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无线传感网数据采集论文

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1无线传感网技术分析

目前,适用于短距离的无线通信技术大致有蓝牙技术、ZigBee技术及Wifi技术。相比较而立,ZigBee技术以其功耗低、结构简单、性价比高、扩展简便及安全可靠等优点成为构建WSN的最佳选择。本设计采用ZigBee技术,以Ad-Hoc方式构成的无线网络,整个网络采用簇-树状拓扑结构。每一个结点采用CC2530芯片作为微处理器。CC2530的引脚端口与传感器相连,形成数据采集的终端。

2数据采集系统总体架构设计

配电网数据采集系统主要包括三个基本模块:底层数据采集模块、数据传输模块和数据存储管理模块,具体结构如图3所示。底层数据采集模块由CC2530所带的电流、电压、温度、湿度、红外、振动等传感器组成,这些传感器所采集的数据经CC2530中的8051单片机简单处理后传至数据传输模块。数据传输模块由ZigBee路由器结点组成,这一部分也由CC2530芯片担当。这些路由器结点组成树状网络,形成数据上传至汇总结点的通道。数据存储与管理模块由ZigBee协调器与PC机组成,Zig-Bee协调器由CC2530担当,与PC机用USB线进行连接,串口进行数据通信。PC机接收数据后对数据进行进一步的存储与处理。PC上安装有网卡,形成与Internet网的连接端口,从而满足远程监控的需要。

3数据采集模块随机干扰的滤波设计

在无线传感网进行数据采集的过程中,测量通道中串入随机干扰是不可避免的。随机干扰的出现会引起测量误差,对远程的监控不利。因此,采取某种手段对采集数据进行滤波是保证采集数据准确性的前提。常用的数字滤波算法有算术平均滤波、加权平均滤波、中位值滤波、限值滤波等方法,本设计采用基于中位值滤波方法的中位值平均滤波方法。通常中位值滤波是对采集信号进行排序,取位于中间的数据作为一次的采样数据。这种方法对高频干扰和低频干扰都有一定的滤除效果,但是对于某些变化快速的采集数据,如电流、电压、振动等,不宜采用中位置滤波。中位值平均滤波方法是在中位值排序的基础上,将最大和最小的数据去掉,然后将剩余的数据进行平均,最终将平均值作为一次采样数据。因此无论对于缓慢变化的信号,还是对快速变化的信号,都能取得良好的滤波效果。

4总结

本文利用无线传感网构建了配电网数据采集系统。该系统以ZigBee技术为基础,利用CC2530的处理能力及路由能力,形成了一个多跳自组织的簇-树状无线传感器网络。同时,采用中位值平均滤波法对随机干扰进行了过滤,提高了信号的洁净度。

作者:王薇贾素梅单位:邯郸学院

无线传感网数据采集论文责任编辑:杨雪    阅读:人次