本文摘要：將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在地震監(jiān)測(cè)中進(jìn)行有效應(yīng)用，這篇 無線論文 認(rèn)為有效的提高了我國(guó)地震監(jiān)測(cè)的效率，因此需要加大對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究力度，不斷對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，有效的提高其自身的穩(wěn)定性和實(shí)用性，提高地震監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，有效的保障我國(guó)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)
將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在地震監(jiān)測(cè)中進(jìn)行有效應(yīng)用，這篇無線論文認(rèn)為有效的提高了我國(guó)地震監(jiān)測(cè)的效率，因此需要加大對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究力度，不斷對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，有效的提高其自身的穩(wěn)定性和實(shí)用性，提高地震監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，有效的保障我國(guó)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全�！�無線電通信技術(shù)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1972年，由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第54研究所主辦。無線電通信學(xué)術(shù)刊物。報(bào)道有關(guān)衛(wèi)星通信、微波接力通信、散射通信、數(shù)字網(wǎng)與交換機(jī)等專業(yè)技術(shù)。
摘要：近年來各種自然災(zāi)害頻繁的發(fā)生，特別是地震發(fā)生效率較高，不僅造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以此來降低地震發(fā)生時(shí)所帶來的損失和傷害。文章從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和地震監(jiān)測(cè)概述入手，并對(duì)基于地震監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的闡述。
關(guān)鍵詞：地震監(jiān)測(cè);無線傳感器網(wǎng)絡(luò);硬件系統(tǒng);軟件系統(tǒng);設(shè)計(jì)
前言
地震監(jiān)測(cè)主要是利用有線或是無線的方式來將收集到的地震震動(dòng)信號(hào)傳送到監(jiān)控中心，但由于有線網(wǎng)絡(luò)自身的局限性，會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)效果帶來不利影響，在這種情況下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，以其獨(dú)特的自組織及自愈合的特點(diǎn)在地震監(jiān)測(cè)中進(jìn)行有效應(yīng)用，而且能夠適合各類復(fù)雜的監(jiān)測(cè)環(huán)境，因此需要加大對(duì)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以便于有效的提高地震的預(yù)警水平，確保地震救助效率的提升。
1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和地震監(jiān)測(cè)概述
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種集各種先進(jìn)技術(shù)于一體的信息技術(shù)，其不僅是普適計(jì)算機(jī)的雛形，同時(shí)也是人類感官的有效延伸。其以數(shù)據(jù)傳輸和交換機(jī)作為中心，作為一種自組織和分布式的網(wǎng)絡(luò)，傳感網(wǎng)絡(luò)中大量傳感器節(jié)點(diǎn)為其提供數(shù)據(jù)，即使在十分惡劣的環(huán)境下，也能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、協(xié)同感知和信息采集，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。這也使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，將其在地震監(jiān)測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用，其能夠?qū)Φ卣痤A(yù)防和救援提供更加真實(shí)、可靠的信息依據(jù)。由許多隨機(jī)分布的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)共同組成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。傳感器節(jié)點(diǎn)采用自組織方式，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)象，進(jìn)行信息的采集，并采用無線方式來發(fā)送數(shù)據(jù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)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(wǎng)絡(luò)以感知數(shù)據(jù)作為其核心所在，由傳感器、感知對(duì)象和觀測(cè)者三要素共同構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)。一直以來地震監(jiān)測(cè)中采用的都是無線或有線來對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行傳送，雖然有線網(wǎng)絡(luò)具有較好的穩(wěn)定性，但在一些惡劣環(huán)境下有線網(wǎng)絡(luò)極易受到破壞，無法及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的信息傳送到監(jiān)測(cè)中心。因此利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其能夠適應(yīng)各種復(fù)雜多變的環(huán)境，在任何情況下都能夠及時(shí)將監(jiān)測(cè)信息向監(jiān)控中心進(jìn)行反饋，對(duì)地震災(zāi)難的預(yù)警和救助具有非常重要的意義。
2基于地震監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1.1傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中，需要明確無線傳感器節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成要素，通常情況下由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和電源共同構(gòu)成，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)則包括采集模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊及能量供應(yīng)模塊等幾部分，在實(shí)際工作中，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)利用數(shù)據(jù)采集模塊來對(duì)采集信息和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，整個(gè)傳感器的節(jié)點(diǎn)控制操作則由處理器模塊負(fù)責(zé)，同時(shí)還要對(duì)節(jié)點(diǎn)自身傳送過來的數(shù)據(jù)和由其他節(jié)點(diǎn)傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。而與其他傳感器節(jié)點(diǎn)或是基站的無線通信、交流和交換控制信息、接收和轉(zhuǎn)發(fā)采集來的數(shù)據(jù)等則由無線通信模塊負(fù)責(zé)。而傳感器節(jié)點(diǎn)正常工作所需要的能量則主要由能量供應(yīng)模塊提供，以此來確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2.1.2GPRS網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各個(gè)無線監(jiān)測(cè)電路發(fā)來的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息由GPRS網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收，并經(jīng)過一定的處理后由GPRS網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)測(cè)站進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)GPRS網(wǎng)絡(luò)還能夠接收控制指令，并將其向各個(gè)無線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。無線轉(zhuǎn)發(fā)站的運(yùn)行則由3.6V的高能電池為其提供電能支持，同時(shí)還具有太陽能自動(dòng)充電功能，為其長(zhǎng)期工作提供了充足的保證。
2.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的無線接收模塊采用的無線射頻收發(fā)器，其具備較為多樣化，不僅支持幀處理，還具有突發(fā)傳輸、數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)加密、空閑頻道檢測(cè)、連接質(zhì)量指示等多種功能，能夠有效的降低主控制器的負(fù)載。其中信號(hào)的接收和轉(zhuǎn)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(yīng)。傳感器節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的基本單元，其主要承擔(dān)著計(jì)算、存儲(chǔ)、通信、傳感和執(zhí)行等任務(wù)。同時(shí)由微功耗處理器模塊、無線收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源等部分共同構(gòu)成無線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件部分。
2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路
2.2.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)主要承擔(dān)著對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理、對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行集中及信息傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等任務(wù)，在具體無線傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，需要由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將自身幀編號(hào)和網(wǎng)絡(luò)地址的信標(biāo)幀向全網(wǎng)傳送，同時(shí)以此地址列表作為構(gòu)建路由表的基礎(chǔ)。并對(duì)其中各幀的編號(hào)進(jìn)行記錄，從而有效的避免出現(xiàn)多次發(fā)送的現(xiàn)象。還要繼續(xù)將已經(jīng)修改的信標(biāo)幀向周圍發(fā)送，各傳感器節(jié)點(diǎn)收到信標(biāo)幀后，會(huì)選擇信號(hào)最強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)回發(fā)至終端節(jié)點(diǎn)，并對(duì)路由器節(jié)點(diǎn)將自身當(dāng)作終端路由器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，開始建立網(wǎng)絡(luò)。
2.2.2路由在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送過程中，需要由源節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)路由分組，并由路由器攜帶目的節(jié)點(diǎn)依次由領(lǐng)近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，而且在廣播開始之前還需要進(jìn)行該節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)路由的建立，將目的節(jié)點(diǎn)依次廣播至周圍節(jié)點(diǎn)時(shí)，路由分組到達(dá)某個(gè)具有網(wǎng)關(guān)的路由信息節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)，則路由分組的廣播就會(huì)停止。并在該過程中建立一個(gè)反向路由，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的反向傳輸，而且該節(jié)點(diǎn)還會(huì)順著反向路由傳輸一個(gè)路由分組，當(dāng)路由分組抵達(dá)源節(jié)點(diǎn)后，則整個(gè)過程結(jié)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(shù)據(jù)需要由傳感器節(jié)點(diǎn)來讀取，并將讀取到的數(shù)值與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較。根據(jù)比較的情況來采取適宜的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)措施，這樣可以有效的避免無用數(shù)據(jù)的采集，提高傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的續(xù)航能力。但在實(shí)際工作中，需要有效的對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸量進(jìn)行控制，這樣可以確保地震監(jiān)測(cè)的及時(shí)預(yù)報(bào)。因此需要根據(jù)監(jiān)測(cè)的傳感器值的情況，適宜的情況下采用多跳路由來轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)，從而將數(shù)據(jù)快速傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，確保地震監(jiān)測(cè)的及時(shí)性和實(shí)時(shí)性。
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