志.昆明理工大学 2014
[10]无线传感器网络节点协议栈的设计与实现[D]. 王加懂.电子科技大学 2014
本文编号：3358330
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WSN网络结构图
第2章WSN及容错事件检测技术6进行能量供应。受自身特点的限制，节点的存储、计算、通信等能力较弱，只能完成简单的数据采集、处理、转发等任务[12]。（2）汇聚节点：与传感器节点不同，它的能量供应充足、硬件结构复杂，具有很强的工作能力。汇聚节点是连接WSN与Internet的桥梁，负责处理整个网络的数据、管理传感器节点、发布监测任务、监控网络运行状态等。（3）管理节点：它是用户与WSN进行交互的窗口，用户通过管理节点可以掌握目标区域信息，实时发布监测任务，管理配置网络节点等。2.1.2节点结构传感器节点是组成WSN的核心部件，虽然不同的应用环境对节点的具体要求有着差异，但通常情况下节点均具有如图2-2所示的组成结构。图2-2WSN节点结构图（1）感知单元：主要用来监测现实世界的各种信息，如温度、湿度、气体、光照等，并将信号通过A/D转换器进行模数转换后交处理单元。（2）处理单元：由处理器和存储器两部分构成，是节点的核心，负责协调控制节点的各项工作以及存储和处理数据。（3）通信单元：负责与其他节点交换控制信息以及收发数据。通信单元功耗最高，在WSN应用中应避免节点间的频繁通信。（4）能量供应单元：用来为节点的正常工作提供能量支持，是组成节点的基础单元。节点通常部署位置特殊，无法为其更换电池，因此如何合理利用有限的能量、延长网络的使用寿命是非常值得研究的问题[13]。2.1.3WSN网络协议栈WSN的网络协议栈由五个层次组成，每一层完成自身特定的功能并为上一
第2章WSN及容错事件检测技术7层提供服务[14]。WSN协议栈结构图，如图2-3所示。图2-3WSN网络协议栈（1）物理层：负责信道监测、信号调制解调以及数据的传输和接收，影响着节点的大孝能耗以及生产成本。（2）数据链路层：负责将数据封装成症对收到的帧进行校验、信道碰撞检测以及对传输中的差错进行控制等，确保通信链路稳定、可靠。（3）网络层：完成网络的组建，控制节点的入网及退出，维护路由信息等。（4）传输层：提供端到端的可靠链路、QoS、流量控制等服务。（5）应用层：为各类应用提供统一的接口，实现不同的功能。2.2WSN的特点WSN的应用范围广泛、部署坏境复杂，在陆地和水下环境均有部署，节点携带传感器感知目标区域的环境信息，通过其他节点的数据接力，将环境信息传输到基站进行处理[15]。WSN具有以下特点：（1）能量供应有限：由于节点数量众多、部署位置分散、工作环境恶劣，节点能量耗尽以后便失去工作能力，无法为其更换电池，因此提高节点的能量利用率，延长节点的工作寿命，对WSN意义重大。（2）部署规模大：为了对目标区域实施全覆盖监测，通常会部署成百上千个节点，甚至更多。大规模的节点部署可以避免网络空洞的出现，提高数据采集的精确度，增强网络的健壮性、鲁棒性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网中的无线传感器网络技术综述[J]. 郭志鹏,李娟,赵友刚,官洪民,韩仲志. 计算机与应用化学. 2019(01)
[2]基于邻居节点预状态的无线传感器网络故障诊断算法[J]. 马梦莹,曾雅丽,魏甜甜,陈志德. 计算机应用. 2018(08)
[3]WSN中一种新颖的基于预测机制的事件检测容错算法[J]. 刘耿耿,郭文忠,洪伟. 小型微型计算机系统. 2018(04)
[4]无线传感器网络应用综述[J]. 任志玲,张广全,林冬,张钟保,赵星. 传感器与微系统. 2018(03)
[5]基于多模态数据流的无线传感器网络异常检测方法[J]. 费欢,肖甫,李光辉,孙力娟,王汝传. 计算机学报. 2017(08)
[6]基于节点感知信任度模型的无线传感网络事件检测方法[J]. 刘克中,庄洋,周少龙,刘守军. 北京邮电大学学报. 2015(01)
[7]高效容错的无线传感网事件及其边界检测算法[J]. 徐小龙,耿卫建,杨庚,李玲娟,杨震. 计算机研究与发展. 2014(05)
[8]基于MQ-2与GSM的CO监测报警系统的设计[J]. 郑道林,孙耀杰,左兆辉. 电子设计工程. 2014(04)
[9]无线传感器网络环境下的一种轻量级事件容错检测算法[J]. 董传明,刘克中,罗广,金湖庭. 传感技术学报. 2014(01)
[10]DHT11数字式温湿度传感器的应用性研究[J]. 韩丹翱,王菲. 电子设计工程. 2013(13)
硕士论文
[1]基于ZigBee的无线温度监控系统研究[D]. 赵朋辉.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于ARM处理器弹药库环境智能监测系统的研究[D]. 曲江泉.中北大学 2019
[3]仓库远程监测系统的研究与设计[D]. 孙绵.西安工业大学 2018
[4]基于ZigBee的仓储环境监测系统的设计与实现[D]. 李智超.上海交通大学 2017
[5]基于无线传感器网络的森林火灾监测系统的研究与实现[D]. 杨春柳.辽宁大学 2017
[6]ZigBee协议应用研究与实现[D]. 谢严乐.广东工业大学 2015
[7]基于数据相关性的无线传感器网络容错事件检测算法研究[D]. 高航.北京工业大学 2015
[8]低功耗高可靠ZigBee组网研究[D]. 代成斌.广东工业大学 2014
[9]基于数据相关性的节点自适应容错机制研究[D]. 周宏志.昆明理工大学 2014
[10]无线传感器网络节点协议栈的设计与实现[D]. 王加懂.电子科技大学 2014
本文编号：3358330
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