無線傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)采集論文范文
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目前，適用于短距離的無線通信技術大致有藍牙技術、ZigBee技術及Wifi技術。相比較而立，ZigBee技術以其功耗低、結構簡單、性價比高、擴展簡便及安全可靠等優(yōu)點成為構建WSN的最佳選擇。本設計采用ZigBee技術，以Ad-Hoc方式構成的無線網(wǎng)絡，整個網(wǎng)絡采用簇-樹狀拓撲結構。每一個結點采用CC2530芯片作為微處理器。CC2530的引腳端口與傳感器相連，形成數(shù)據(jù)采集的終端。
2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體架構設計
配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括三個基本模塊：底層數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲管理模塊，具體結構如圖3所示。底層數(shù)據(jù)采集模塊由CC2530所帶的電流、電壓、溫度、濕度、紅外、振動等傳感器組成，這些傳感器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)CC2530中的8051單片機簡單處理后傳至數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊由ZigBee路由器結點組成，這一部分也由CC2530芯片擔當。這些路由器結點組成樹狀網(wǎng)絡，形成數(shù)據(jù)上傳至匯總結點的通道。數(shù)據(jù)存儲與管理模塊由ZigBee協(xié)調器與PC機組成，Zig-Bee協(xié)調器由CC2530擔當，與PC機用USB線進行連接，串口進行數(shù)據(jù)通信。PC機接收數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行進一步的存儲與處理。PC上安裝有網(wǎng)卡，形成與Internet網(wǎng)的連接端口，從而滿足遠程監(jiān)控的需要。
3數(shù)據(jù)采集模塊隨機干擾的濾波設計
在無線傳感網(wǎng)進行數(shù)據(jù)采集的過程中，測量通道中串入隨機干擾是不可避免的。隨機干擾的出現(xiàn)會引起測量誤差，對遠程的監(jiān)控不利。因此，采取某種手段對采集數(shù)據(jù)進行濾波是保證采集數(shù)據(jù)準確性的前提。常用的數(shù)字濾波算法有算術平均濾波、加權平均濾波、中位值濾波、限值濾波等方法，本設計采用基于中位值濾波方法的中位值平均濾波方法。通常中位值濾波是對采集信號進行排序，取位于中間的數(shù)據(jù)作為一次的采樣數(shù)據(jù)。這種方法對高頻干擾和低頻干擾都有一定的濾除效果，但是對于某些變化快速的采集數(shù)據(jù)，如電流、電壓、振動等，不宜采用中位置濾波。中位值平均濾波方法是在中位值排序的基礎上，將最大和最小的數(shù)據(jù)去掉，然后將剩余的數(shù)據(jù)進行平均，最終將平均值作為一次采樣數(shù)據(jù)。因此無論對于緩慢變化的信號，還是對快速變化的信號，都能取得良好的濾波效果。
4總結
本文利用無線傳感網(wǎng)構建了配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ZigBee技術為基礎，利用CC2530的處理能力及路由能力，形成了一個多跳自組織的簇-樹狀無線傳感器網(wǎng)絡。同時，采用中位值平均濾波法對隨機干擾進行了過濾，提高了信號的潔凈度。
作者：王薇賈素梅單位：邯鄲學院
