CN107024878B - 一种无线传感器网络控制系统 - Google Patents

一种无线传感器网络控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107024878B
CN107024878B CN201611222215.3A CN201611222215A CN107024878B CN 107024878 B CN107024878 B CN 107024878B CN 201611222215 A CN201611222215 A CN 201611222215A CN 107024878 B CN107024878 B CN 107024878B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connect
module
bus
unit
hart
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611222215.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107024878A (zh
Inventor
黄莺
王兴君
夏如艇
金飞翔
张勇超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taizhou University
Original Assignee
Taizhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taizhou University filed Critical Taizhou University
Priority to CN201611222215.3A priority Critical patent/CN107024878B/zh
Publication of CN107024878A publication Critical patent/CN107024878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107024878B publication Critical patent/CN107024878B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24024—Safety, surveillance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无线传感器网络控制系统，属于无线网络技术领域；所述的控制总线与接口板相互连接；所述的控制总线分别与控制器、模拟量数据采集器、逻辑运算器、适配器、路由探测器、传感器节点连接；所述的控制器、模拟量数据采集器与I/O总线连接；所述的I/O总线与数个I/O模件和HART连接，所述的I/O模件与对应的I/O连接；所述的HART与远程I/O连接；所述的远程I/O与变送器相互配合；所述的适配器与串口通信连接模块和适配器状态自检模块连接；生存能力强、探测精度高、成本低等特点，适合应用于各种环境中，减少了现有技术中存在的弊端，大大提高了应用效果，与应用的安全性，扩大了应用范围。

Description

一种无线传感器网络控制系统
技术领域
本发明涉及一种无线传感器网络控制系统，属于无线网络技术领域。
背景技术
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络。
WSN的发展得益于微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System，MEMS)、片上系统(System on Chip，SoC)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展。
WSN广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。
为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在面积较小的空间内，密集部署了大量的传感器节点。
传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。
很显然，现有的传感节点具有很大的安全漏洞，攻击者通过此漏洞，可方便地获取传感节点中的机密信息、修改传感节点中的程序代码，如使得传感节点具有多个身份ID，从而以多个身份在传感器网络中进行通信，另外，攻击还可以通过获取存储在传感节点中的密钥、代码等信息进行，从而伪造或伪装成合法节点加入到传感网络中。一旦控制了传感器网络中的一部分节点后，攻击者就可以发动很多种攻击，如监听传感器网络中传输的信息，向传感器网络中发布假的路由信息或传送假的传感信息、进行拒绝服务攻击等。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理、使用方便、灵活性好、安全性高的无线传感器网络控制系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含WSN、接口板、控制总线、控制器、模拟量数据采集器、逻辑运算器、适配器、路由探测器、传感器节点模块；所述的接口板与WSN连接；所述的控制总线与接口板相互连接；所述的控制总线分别与控制器、模拟量数据采集器、逻辑运算器、适配器、路由探测器、传感器节点连接；所述的控制器、模拟量数据采集器与I/O总线连接；所述的I/O总线与数个I/O模件和HART连接，所述的I/O模件与对应的I/O连接；所述的HART与远程I/O连接；所述的远程I/O与变送器相互配合；所述的适配器与串口通信连接模块和适配器状态自检模块连接；所述的路由探测器与网络路由探测模块和保存路由探测信息模块连接；所述的传感器节点模块与待检测模块、检测数据列表模块和测试数据曲线模块连接。
作为优选，所述的传感器节点模块包含电源单元、传感单元、处理单元和传输单元；所述的电源单元分别与传感单元、处理单元和传输单元连接；所述的传感单元中设有相互连接的传感器与数模转换；所述的处理单元中设有处理器、存储器和应用模块；所述的处理器、存储器相互连接；所述的存储器和应用模块相互连接；所述的传输单元中设有访问介质、物理层和射频信号；所述的访问介质与物理层连接；所述的物理层与射频信号连接；所述的数模转换与处理器连接；所述的处理器与访问介质连接。
作为优选，所述的HART包含本地服务器；所述的本地服务器与调制器连接；所述的调制器与混频器连接；所述的混频器与中频滤波器连接；所述的中频滤波器与解调器连接；射频滤波器与混频器连接。
作为优选，所述的HART中设有指令译码器；所述的指令译码器与频率合成器连接；所述的频率合成器与混频器连接。
作为优选，所述的逻辑运算器与I/O总线连接。
作为优选，所述的传感器节点模块中设有入侵检测模块；所述的入侵检测模块与终端监控中心连接。
本发明的传感器节点由现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。
本发明被应用于一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。此外和还可以在工业自动化生产线等诸多领域，英特尔正在对工厂中的一个无线网络进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组成，这样组成的监控系统将可以大大改善工厂的运作条件。它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提高效率，并延长设备的使用时间。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的无线传感器网络控制系统，生存能力强、探测精度高、成本低等特点，适合应用于各种环境中，执行战场侦查与监控、目标定位、核生化监测以及国土安全保护、边境监视等任务，减少了现有技术中存在的弊端，大大提高了应用效果，与应用的安全性，扩大了应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仪是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体示意图；
图2是本发明中适配器、路由探测器和传感器节点模块的示意图；
图3是本发明中传感器节点模块的示意图；
图4是本发明中HART的示意图；
附图标记说明：
WSN 1、接口板2、控制总线3、控制器4、模拟量数据采集器5、逻辑运算器6、适配器7、路由探测器8、传感器节点模块9、I/O总线10、I/O模件11、HART 12、I/O 13、远程I/O 14、串口通信连接模块71、适配器状态自检模块72、网络路由探测模块81、保存路由探测信息模块82、待检测模块91、检测数据列表模块92、测试数据曲线模块93、电源单元901、传感单元902、处理单元903、传输单元904、传感器9021、数模转换9022、处理器9031、存储器9032、应用模块9033、访问介质9041、物理层9042、射频信号9043、本地服务器121、调制器122、混频器123、中频滤波器124、射频滤波器125、解调器126、指令译码器127、频率合成器128。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1--图4所示，本具体实施方式包含WSN 1、接口板2、控制总线3、控制器4、模拟量数据采集器5、逻辑运算器6、适配器7、路由探测器8、传感器节点模块9；所述的接口板2与WSN 1连接；所述的控制总线与接口板2相互连接；所述的控制总线3分别与控制器4、模拟量数据采集器5、逻辑运算器6、适配器7、路由探测器8、传感器节点9连接；所述的控制器4、模拟量数据采集器5与I/O总线10连接；所述的I/O总线10与数个I/O模件11和HART 12连接，所述的I/O模件11与对应的I/O 13连接；所述的HART 12与远程I/O 14连接；所述的远程I/O 14与变送器相互配合；所述的适配器7与串口通信连接模块71和适配器状态自检模块72连接；所述的路由探测器8与网络路由探测模块81和保存路由探测信息模块82连接；所述的传感器节点模块9与待检测模块91、检测数据列表模块92和测试数据曲线模块93连接。
作为优选，所述的传感器节点模块9包含电源单元901、传感单元902、处理单元903和传输单元904；所述的电源单元901分别与传感单元902、处理单元903和传输单元904连接；所述的传感单元902中设有相互连接的传感器9021与数模转换9022；所述的处理单元903中设有处理器9031、存储器9032和应用模块9033；所述的处理器9031、存储器9032相互连接；所述的存储器9032和应用模块9033相互连接；所述的传输单元904中设有访问介质9041、物理层9042和射频信号9043；所述的访问介质9041与物理层9042连接；所述的物理层9042与射频信号9043连接；所述的数模转换9022与处理器9031连接；所述的处理器9031与访问介质9041连接。
作为优选，所述的HART 12包含本地服务器121；所述的本地服务器121与调制器122连接；所述的调制器122与混频器123连接；所述的混频器123与中频滤波器124连接；所述的中频滤波器124与解调器126连接；射频滤波器125与混频器123连接。
作为优选，所述的HART 12中设有指令译码器127；所述的指令译码器127与频率合成器128连接；所述的频率合成器128与混频器123连接。
作为优选，所述的逻辑运算器6与I/O总线10连接。
作为优选，所述的传感器节点模块9中设有入侵检测模块；所述的入侵检测模块与终端监控中心连接。
本具体实施方式的传感器节点由现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。
本具体实施方式被应用于一些危险的工业环境如井矿、核电厂等，工作人员可以通过它来实施安全监测。也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。此外和还可以在工业自动化生产线等诸多领域，英特尔正在对工厂中的一个无线网络进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组成，这样组成的监控系统将可以大大改善工厂的运作条件。它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提高效率，并延长设备的使用时间。
采用上述结构后，本具体实施方式生存能力强、探测精度高、成本低等特点，适合应用于各种环境中，执行战场侦查与监控、目标定位、核生化监测以及国土安全保护、边境监视等任务，减少了现有技术中存在的弊端，大大提高了应用效果，与应用的安全性，扩大了应用范围，
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种无线传感器网络控制系统，其特征在于：它包含WSN、接口板、控制总线、控制器、模拟量数据采集器、逻辑运算器、适配器、路由探测器、传感器节点模块；所述的接口板与WSN连接；所述的控制总线与接口板相互连接；所述的控制总线分别与控制器、模拟量数据采集器、逻辑运算器、适配器、路由探测器及传感器节点模块连接；所述的控制器、模拟量数据采集器均与I/O总线连接；所述的I/O总线与数个I/O模件及HART连接，所述的I/O模件与对应的I/O连接；所述的HART与远程I/O连接；所述的远程I/O与变送器相互配合；所述的适配器与串口通信连接模块和适配器状态自检模块连接；所述的路由探测器与网络路由探测模块和保存路由探测信息模块连接；所述的传感器节点模块与待检测模块、检测数据列表模块和测试数据曲线模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络控制系统，其特征在于：所述的传感器节点模块包含电源单元、传感单元、处理单元和传输单元；所述的电源单元分别与传感单元、处理单元和传输单元连接；所述的传感单元中设有相互连接的传感器与数模转换；所述的处理单元中设有处理器、存储器和应用模块；所述的处理器、存储器相互连接；所述的存储器和应用模块相互连接；所述的传输单元中设有访问介质、物理层和射频信号；所述的访问介质与物理层连接；所述的物理层与射频信号连接；所述的数模转换与处理器连接；所述的处理器与访问介质连接。
3.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络控制系统，其特征在于：所述的HART包含本地服务器；所述的本地服务器与调制器连接；所述的调制器与混频器连接；所述的混频器与中频滤波器连接；所述的中频滤波器与解调器连接；射频滤波器与混频器连接。
4.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络控制系统，其特征在于：所述的HART中设有指令译码器；所述的指令译码器与频率合成器连接；所述的频率合成器与混频器连接。
5.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络控制系统，其特征在于：所述的逻辑运算器与I/O总线连接。
6.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络控制系统，其特征在于：所述的传感器节点模块中设有入侵检测模块；所述的入侵检测模块与终端监控中心连接。
CN201611222215.3A 2016-12-27 2016-12-27 一种无线传感器网络控制系统 Expired - Fee Related CN107024878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611222215.3A CN107024878B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 一种无线传感器网络控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611222215.3A CN107024878B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 一种无线传感器网络控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107024878A CN107024878A (zh) 2017-08-08
CN107024878B true CN107024878B (zh) 2019-09-24

Family

ID=59525977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611222215.3A Expired - Fee Related CN107024878B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 一种无线传感器网络控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107024878B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109144006B (zh) * 2018-09-08 2020-11-24 同福集团股份有限公司 一种生产线上产品质量数据实时采集系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780495A (zh) * 2014-02-25 2014-05-07 林强 构建传感器网络的方法及装置
CN203799254U (zh) * 2014-04-25 2014-08-27 台州学院 一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置
CN106251556A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 广州市晟安测控科技有限公司 一种火灾监控系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013055451A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 Hitachi Kokusai Electric Inc 無線センサーネットワークシステム
US9065699B2 (en) * 2012-11-30 2015-06-23 Cognosos, Inc. Methods and systems for a distributed radio communications network

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780495A (zh) * 2014-02-25 2014-05-07 林强 构建传感器网络的方法及装置
CN203799254U (zh) * 2014-04-25 2014-08-27 台州学院 一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置
CN106251556A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 广州市晟安测控科技有限公司 一种火灾监控系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107024878A (zh) 2017-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tiwary et al. Internet of Things (IoT): Research, architectures and applications
Husamuddin et al. Internet of Things: A study on security and privacy threats
Jing et al. Security of the Internet of Things: perspectives and challenges
EP2198652B1 (en) Rfid based network admission control
Vijayalakshmi et al. A survey of Internet of Things in fire detection and fire industries
US20080068130A1 (en) Methods and apparatus for location-dependent disabling of mobile devices
CN101409942A (zh) 基于无线传感器网络的野外作业区人员监控与仓储管理系统
US20170013597A1 (en) Automated and adaptive channel selection algorithm based on least noise and least density of wireless sensors network in neighborhood
Gupta Wireless sensor networks ‘future trends and latest research challenges’
Vegesna Incorporating Wireless Sensor Networks and the Internet of Things: A Hierarchical and Security-Based Analysis
CN107024878B (zh) 一种无线传感器网络控制系统
Yang et al. IoT technologies and applications
CN102457903A (zh) 无线传感器网络通过多网关接入到电信网的接入控制方法及装置
Sharma et al. Basics of the internet of things (IoT) and its future
EP2736301B1 (en) Method for communication between gateways in wsn, initiator gateway, and target gateway
CN109842551A (zh) 一种基于IPv6的物联网智能网关
CN102419896A (zh) 防盗及防错拿报警组网系统及方法
Goldena Essentials of the Internet of Things (IoT)
Abdalkafor et al. The Internet of Things-A Survey
Dhoot A Survey of Internet of Things
Yu et al. Design of the remote monitoring system for workshop based on ZigBee wireless sensor networks
Puranik et al. Smart and secure monitoring of industrial environments using iot
Piracha et al. Insider attacks on Zigbee based IoT networks by exploiting AT commands
Wagh et al. Energy Optimization Protocol Design for Sensor Networks in IoT Domains
Sun A BLUEPRINT FOR IOT-POWERED LABORATORY SECURITY SYSTEMS

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190924

Termination date: 20201227