数字技术与应用
一种混杂传感器网络监测系统设计
计要部有为
彭克发
(重庆电子工程职业学院重庆401331)
学术论坛：
摘要；本文面向危隆/秀劣环境事件监测应用需求，设计并构建一种混杂传离器网络监测系统。该系统案成多种通信协议，构建多移动Sink 网络拓扑结构，结合智能移动平台，丰富和拓展了传统的静态传感器网络额金。
关键词：危险/感劣环境混杂传高器网络监测中图分类号：TP24
文献标识码：A
1引言
无线传感器网络由大量高密度布设的康价微型传感器节点组成，这些节点具有信息采集，数据处理和无线通信等多种功能，通过无线通信形成一个多跳的自组织分布式网络系统，可根据环境信息自主完成指定任务。与传统的无线通信网络和AdHoc网络相比，无线传感器网络具有自组织性、低成本性、资源受限和以数据为中心等特点(2，这些特点使得无线传感器网络非常适合于大规模部署在森林、沙漠、战场等危险/恶劣环境，进行信息获取。
无线传感器网络技术源于军事防御、灾害监测与教援等危险/恶劣环境监测应用需求，随着相关技术的发展、应用需求的升级，在传统的静态传感器网络概念中注人了新的元素，形成一种新型混杂传感器网络。本文面向危险/恶劣环境监测应用需求，设计构建出一种混杂传感器网络蓝测系统。
2混杂传感器网络特点(1)呈现混杂网络拓扑结构
在传统的无线传感器网络中，人是网络管理者，网络节点处于静止状态，面在这类应用中，人成为网络参与者，充当网络移动S ink节点，网络由大量静态节点（传感器节点) 以及多个移动Sink节点(人或智能移动平台) 组成，形成静态节点与移动节点相结合的混杂网络拓扑结构。
(2)多种无线通信协议共存
传感器节点计算、通信、存储能力受限是无线传感器网络的一大特点，因而难以胜任语音、视频等大数据景通信，面随着监测领城需求的不断升级，环境传感器、语音、视额等多模态信息成为监测系统的基本组成，传统的无线传感器网络通信方案（如：TI公司的CC1***,CC2***系列通信方案)并不适合大容量数据通信，需要集成可胜任语音、视频等大容量数据传输通信方案，如；80 2.11协议及其通信模块等。例如，同时集或8 02.11g与802.15.4两种通信协议，利用802.
一现场监控层
现有网络
Sink节点
图1
102
整字技态与应用方方数据
文章编号：1007-9416(2010)12-0192-01
11g网络带宽较大的特点进行语音、视频等大容量数据传输，同时发挥802.15.4低功耗.低成本的特点，负责温湿度、人体红外监测、震动检测、危险气体检测等物理传感器的数据传输
(3)应用无线传感器网络定位
在一些危险/恶劣环境监测中(如：战场、灾害现场等)，往往缺乏必要的通信基础设施，或者现有通信网络存在覆盖点，基于基确设施的监测技术难以适用于这类监副应用。无线传感器网络具有节点密集随机分布、自组网等特点，无需另外布置通信基础设施，特别适合部署在这些危险/恶劣环境监测应用，由于环境恶劣，人员往往难以大量到达，事件发生的位置或获取信息的节点位置是监测消息中所必须包含的重要内容川，比如：战场上需要获取敌方运动的区城，灾害现场监测应用中需要知道环境信息所对应的位置。因此传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息，这是进一步采取措施和做出决策的基础。
3混杂传感器网络监测系统架构本文设计的混杂传感器网络监测系统
分为四层架构，如图1所示，至上而下分别是远程监控层、现场监控层、移动交互层、环境感知层，可支持从现场到远程监控中心的无线信息交互。现场通信网络采用两层网络结构，项层(移动交互层)为骨干网，采用802.11 g无线通信协议搭建，可满足语音，视额等大容量信息传输对网络带宽、传输速率的需求，底层(环境感知层)为接人网，采用802.1 5.4低功耗无线通信协议构建，负责传输环境信息，降低系统成本以及节点功耗。
(1)远程监控层
该层是系统的最高监控层，通过现有成熟的远程通信网络与现场监控层系统进行信息交互，实时了解监控现场状况并且对监控现场下达指挥命令。由于该层应用相关性特点非常突出，该层并不是每个应用的必备组成部分(在很多应用中，最高监控指挥中
、远程监控层程监控
O环境感知传感器节点 ■移动节点
环境感知层
移动交互层
混杂传感器网络应用系统架构
Digital technology and application
心设置在监控现场)。
(2)现场监控层
该层与移动交互层进行现场无线通信，并通过现有成熟远程通信网络与远程监控层通信，主要负责接收移动交互层，环境感知层传输的视频、语音、环境传感器等多模态信息，并向这两层发送控制指令，由于控制指令具有应用相关性，本原型系统目前只设置了“集合”，“救援"等控制指令，用于演示系统功能，检测网络性能。
(3)移动交互层
该层由多个移动节点组成，集成了802， 11g与802.15.4两种通信模块。移动节点分为两大类第一类为可佩载穿戴式设备的移动用户，第二类为智能移动平台（当人员不便或无法达到监测环境时，采用智能移动平台代替移动用户，同时智能移动平台在事件定位中充当移动锚节点)，移动节点既是系统骨干网中的路由节点(基于802.11g通信模块实现通信)，负责与现场监控中心以及其他移动节点进行多模态信息(移动用户生理信息，环境传感器信息、语音信息，视频信息)交互；同时还充当系统接入网(环境感知层)的移动Sink节点(基于802.15.4通信模块实现通信)，汇集环境感知层采集的环境信息，延伸移动节点的感知范围。
(4)环境感知层
该层由数量众多的环境感知传感器节点组成，采用802.15.4协议，基于TI公司C C2430，CC2431无线通信方案，构建系统接人网。充分发挥了传统无线传感器网络成本低.功耗小的特点，负资采集环境信息（目前实现了环境溢湿度，CH4.CO等危险气体浓度检测、人体红外检测.震动检测等传感功能），定位并上报各种事件信息，同时执行上层的环境信息查谢命令。
4结语
本文针对无线传感器网络应用发展需求，设计出一种混杂传感器网络监测系统，系统通过集成多种通信协议，构建多移动Si nk网络拓扑结构、结合智能移动平台，丰富
和拓展了传统的静态传感器网络概念。参考文献
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