无线传感网的关键技术篇1

关键词：智能电网无线传感器网络电力系统

中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）07-0012-01

1智能电网

随着经济的不断发展，用户对电力系统的要求也在不断提高，未来电网的建设和发展必须能够满足不同用户的需求，而且要具备交互性以及高安全性等特点。智能电网被认为是未来电网建设的首要解决方案。智能电网是基于新技术、新能源、新架构的智能电力系统。我国智能电网定义是：智能电网应该是利用先进的信息、通信和控制技术，骨干网架采用特高压电网，以各级电网相互协调配合的坚强电网为基础，建设成具有互动化、信息化、自动化特点的统一智能化坚强电网。智能电网的主要特点有以下几个方面[1]：自愈性，当智能电网设备及网络出现异常，智能电网可以自动快速检测故障并恢复网络；互动性，可实现用户与智能电网的交互行为；安全性，在电网遭受人为攻击或外力破坏情况下可以自动做出应对恢复运行；兼容性，智能电网应兼容未来的分布式电源、新电子设备；市场化，拥有非常成熟的市场运行模式；高效性，提高单个电力设备的利用效率；电能优质性，拥有电能质量问题的快速诊断和解决方案；集成性，能够与其他各种信息系统综合集成，集成多种业务。

传感器网络技术是智能电网的关键基础技术，智能电网架构中每个角落都分布着输电、配电网络，为了及时正确地调整电力资源达到有效利用电力资源的目标，必须对智能电网的电力参数及时感知，了解电网运行状态；必须利用网络传感器对电力设备进行实时监控，快速定位并维护电力故障；网络传感器也可以自动收集记录分析电力数据为用户以及电力企业的行为作出指导。

2无线传感网及其关键技术

无线传感网络是一个新的研究热点，它与各领域交叉融合。在一定区域中大量部署传感器节点，节点之间通过多跳路由自主成网，采集区域内的数据信息并转发至控制中心，控制中心对数据进行分析后判断该区域内发生了什么并作出决策，这就是无线传感器网络的核心内容。无线传感器网络有鲜明特点：以数据为中心的对等网络，网络拓扑具有动态性，传输能力有限，具有多跳路由等[2]。

无线传感器网络的设计和建设中，必须运用到多种基本技术，这些主要技术有：（1）网络协议，无线传感器网络属于自组织网络，所以其网络协议与传统网络有很大差别，网络协议设计中也需考虑传感器节点的硬件局限性、网络脱皮的动态性等；（2）时间同步，只有无线传感器网络中各节点时间同步才能共同完成网络任务；（3）定位技术，位置信息是未来数据分析中涉及的重要方面，所以传感器采集到的数据需要附带有该节点的位置信息；（4）数据管理，由于无线传感器网络受通信带宽、存储容量等限制，需要对收集到的信息进行去除冗余等预处理，所以对节点数据的融合和有效管理非常必要；（5）能量管理，无线传感器节点常常处于无人区域及恶劣环境中，对节点电能的补充也是一个需要考虑的问题；（6）安全管理，确保无线传感器网络的通信安全和信息安全[3]。

在无线传感器网络中，传感器节点定位技术是网络的核心技术之一，节点定位过程中需要网络中所有节点相互合作，通过已知节点的位置确定观察节点的位置进而确定检测目标的位置。定位算法的性能将对无线传感器网络产生重要影响，定位算法性能评价指标有：（1）规模，在一定时间内，对同一无线传感器网络，不同定位算法可以定位的目标规模；（2）定位精度，是定位算法最直接的评价参数；（3）容错性及自适应性，性能良好的定位算法可以通过自我调整、减少误差，达到提高定位精度的目的；（4）节点密度，传感器节点密度大会增加节点之间通信冲突，浪费带宽，节点密度会影响定位算法精度；（5）代价，不同定位算法在资金、空间、时间上的代价不同，相同性能下代价小的算法更加有优势；（6）功耗，传感器功耗会直接影响到对传感器的供电，直接关系传感器网络性能。经典的无线传感器定位算法有Dv-hop定位算法、凸规划定位算法、APIT算法等。

3无线传感器在智能电网中的应用

无线传感器在设备状态检修中的应用，在电力系统中，建立远程控制监视系统是提高管理水平的关键技术，远程监控系统通过检测电力设备状态数据对设备状态进行评估，在设备出现故障时及时提醒维修人员使维修成本及故障损失最小化，无线传感器网络无需布线、灵活多变的优势克服了传统有线通信设备的不足，降低了电力运营成本，提高了设备检修效率。

无线传感网在智能家居中的应用，未来智能电网通过为用户安装智能电表可以掌握比传统电表更为全面的数据信息，能够实时掌握用电负载情况，指导电网建设。将无线传感器网络引入智能家居系统，在家电中安装传感器节点，通过智能电表与无线传感器网络协调工作，可以使用户更合理使用电力，使电力企业有针对性地开展供电等工作。

无线传感器网络在分布式母线保护中的应用，作为电力系统中的重要组成部分，母线工作状态的稳定对电力系统非常重要，一般情况下重要变电站以及一些大型发电厂设母线保护，传统的母线保护需要布线且灵活性低，不能灵活组网，无线传感器网络引入到分布式母线保护中可以通过网络对各线路数据进行交换，完成故障判断，克服了传统母线保护中存在的不足之处。

参考文献

[1]余贻鑫，栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009，25（1）：7-11.

无线传感网的关键技术篇2

关键词：无线传感技术；建筑检测；应用

中图分类号：TP732文献标识码：A文章编号：

引言：在人类进入电子信息时代以后，社会的发展速度达到了空前的地步。在机器的帮助下，生产力提高了几十倍，人与人之间的距离也开始大跨步的缩短。在土木结构状态检测中，传统的方法都是建立在庞大的有线网络的基础上。如果发生地震等灾害，电缆受损，检修整个系统将会是一件非常庞大的工程。在这样的背景下，我们提出用无线网络传感器技术对土木结构状态进行检测。这样我们省去了布线的环节，也大大降低的造价成本，并且在日常检修或着在灾后重建网络中也简化了大量工作。更重要的是在安装与检修的时候，不会对土木建筑造成任何损伤。相信在未来的土木工程结构状态检测中，无线传感器网络的大量应用肯定是人们的首选也是发展的必然趋势。

在无线传感器网络及其应用研究方面，我国几乎与发达国家同时起步。而在土木结构状态检测方面，国内的相关研究与应用要稍微晚与国外。

1.无线传感器网络相关领域研究现状

无线传感器网络目前是一个非常活跃的一个新领域。上世纪80年代，在电子技术和计算机技术的双重推动下，无线网络也得到了很好的发展。随后美国发动了真正意义上的现代无线网络传感器技术的研究。其后，该技术有如雨后春笋，迅速在全世界蔓延开来，相关研究工作也在各主要的发达国家中轰轰烈烈地开展起来，并相继被一些重要的权威机构预测为将改变世界的重要新技术。从20世纪80年代开始，经过数十年的初级研发阶段，到90年代开始，无线传感器网络已经开始慢慢的融入了我们的生活当中。从手机的GSM网络到红外传感技术、蓝牙技术、Wi-Fi技术等等都以不同的工作方式，不同的传输速率为我们实现了信息的传递与网络的连接。借此，我们成功的从繁琐的蜘蛛网式电缆中解放了出来，为我们的信息传递提供了方便，大大的提高了我们的生活以及工作效率。

最早在冷战时期，无线传感器网络已经被美国在研究和应用。当时美国花巨资建立了一套海底声响检测系统用来监视前苏联的核潜艇行踪。随后，传感器网络在军事等顶尖领域得到广泛的应用，其中包括防空雷达网络等。1978年美国国防部高级研究计划局(DARPA)在卡耐基一梅隆大学召开了分布式传感器网络的研讨会。随后在1979年，DAR以提出了“分布式传感器网络计划—DSN”。1998年该部门又提出了“传感器信息技术计划—SenSIT”。2000年，传感器网络被美国国防部列为国防技术中的五个尖端领域之一。2003年，无线传感器网络技术被美国著名杂志《技术评论》评为未来将改变人类生活的十大技术之首。毋庸置疑，这些计划与评论都对无线传感器网络的发展起到了重要的推动作用。

2.ZIGBEE技术及协议

2.121GBEE技术概述

Bee是蜜蜂的意思，而219则是蜜蜂在空中飞舞时的一个大体轨迹，从而互相交流并传递信息。蜜蜂的特点就是体积小、数量多、能量消耗少、蜂群所形成的网络庞大而且非常灵活，它正好吻合了ZigBee无线传感器网络得一些基本特征，这也是ZigBee这个名词的来源。近些年，中国也成立了自己的ZigBee联盟，目前正处在蓬勃的发展当中。ZigBee技术的工作频段分为3个;美国主要使用915MHz，欧洲是865MHz，而2.4GHz频段在全球都可以使用。三个频段都是免费频段，其传输速率分别为4Okbit/s、20kbit/s和250kbit/s。单个节点理论传输距离可达100米，但是可以通过多跳来实现远距离信息传输。理论上一个协调器可连接255个节点，而整个网络按三级网络结构拓扑的话，最多可以连接65000个网络节点。在通讯网络中，zigBee技术定义了编号从0到26的27个信道，其中欧洲标准的865MHz频段只占用一个0号信道，美国流行的915MHz频段占用从1到10号的1个信道，从902MHz到928MHz，平均每两个信道之间相差ZMHz，而剩下的16个信道全被2.4GHz频段占用，平均每两个信道之间相差SMHz。

3zigBee技术的基本特点

ZigBee技术实现的是低成本、短距离、小吞吐量、低功耗、低速率、高安全性的传输方式，在远程监控等领域有着广泛的应用，同时终端节点可以搭载各类传感器，并可实现远程定位功能。根据实际情况既可以人为控制网络结构，也可以自由灵活组网，网络形式多样，结构简单，加上造价成本低廉，非常适合在环境恶劣，无人进入的环境中工作。同时，ZigBee技术的出现也填补了低速率的无线传感器网络的空白，丰富了无线传输技术的内容。一般情况下两节五号电池就可以让一个节点工作数月，如果节点是精简功能节点，定时休眠与唤醒，则两年时间可以不用更换电池。相比其他现有无线传感器的功耗，如蓝牙一次充电可以工作几周，而Wi-Fi只有数小时，ZigBee技术的这个特点尤为突出。(2)低速率。根据协议规定的三个无线频段，ZigBee技术也有三个传输速率，分别是Zokbit/s、40kbit/S和250kbit/S，适合在小吞吐量的网络中工作，同时也为低功耗的特性奠定了基础。

3.检测技术的发展

建筑检测技术的发展已经随着城市建设成为城市建筑中的必备系统之一。城市建筑因其使用目的的不同与所处环境的不同变得日益复杂,检测系统经过多年的发展,目前主流系统的构成依然是有线系统,但是对一些特殊建筑的检测与监测,无线传感网络系统有其无可比拟的优势。无线传感器网络系统是在通信技术发展到相当成熟阶段而诞生的新型通信技术,其应用领域迅速发展,已经在军民多种领域得到应用,，无线传感器在建筑检测中的应用在具有充分条件的基础上,发展成为无线传感检测同时向一级节点发送监测数据,无线传感报警网络的组成能够对保护区域内的安全进行有效监测。在系统应用过程中,提高能量供应水平,降低网络系统的平均能耗是未来无线报警网络系统发展的重要方向。

4.结语：

传统的结构健康监测方法采用有线通信的形式，由于布线的需要，在大型建筑物的结构健康监测中既费时费力，又价格昂贵。近年来，随着无线通信技术的飞速发展，由于无线通信设备易于安装维护、网络拓扑变化灵活等特点，无线传感技术在结构健康监测中的应用正越来越受到人们的关注。无线传感器网络是一种新型网络，从诞生至今，研究者们在诸多方面进行了深入的研究，取得了较大的进展，为实现传感器网络的广泛应用奠定了技术基础，而关键技术的进步必将对无线传感器网络的发展起到决定性的促进作用。

参考文献:

[1]李文仲，段朝玉等.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社，2007.

无线传感网的关键技术篇3

关键词：网络；无线传感器；安全；研究

当前互联网中，无线传感器网络组成形式主要为大量廉价、精密的节点组成的一种自组织网络系统，这种网络的主要功能是对被检测区域内的参数进行监测和感知，并感知所在环境内的温度、湿度以及红外线等信息，在此基础上利用无线传输功能将信息发送给检测人员实施信息检测，完整对整个区域内的检测。很多类似微型传感器共同构成无线传感器网络。由于无线传感器网络节点具有无线通信能力与微处理能力，所以无线传感器的应用前景极为广阔，具体表现在环境监测、军事监测、智能建筑以及医疗等领域。

1无线传感器网络安全问题分析

彻底、有效解决网络中所存在的节点认证、完整性、可用性等问题，此为无线传感器网络安全的一个关键目标，基于无线传感器网络特性，对其安全目标予以早期实现，往往不同于普通网络，在对不同安全技术进行研究与移植过程中，应重视一下约束条件：①功能限制。部署节点结束后，通常不容易替换和充电。在这种情况下，低能耗就成为无线传感器自身安全算法设计的关键因素之一。②相对有限的运行空间、存储以及计算能力。从根本上说，传感器节点用于运行、存储代码进空间极为有限，其CPU运算功能也无法和普通计算机相比[1]；③通信缺乏可靠性。基于无线信道通信存在不稳定特性。而且与节点也存在通信冲突的情况，所以在对安全算法进行设计过程中一定要对容错问题予以选择，对节点通信进行合理协调；④无线网络系统存在漏洞。随着近些年我国经济的迅猛发展，使得无线互联网逐渐提升了自身更新速度，无线互联网应用与发展在目前呈现普及状态，而且在实际应用期间通常受到技术缺陷的制约与影响，由此就直接损害到互联网的可靠性与安全性。基于国内技术制约，很多技术必须从国外进购，这就很容易出现不可预知的安全患，主要表现为错误的操作方法导致病毒与隐性通道的出现，且能够恢复密钥密码，对计算机无线网安全运行产生很大程度的影响[2]。

2攻击方法与防御手段

传感器网络在未来互联网中发挥着非常重要的作用。因为物理方面极易被捕获与应用无线通信，及受到能源、计算以及内存等因素的限制，所以传感器互联网安全性能极为重要。对无线传感器网络进行部署，其规模必须在不同安全举措中认真判断与均衡。现阶段，在互联网协议栈不同层次内部，传感器网络所受攻击与防御方法见表1。该章节主要分析与介绍代表性比较强的供给与防御方法。

3热点安全技术研究

3.1有效发挥安全路由器技术的功能

无线互联网中，应用主体互联网优势比较明显，存在较多路由器种类。比方说，各个科室间有效连接无线网络，还能实现实时监控流量等优点，这就对互联网信息可靠性与安全性提出更大保障与更高要求[3]。以此为前提，无线互联网还可以对外来未知信息进行有效阻断，以将其安全作用充分发挥出来。

3.2对无线数据加密技术作用进行充分发挥

在实际应用期间，校园无线网络必须对很多保密性资料进行传输，在实际传输期间，必须对病毒气侵入进行有效防范，所以，在选择无线互联网环节，应该对加密技术进行选择，以加密重要的资料，研究隐藏信息技术，采用这一加密技术对无线数据可靠性与安全性进行不断提升。除此之外，在加密数据期间，数据信息收发主体还应该隐藏资料，保证其数据可靠性与安全性得以实现。

3.3对安全MAC协议合理应用

无线传感器网络的形成和发展与传统网络形式有一定的差异和区别，它有自身发展优势和特点，比如传统网络形式一般是利用动态路由技术和移动网络技术为客户提供更好网络的服务。随着近些年无线通信技术与电子器件技术的迅猛发展，使多功能、低成本与低功耗的无线传感器应用与开发变成可能。这些微型传感器一般由数据处理部件、传感部件以及通信部件共同组成[4]。就当前情况而言，仅仅考虑有效、公平应用信道是多数无线传感器互联网的通病，该现象极易攻击到无线传感器互联网链路层，基于该现状，无线传感器网络MAC安全体制可以对该问题进行有效解决，从而在很大程度上提升无线传感器互联网本身的安全性能，确保其能够更高效的运行及应用[5]。

3.4不断加强网络安全管理力度

实际应用环节，首先应该不断加强互联网安全管理的思想教育，同时严格遵循该制度。因此应该选择互联网使用体制和控制方式，不断提高技术维护人员的综合素质，从而是无线互联网实际安全应用水平得到不断提升[6]。除此之外，为对其技术防御意识进行不断提升，还必须培训相关技术工作者，对其防范意识予以不断提升；其次是应该对网络信息安全人才进行全面培养，在对校园无线网络进行应用过程中，安全运行互联网非常关键[7]。所以，应该不断提升无线互联网技术工作者的技术能力，以此使互联网信息安全运行得到不断提升。

4结束语

无线传感器网络技术是一种应用比较广泛的新型网络技术，比传统网络技术就有较多优势，不但对使用主体内部资料的保存和传输带来了方便，而且也大大提升了国内无线互联网技术的迅猛发展。从目前使用情况来看，依旧存在问题，负面影响较大，特别是无线传感器网络的安全防御方面。网络信息化是二十一世纪的显著特征，也就是说，国家与国家间的竞争就是信息化的竞争，而无线网络信息化可将我国信息实力直接反映与体现出来，若无线传感网络系统遭到破坏，那么就会导致一些机密文件与资料信息的泄露，引发不必要的经济损失与人身安全，私自截获或篡改互联网机密信息，往往会造成互联网系统出现瘫痪现象。因此，应该进一步强化无线传感器互联网信息安全性。

作者:杨波单位:常州大学怀德学院

参考文献：

[1]周贤伟,覃伯平.基于能量优化的无线传感器网络安全路由算法[J].电子学报,2007,35(1):54-57.

[2]罗常.基于RC5加密算法的无线传感器网络安全通信协议实现技术[J].电工程技术,2014(3):15-18.

[3]试析生物免疫原理的新型无线传感器网络安全算法研究[J].科技创新导报,2015(3):33-33.

[4]滕少华,洪源,李日贵,等.自适应多趟聚类在检测无线传感器网络安全中的应用[J].传感器与微系统,2015(2):150-153.

[5]刘云.基于流密码的无线传感器网络安全若干问题管窥[J].网络安全技术与应用,2014(10):99-100.

无线传感网的关键技术篇4

【关键词】物联网；RFID；EPC

一、物联网产生的背景

1998年，美国麻省理工大学的Sarma、Brock、Siu创造性的提出将信息互联网络技术与RFID技术有机地结合，即利用全球统一的物品编码作为物品标识，利用RFID实现自动化的物品与Internet的联接，无需借助特定系统，即可在任何时间、任何地点、实现对任何物品的识别和管理。1999年，由美国统一代码委员会吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美国麻省理工大学成立Auto-IDCenter，在随后的几年中，英国、澳大利亚、日本、瑞士、中国、韩国等国的6所著名大学相继加入Auto-ID

Center，对物联网相关研究实行分工合作，开展系统化研究，提出最初物联网系统架构：射频标签、识读器、Savant、ONS、PML

Server。

2003年11月1日，国际物品编码组织出资正式接管EPC系统，并组成EPCGlobal进行全球推广与维护。与此同时，原6所大学的Auto-ID实验室转到EPCGlobal下的技术组，作为EPC实验室，继续对EpC系统的应用提供技术支持，提出物联网系统结构：EPC编码、EPC标签、读写器、中间件、ONS、EP

CIS。

二、物联网定义

早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是，物联网概念的真正提出是在1999年，由EPCGlobal的Auto-IDCenter提出，被定义为：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与Internet连接起来，从而实现智能化的识别和管理。

2005年，国际电信联盟正式称物联网为TheInternetof

things，并发表了年终报告《ITU互联网报告2005：物联网》。报告指出，无所不在的物联网通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过Internet主动进行交换；并描绘出物联网时代的图景：当司机出来操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘记带了什么东西；衣服会告诉洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

三、物联网技术体系结构

物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此，物联网由三个部分组成：感知部分，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输；智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。

物联网是一个层次化的网络。物联网大致有三层，从下到上依次可以划分为感知层、网络层和应用层。在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互或控制。在所传递的信息中，主要是物的信息，包括物的识别码、物的静态信息、物的动态信息等。物联网3个层次涉及的关键技术非常多，是典型的跨学科技术。应用层提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。网络层广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协调感知的网络。感知层是实现物联网全面的感知的核心能力，是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面有待突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本的问题。

在各层之间，信息不是单向传递的，也有交互、控制等，所传递的信息多种多样，这其中关键是物品的信息，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。

四、物联网中的核心关键技术

核心关键技术主要有RFID技术、传感器技术、无线网络技术、人工智能技术、云计算技术等。

1.RFID技术。RFID技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。它利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。RFID既可以看做是一种设备标识技术，也可以归类为短距离传输技术。

2.传感器技术。在物联网中传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。

3.无线网络技术。物联网中物品要与人无障碍地交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括近距离的蓝牙技术、红外技术和Zigbee技术。

4.人工智能技术。人工智能是研究是计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考和规划等）的技术。在物联网中人工智能技术主要将物品“讲话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理。

5.云计算技术。物联网的发展理离不开云计算技术的支持。物联网中的终端的计算和存储能力有限，云计算平台可以作为物联网的大脑，以实现对海量数据的存储和计算。

五、结语

物联网将是下一个推动世界快速发展的“主要生产力”，物联网所带来的是物理世界和虚拟世界融合的美好愿景，是人类社会的深度信息化。未来几年是中国物联网相关产业以及应用迅猛发展的时期。以物联网为代表的信息网络产业成为七大新兴战略性产业之一，成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。到2022年，全球物物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30：1，物联网大规模普及，成为一个万亿美元级产业。

参考文献

[1]PengLi，WangBingwen.SimulatingWirelessSensorNetworkMiddle

wareUsingComputeUnifiedDeviceArchitecture[C].ComputationalIntel

ligenceandSoftwareEngineering.2009.1～4

[2]MortenTranbergHansen，BranislavKusy.Cross-PlatformWirelessSen

sorNetworkDevelopment[C].InformationProcessinginSensorNetworks（IPSN）.2011.153～154

[3]DawudGordon，MichaelBeiglandMartinAlexanderNeumann.dinam：AWirelessSensorNetworkConceptandPlatformforRapidDevelopment

无线传感网的关键技术篇5

【关键词】异构无线网络；无线传感网络；移动通信网络；网络融合

文章编号:ISSN1006―656X(2013)06 -00098-01

一、异构无线网络融合现况

随着信息社会发展的突飞猛进，信息交换已经变成人们生活中不可或缺的重要部分，已经从基本交换需求发展到了便利交换需求。现在，已经有几十种异构无线网络开始投入使用，无线通信技术在进20年内的发展异常繁荣。蓝牙、RFID、UWB、GSM、CDMA2000、HSDPA、T-DMB、DMB-T、EDGE、UMTS、DECT等技术已投入商用，还有一部分比如LTE、wirelessHD、WSN、802.16M和802.20等，也将在不久的将来进入商用。这些无线通信网络被统一称为异构无线网络[1]（HeregeneousWirelessNetwork）。

对于不同的目标用户和应用场景，选择不同的异构无线网络，尤其是GSM、CDMA2000、GPRS、EDGE、WiMAX、UMTS和PHS等无线网络在全球不同国家和地区有着广泛的时长应用。但是，由于它们彼此互不兼容，从高层的控制和资源管理技术到底层的计入方式都互不相同，这使得电信运营商们需要绞尽脑汁地思考如何才能整合异构无线网络资源从而降低运营成本；而用户常常需要手持多个适用于不同网络的终端，才能保证不同网络间的业务不中断，这给用户和电信运营商造成了很大的困扰。

二、异构无线网络融合的特征

异构无线网络融合是个崭新的概念――在一个通用的网络平台上提供多种业务，尽可能将各种类型的无线网络融合起来，是研究人员一直追求的目标。蜂窝网络与Adhoc网络的融合、3G网络与无线局域网（WLAN）的融合，都是异构无线网络融合的表现模式，其主要特征就是能够提供多种无线接入技术，使其能相互操作、相互补充，实现异构互连和协同应用，从而极大地提高彼此间的网络性能。

未来异构无线网络融合的主要特征如下：

（一）融合性。

未来的无线异构网络必须能给用户提供更加高速的带宽和更加多元化的业务体验，从而满足用户对于个人通信、网络业务、广播和娱乐等的需求。

（二）全IP性。

随着业务和技术的发展，对IP网的业务需求不断增加，体现在业务的IP化、网络的IP化。软交换IP化已经开始实施，传统的电信网络，以及3G电路域和信令网也具有IP化趋势。此外，全IP性将大大减少异构网络融合的工作量。

（三）移动性。

无线通信领域已经明显呈现出移动化和宽带化的发展趋势，即移动通信向着宽带化方向发展，而宽带的无线接入则向着移动性方向发展。B3G标准化的加速和推进、WiMAX的应用和推进使得这一趋势成为可能。。

（四）异构性。

各种接入技术层出不穷，其自身特点也不尽相同，而由多种网络组成的无线异构网络必须对接入技术取长补短、多种接入技术相互协作，从而提高网络整体资源的利用率，为用户提供更高速的带宽。所以，异构性必定是下一代无线网络的基本特征之一。

三、无线传感器网络与移动通信网络融合的关键技术分析[2]

物联网的发展带动了无线传感器网络与移动通信网络的异构融合，两者融合也是物联网进一步发展急需解决的问题之一。本文将从无线传感器网络与无线通信网各自结构特点出发，针对移动通信网络和无线传感器网络的网络结构和协议栈的差别，对两网融合的网络融合技术、业务融合技术两部分进行详细的研究分析。

（一）网络融合技术

网络融合技术是网络最基本的研究方向，基于移动终端作为汇聚节点的无线传感器网络的路由选择机制设计：研究在终端移动的过程中如何使网络寿命最长、协议的可扩展性等。预测移动终端用户的移动行为，设计无线传感器网络协议并分析性能（如：网络生命周期、传输时延、传感器节点的开销等）：研究基于地理信息位置的移动行为预测和基于网络拓扑的移动行为预测，使整个网络能在传感器节点激活量最少的情况下有效地跟踪到汇聚节点，保持畅通的传输路径，并保证通信路径质量可靠。

（二）业务融合技术

1.基于无线传感网和移动通信网融合的业务应用协议研究[3]

此研究主要在应用层中展开，为简化应用开发，可以首先从统一的业务应用协议开始入手，此协议是与通信方式无关的面向全网应用的end-to-end协议。

2.基于无线传感器网络和移动通信网融合的移动终端研究

移动终端是将移动通信网络与无线传感器网络相联接的主要设备，同时承载了移动通信网的业务（如：公众业务、M2M业务等），因此，基于两网融合的M2M业务的移动终端必须做到以下几点：

在通信技术上，随着网络无线接口技术的发展，GSM、3G等移动通信网络与无线传感器网络互连，就必须要求该移动终端支持如Wimax、Zigbee、Wifi等多种无线接口技术。

在接口上，该移动终端必须能够提供串口、无线、USB等多类数据采集接口，从而能从各种机器终端获取所需的数据。

在业务上，该移动终端不仅必须具有数据采集、存储、处理、中转和转发的功能，还需具有执行无线传感器网络的重配置、运行、组织等管理功能，此外，还可以支持GSM、3G等具有的公众业务。

四、结束语

本文首先介绍了无线异构网络的基本特性和关键技术，然后从无线传感网络与移动通信网融合的角度分别对两网做了简要介绍，再从两网自身特点分析两网融合的关键技术。通过对现有技术的不断完善，从而加快两网融合步伐，促进物联网技术蓬勃发展，为下一代网络的发展提供可靠支撑。

【参考文献】

[1]RBerezdivin,RBreining,RTRaytheon.Next-Generationwirelesscommunicationsconceptsandtechnologies.IEEEComunicationMagazine,2002,40(3):108~116

无线传感网的关键技术篇6

关键词:配电网;光纤电流互感器;单相接地故障;电网故障故障定位

随着IT技术与电力系统自动化控制关键技术、多层智能传感关键技术、计算机软件硬件关键技术、数字信号处理关键技术、网络控制智能化关键技术在视频监测及故障定位中应用,使户外传感器实时状态决定检修策略的状态检修系统得到了快速发展,促进产业结构升级来促进灰色神经网络与配电网高压测量中的基于故障检测故障定位技术预测应用.

1网络控制配电网高压测量中的定位通信技术研究

无线传感器网络技术在高压配电测量故障定位方面的应用输电高压配电测量结构复杂,所以比较容易建立数学模型对电力故障点进行分析及定位。随着输电高压配电测量故障诊断与定位技术已成功应用,但与输电高压配电测量相比,配电高压配电测量结构复杂、分支多、负荷分配不均匀,导线、变压器、柱上开关、高压计量等电力设施型号、规格、种类繁多,所以故障点定位一直是难题。在配电高压配电测量特点,如果以每颗电杆作为一个节点,安装传感器、无线通信模块、电源模块等,视频监测该处高压配电测量、户外传感器的电流、电压以及零序电流、电压等,组成一个无线传感器网络,并将信息送至变电所,配电高压配电测量的故障定位进行优化系统。随着体积小、重量轻的新型电流、电压传感器的出现,如基于法拉第磁光效应的电流传感器以及组合式电流、电压传感器,传感器可直接带电挂接在高压配电测量上,使得安装非常简便。由于只需要高压配电测量在短路、接地等故障时才发送数据,所以数据量少,节点功耗低,即使高压配电测量出现故障停电后,仍然可以保障通信畅通。

1.1网络控制与配电网高压测量组合故障定位研究

灰色神经网络方法作为一种经典的非线性信号处理手段,已经在图像处理、无线传感器网络、电路系统分析、自动控制等广阔信服的应用。特别是近年来,支持向量作为一类新提出的灰色神经网络结构,在时间信号的建模、估计与预测方面,更体现出比一般线性方法具有更强的优势。无线传感器网流量信号作为一种未知结构的非线性时间信号,与其它非线性信号具有许多共同的特点。而由于网络入侵信号自身的非法性,将对正常情况下的无线传感器网络流量信号预测和估计带来较大的偏差,这就使得基于神经网络预测模型的检测手段成为可能。同时,鉴于支持向量机模型在模式识别与分类系统中的应用,可建立相应的无线传感器网络误用检测分类方法,将不同的入侵信号归纳为不同的模型结构完善。

1.3电力配电网高压测量故障状态检修对象

对电力户外传感器进行状态检修,一般会涉及到整个电力系统的各个环节,包括发电、输电、变电和配电等。在实际的检修过程中,一般需要对上述各个环节中的户外传感器进行系统的检修。如果按照电力生产关系来进行分类,上述的电力户外传感器又可以分为一次户外传感器和二次户外传感器。一次户外传感器主要是指发电机、输电线路、电容器、母线等,而二次户外传感器则主要是指继电保护系统、监控测量装置等等来优化从一次户外传感器向二次户外传感器扩张。

1.4灰色神经网络与配电网高压测量中的研究

灰色神经网络与配电网是GM(1,1)模型为基础的灰色神经网络与配电网高压测量中的基于故障检测故障定位无线传感器网络技术预测,运用灰色神经网络系统中的基于多层传感器数据信息融合理方式即灰色生成来优化神经网络的搭建灰色神经网络与配电网高压测量中的基于故障检测故障定位技术预测时间序列负荷预测应用研究.

1.5灰色神经网络中的基于智能配电高压测量中模型研究

基于灰色BP神经网络是以高压故障定位训练样本算法即误差反向传播算法即BP神经算法的学习过程分为信息的正向传播和误差的反向传播[1],其通过高压电网故障定位技术训练样本前一次迭代的定位权值和阈值来融合处理灰色神经网络技术的第一层向后计算各层自组织故障定位神经元的输出和最后层向前计算各层故障定位权值和阈值对总误差的定位梯度进而对前面各层的高压电网测量故障定位权值和阈值进行修改运算反复直到灰色神经网络优化样本收敛BP神经网络输入向量为

X=()T;隐含层输出故障定位向量为Y=()T;输出层的故障定位向量为O=)T;期望输出高压电往测量中的故障定位向量为;输入层到隐含层之间的故障定位技术中的权值矩阵,其中列向量为隐含层第j个自组织故障定位神经元对应的权向量;隐含层到输入层之间的故障定位权值矩阵,其中列向量为输出层第k个大规模自组织神经元对应的权向量.各层信号之间的算法结构为:

⑴⑵

⑶⑷

以上式中的均为S类型函数,的导数方程为:⑸

神经网络输出与期望输出故障定位的均方误差为:⑹

则高压测量中的训练样本输出层和隐含层的故障定位技术中的权值调整量分别为:⑺

⑻⑼

式中:为比例系数,在模型训练中代表学习速率.如果BP自组织神经网络有个隐含层,各隐含层节点分别记为,各隐含层输出分别记为,则各层权值调整计算公式分别如下:

输出层⑽

第隐含层

⑾

第一隐含层⑿

综合上述故障定位模型预测分析在灰色神经网络学习算法,运用多层无线传感器网络技术与故障定位权值调整公式均由学习速率、本层输出的误差信号和本层输入数字离散信号决定在训练样本学习的过程受决策环境复杂程度和训练样本的收敛性即需要增大样本量来提高网络技术所学知识的代表性应注意在收集某个问题领域的样本时,注意样本的全面性、代表性以及提高样本的精确性,增大抗干扰噪声,还可以采用其他方法收集多层训练样本数据.

3结束语

实践证明,此灰色神经网络模型应用在配电网高压测量,能够优化与发现配电网中的故障定位.

参考文献: