船用多功能无线传感器网络的设计与应用

针对长江航道局数字机务的改造需求,提出并设计了一种船用多功能传感器网络系统。该传感器网络系统由多个舱室基站以及多种无线功能节点构成,其不仅可以无线采集船舶设备的状态信息,而且可以完成船舶人员的动态定位监测。各个舱室基站之间通过RS485通信总线实现信息互联,克服了船体金属结构对无线信号的屏蔽效应。试验结果表明,所设计多功能船舶传感器网络可以在相关航道维护船舶上推广应用。     

基于WSN的电力推进船舶电气设备过热监测系统研制

针对目前电力推进船舶普遍采用有线进行电气设备过热监测的局限性,结合无线传感器网络(WSN)技术,研制了一种基于WSN的电力推进船舶电气设备过热监测系统。设计并制作了中心节点和传感器节点的硬件,编写了过热监测的软件并创新性的采用软件动态休眠节能和发射功率控制的方案,有效的延长了系统的使用寿命。结果表明该系统实现了电气设备过热的精确测量,实验室数据测试证明其和有线测量可以达到同样的精度。     

基于虚拟现实的船舶设计技术研究

传统船舶的搭建设计过程中,不能有效监测舱室温度,且航行信息的无线传感方面,存在较长的时间延迟。为有效解决上述问题,引入虚拟现实技术,对传统船舶设计方法进行改进。通过温度监测模块整体架构改进、温度数据采集技术改进,完成基于虚拟现实的船舶舱室温度监测技术改进。通过GPS导航技术改进、ZigBee技术改进、无线传感网络模型改进,完成基于虚拟现实的船舶无线传感技术改进。设计对比实验结果表明,利用改进后技术搭建的船舶,可以有效监测舱室温度,且大幅缩短航行信息无线传感的时间延迟。     

基于Zigbee无线通信网络和MEMS传感器的船舶振动检测网络设计

现代大型船舶上装载着大量的侦察、通信和导航等精密电子设备,这些设备保障船舶的正常运行,而船舶受到海上气象条件和自身动力因素产生不同程度的振动,这些振动会造成船舶设备的工作精度和使用寿命降低,因此,对船舶振动进行实时监控具有重要的意义。本文基于Zigbee无线通信网络和微机电系统(MEMS)无线传感器,研究和设计了一种新型船舶振动检测网络,并对该振动检测网络的节点特性和无线传感器的工作原理进行系统的介绍。     

海上地理信息平台中的无线传感器网络架构设计

通信技术、微型计算机和传感器技术快速发展,无线传感器网络技术在船舶工业上逐渐应用起来。无线传感器网络具有成本低、架构简单、能耗小等优点,可以实现无人监管下的信息采集和实时监测。本文针对船舶海上地理信息的采集和监测,利用无线传感器网络技术设计船舶海上地理信息平台,并系统介绍该平台的网络架构设计和运行原理。     

基于传感器网络的船舶舱室火灾远程监控系统

由于传输信道中存在随机干扰,监控系统受到干扰后输出的信号中存在随机误差,从而导致传统的船舶舱室火灾远程监控系统实时性差,为此设计一种基于传感器网络的船舶舱室火灾远程监控系统。在系统的硬件部分,通过温度传感器实时测量温度,利用无线收发模块传输监控数据,并采用数据采集卡采集监控数据。在系统软件部分,利用传感器网络中的无线通信技术感知实时监测的信息,采用数字滤波方法抑制有效信号中的干扰成分,输出监控信号,以此完成基于传感器网络的船舶舱室火灾远程监控系统的设计。实验以明火发现时间与阴燃火发现时间为实验指标。结果表明,所设计的系统比传统的基于红外技术的船舶舱室火灾远程监控系统与基于蓝牙技术的船舶舱室火灾远程监控系统发现明火、阴燃火的时间短,证明所设计的监控系统实时性能好,能够及时发现火灾情况。     

船舶无线传感网络节点数据的采集方法研究

通过对船舶无线传感网络节点数据,进行船舶无线传感组网设计,提高对船舶运行状态的分析和监测能力,提出一种基于量化融合跟踪和多线程总线调度的船舶无线传感网络节点数据的采集方法。进行船舶无线传感网络的路由拓扑结构设计,进行网络节点的最优分布路由控制和定位。在传感器节点优化定位算法设计的基础上,进行数据采集系统的硬件设计,采用32位数据总线进行船舶无线传感数据的高速捕获和总线传输,在FIFO RAM缓冲区采用连续脉冲冲激方法进行数据激发,将采集的数据存储在SCSI数据硬盘和局部总线中,实现数据实时调度和分析。测试结果表明,该采集方法能有效实现船舶无线传感网络节点数据的多线程多通道采集,数据检测和输出的准确性和实时性较好。     

基于物联网技术的船舶移动数据采集与分析系统设计

基于数据采集的各类船舶电子系统应用场景越来越广泛,如海底勘探系统、海洋气象环境监测系统,传统数据采集与分析系统利用各类传感器对温度、湿度、地形等数据进行采集,通过无线或有线方式传输至信息中心进行统一处理,基于物联网的数据采集分析系统利用无线传感网络,将传感器节点进行归类分簇,在无线传感网络内进行融合处理后再传输,提高了采集分析效率。本文设计基于ARM的船舶移动数据采集分析系统,最后进行仿真。     

互联网环境下的船舶危险品货物监测系统研究

目前使用的船舶危险品货物监测系统无法准确获取危险品在货柜中的详细实际情况,对于船舶上的工作人员来说存在一定的安全隐患,因此设计一种互联网环境下的船舶危险品货物监测系统。系统从总体方面设计了一系列的环境参数作为监测对象,硬件方面设计了无线传感器网络中的协调节点、路由节点和终端节点,并对节点设备的功能进行划分,设计危险品状态数据采集器的微处理器与核心板;软件设计中,完成了北斗定位信息的识别、读取、解析,并对通信流程进行设计。在系统测试过程中,分别对比原有系统和本文设计的系统监测结果。测试结果表明,设计系统显示的监测结果对于危险品泄漏的情况能够描述的更加具体,为工作人员提供一定的参考价值。     

一种基于LoRa的船舶机舱数据采集系统

面向运营船舶机舱监测系统技术改造需求,设计一种基于LoRa(Long Range Radio)的数据采集系统.通过无线传感器和边缘计算获取舱室内各设备的状态信息,基于LoRa网关汇集并存储无线网络数据,实现对船舶机舱设备状态信息的采集,并设计上位机软件对数据进行管理分析.该系统设计为机舱监测提供了一种通用的低成本数据采集解决方案.     

面向海洋监测的船舶无线传感网络节点部署方法优化

传统无线传感网络部署方法在海洋监测领域应用中,由于无线传感器数量、信号覆盖范围以及节点相关参数无法相互匹配,导致无线传感网络节点间的衔接异常,无法有效覆盖传输范围。针对上述问题本文提出面向海洋监测的船舶无线传感网络节点部署方法优化,首先通过传感分布算法,对传感网络分布位置进行模型建立分析,得到准确的无线传感器建立的位置参数;接着引入安全节点算法对分布的网络传感器信号进行交互安全计算,保证信号的稳定;最后,通过引入QDP粒子算法,对传感网络节点目标信号进行优化,最大化提升部署节点的有效利用率;并通过仿真实验证明提出方法的有效性与可行性。     

基于嵌入式的海洋运输环境数据采集与动态监控节点设计

为保障海上船舶运输数据的有效采集和监控,需要对海上船舶运输数据环境监控系统进行设计。采用当前算法进行监控时,存在监测范围小、成本高、功耗高、实时性低等问题。为此,提出一种低功耗适用于海洋运输环境的物联网动态监控的节点设计方案。该方案先定义基于物联网的海上船舶运输环境数据监控系统模型,将此系统模型分为无线传感网络、汇聚节点和监控中心,在此基础上对传感器节点、汇聚节点以及监控中心的硬件均进行设计,并给出基于ZigBee技术的无线传感器组网过程,设计出基于物联网的海上船舶运输环境数据监控系统。实验结果表明,该方法能够对海洋环境信息进行数据采集和动态监控,具有低成本、功耗低和丢包率低等方面的优点,具有可行性。     

基于嵌入式的海洋运输环境数据采集与动态监控节点设计

为保障海上船舶运输数据的有效采集和监控,需要对海上船舶运输数据环境监控系统进行设计。采用当前算法进行监控时,存在监测范围小、成本高、功耗高、实时性低等问题。为此,提出一种低功耗适用于海洋运输环境的物联网动态监控的节点设计方案。该方案先定义基于物联网的海上船舶运输环境数据监控系统模型,将此系统模型分为无线传感网络、汇聚节点和监控中心,在此基础上对传感器节点、汇聚节点以及监控中心的硬件均进行设计,并给出基于ZigBee技术的无线传感器组网过程,设计出基于物联网的海上船舶运输环境数据监控系统。实验结果表明,该方法能够对海洋环境信息进行数据采集和动态监控,具有低成本、功耗低和丢包率低等方面的优点,具有可行性。     

船舶机电设备振动信号数据采集系统

为了提高船舶机电设备振动信号数据采集系统的整体性能,提出船舶机电设备振动信号数据采集系统设计。以无线检测为基础,设计数据采集系统结构和船舶机电设备振动信号数据采集卡,完成系统的硬件设计;通过剔除影响系统运行参数,计算了船舶机电设备振动信号数据采集参数,结合振动信号采集原理,设计了船舶机电设备振动信号数据采集程序,完成系统的软件设计,实现了船舶机电设备振动信号数据的采集。实验结果表明,提出的数据采集系统可以提高船舶机电设备振动信号数据采集精度,缩小数据采集时间,提高数据采集效率。     

船舶实时数据系统的无线传感器网络能耗最优化研究

船舶实时数据系统是以船域网为基础的数据传输网络,对于监测船舶的航行状态、保障船舶的航行安全有着极其重要的作用。无线传感器网络是该系统的重要组成部分,因而如何实现海上无线传感器网络的能量消耗最优化,也是实现该系统的关键之一。本文研究的主要内容是:在满足实时通信时延要求的前提下,如何计算出每个传感器节点所需要的最小传输功率,并提出一种基于单跳的传输估计方法,通过该方法能够有效计算出所需的最小功率,仿真证明该方法的可行性。     

基于无线传感器网络节点的船舶三维定位方法研究

船舶定位对航行安全、避碰、远程监控以及港口船舶管理等方面都有重要意义。针对目前船舶三维定位存在精度低、抗干扰能力弱等的问题,本文提出了基于无线传感器网络节点的船舶定位方法。研究无线传感器网络原理和构成,并在此基础上,设计了节点自定位算法和船舶三维定位算法。最后,通过实验验证三维定位算法的精度。     

异构网络在船舶控制舱室远程监测中的应用

船舶自动化水平的提高要求实现对船舶的实时监控,船舶控制舱室是船舶自动化系统的重要组成部分,对控制舱室进行监控可以准确了解船舶的运行状态,最大程度保障船舶运行安全。本文对异构网络进行了研究,提出了一种基于异构网络的船舶控制舱室远程监测系统,系统使用现场总线技术、以太网、因特网、4G网络等实现控制舱室监控数据的传输和共享,设计了系统的整体架构,系统使用B/S结构,最后对服务器的数据库进行了设计。系统可以实现控制舱室的远程监控,因而具有一定的实际意义。     

智能家居无线传感器网络的研究

为了克服传统有线网络的弊端,针对智能家居环境监测系统,设计了Zigbee无线传感器网络.以MSP430超低功耗处理器和最新的Zigbee CC2480芯片为核心,嵌入式实时操作系统为平台进行低功耗节点的设计.根据文中的低功耗设计措施,节点使用寿命可以达到3年半左右,整个系统运行稳定.最后,用Matlab7.0的Truetime工具箱验证了所设计的节点在节点数目较多的网络中能稳定运行.     

船舶机舱无线传感器网络丢失节点预测方法研究

现有船舶机舱无线传感器网络丢失节点预测方法存在计算量大、预测精准度差的缺陷,为此进行船舶机舱无线传感器网络丢失节点预测方法研究。为提升无线传感器网络丢失节点预测精准度,搭建无线传感器网络节点模型,建立网络节点隶属度向量。以此为基础,依据节点运动状态特点,计算丢失节点偏转方向,以得到的丢失节点偏转方向信息为依据,采用A-USVC算法预测丢失节点位置,实现船舶机舱无线传感器网络丢失节点的预测。仿真实验结果显示,与现有船舶机舱无线传感器网络丢失节点预测方法相比,提出的船舶机舱无线传感器网络丢失节点预测方法极大降低了计算量,提高了预测精准度,充分说明提出的船舶机舱无线传感器网络丢失节点预测方法具备更好的预测效果。     

船载监控网络节点信息感知信任度模型

准确感知信息是船载传感网络的重要难题,船舶复杂的舱室结构和金属材质在一定程度上会影响无线传感节点感知信息的准确性。对此,在分析船舶环境及无线信号传输特性的基础上,针对船载传感网络的拓扑特性,利用无线传感网络的时空相关特性,建立节点信息感知信任度评价模型。通过仿真试验分析,验证这种利用网络拓扑特性对节点信息进行感知的信任度评价模型是有效的。