无线传感器网络关键技术研究及应用 [Research and Applications on the Key Technologies of Wireless Sensor Networks（WSNs）] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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樊宽刚，么晓康，陈宇航 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• WSN
• 传感器网络
• 物联网
• 无线通信
• 数据采集
• 低功耗设计
• 路由协议
• 安全技术
• 应用研究

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502471743

版次：1

商品编码：11882253

包装：平装

外文名称：Research and Applications on the Key Technologies of Wireless Sensor Networks（WSNs）

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸#

内容简介

　　《无线传感器网络关键技术研究及应用》通过对无线传感器网络电磁信号在井下传输研究，仿真了矿井不同形状对电磁信号传输的影响，提出应对矿井下电磁辐射干扰的措施；通过研究节点路径优化算法、定位算法及节点在有障环境中的部署，降低无线传感器网络节点能耗，延长节点寿命和网络生存周期，并将研究成果应用于实际，通过压缩感知技术压缩了数据量，验证了研究方法的有效性和可行性。
　　《无线传感器网络关键技术研究及应用》可为基于无线传感器网络技术的矿井下生产和监测系统的设计提供技术支持和设计参考，也可以作为相关领域本科生、研究生和工程技术人员的教材和参考书。

目录

1 绪论
1．1 WSN的概述
1．1．1 WSN的定义
1．1．2 WSN的发展过程
1．1．3 WSN的特点
1．1．4 WSN的分类
1．2 国内外研究现状
1．2．1 矿井无线通信现状
1．2．2 WSN在国内外的研究现状
1．2．3 压缩感知的研究现状
1．2．4 国内外射频识别技术的研究现状
1．3 WSN的应用领域
1．4 无线传感器网络中电磁干扰
1．5 研究的目的和意义
参考文献

2 WSN井下电磁信号传输仿真研究
2．1 无线信道传输特性及建模方法
2．1．1 大尺度路径损耗模型及无线电磁信号的传输机制
2．1．2 小尺度衰弱模型
2．2 井下矩形直巷道中电磁信号路径传输损耗模型及仿真
2．2．1 频段的选择与确定
2．2．2 矩形直巷道中电磁信号的传输损耗
2．3 井下拱形直巷道中电磁信号路径传输损耗模型及仿真
2．3．1 介电常数和电导率对拱形巷道中电磁信号的影响
2．3．2 对比分析频率对拱形直巷道中电磁信号的影响
2．4 井下梯形直巷道中电磁信号路径传输损耗模型及仿真
2．4．1 电导率及介电常数对梯形巷道的影响
2．4．2 对比分析频率对梯形直巷道中电磁信号的影响
参考文献

3 基于分集一合并融合技术的WSN抗干扰技术研究
3．1 多径衰落与分集技术的研究
3．1．1 多径衰落
3．1．2 分集技术的介绍
3．2 合并技术的研究
3．2．1 合并技术的介绍
3．2．2 合并技术以及数学模型的建立
3．3 瑞利信道下最大比合并技术的研究
3．3．1 瑞利衰落信道下的最大比合并技术
3．3．2 瑞利信道下最大比合并性能仿真
参考文献

4 基于随机统计技术的钨矿电力机车对WSN电磁干扰影响研究
4．1 WSN电磁干扰场源研究
4．1．1 变频调速电机产生的电磁干扰分析
4．1．2 电力线缆所产生的电磁干扰分析
4．1．3 钨矿电机运行中产生的电磁干扰分析
4．2 电磁干扰的传播路径与仿真研究
4．2．1 电磁干扰的传播路径
4．2．2 电力线缆电磁干扰信号的仿真
4．2．3 钨矿电机自身所产生的电磁干扰分析
4．3 WSN的电磁干扰抑制措施
4．3．1 电磁干扰屏蔽技术
4．3．2 电磁干扰接地技术
参考文献

5 基于IEACH算法的WSN优化设计与研究
5．1 WSN路由协议的研究
5．1．1 无线传感器路由协议的概述
5．1．2 无线传感器路由协议的考虑因素
5．1．3 无线传感器路由协议的分类
5．1．4 平面路由协议
5．1．5 层次路由协议
……

6 WSN的路径优化算法设计与研究
7 基于WSN的能量损耗优化算法研究
8 基于蚁群算法的wSNs节点有障环境中部署优化研究
9 基于WSN的定位算法研究
10 基于压缩感知的WSN数据融合技术研究
11 基于RFID的WSN的钨矿考勤系统设计与研究
12 基于WSN的环境监测系统设计与研究
13 基于wSN的多用途传输设备设计与研究
14 总结与展望

《物联网：连接万物，赋能未来》 内容梗概 《物联网：连接万物，赋能未来》是一部深度探讨物联网（IoT）技术、发展趋势与广泛应用的权威著作。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解物联网如何从概念走向现实，如何重塑我们的生活、工作乃至整个社会。本书不包含“无线传感器网络关键技术研究及应用”这一特定主题的内容，而是以更宏观的视角，聚焦于物联网的整体生态系统及其核心驱动力。 本书首先从物联网的历史演进和核心概念入手，阐述了其与传统信息技术的区别与联系。我们将追溯物联网的萌芽，探讨其如何随着技术的进步而逐渐成熟，并对其关键组成部分——感知层、网络层、平台层和应用层——进行细致的剖析。感知层将介绍各类传感器、RFID、二维码等数据采集技术，以及它们在不同场景下的应用；网络层将涵盖各种通信协议和网络架构，包括有线与无线通信技术，数据传输的安全性与可靠性；平台层则聚焦于物联网数据管理、分析和服务的云平台、边缘计算以及大数据技术；应用层则将通过大量真实案例，展示物联网在智能家居、智慧城市、工业互联网、智慧医疗、智能交通、环境保护等众多领域的颠覆性应用。 第一篇：物联网的基石——概念、演进与核心技术 第一章：物联网的定义与发展脉络 本章将首先明确物联网（Internet of Things, IoT）的定义，并将其与传统的互联网进行区分，强调其“万物互联”的本质特征。我们将探讨物联网的概念是如何一步步演化而来的，从早期的M2M（Machine-to-Machine）通信，到如今的泛在感知、智能决策和人机交互。历史的回顾将帮助读者理解物联网发展的必然性与驱动力，以及它所面临的机遇与挑战。 第二章：构成物联网的五大关键要素 物联网的实现并非单一技术，而是多种技术融合的产物。本章将深入剖析构成物联网的五大关键要素： 感知技术： 这是物联网的“眼睛”和“触角”。我们将详细介绍各类传感器（温度、湿度、压力、光照、位置、生物识别等）的工作原理、性能参数及其在不同应用场景下的选择与部署。此外，RFID（射频识别）、NFC（近场通信）、二维码等识别技术的原理、优劣势及应用场景也将得到深入探讨，例如在物流、零售、资产管理中的应用。 连接技术： 这是物联网的“神经系统”。本章将系统梳理支持物联网连接的各类通信技术，包括短距离无线通信（如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee）、长距离无线通信（如NB-IoT、LoRa、LTE-M、5G），以及传统的有线通信方式。我们将分析各种技术在功耗、带宽、覆盖范围、成本等方面的权衡，以及它们如何协同工作以构建多层次的通信网络。 数据处理与存储技术： 物联网产生海量数据，如何有效地处理和存储这些数据是关键。本章将介绍大数据技术在物联网中的应用，包括分布式存储（如Hadoop、Ceph）、数据清洗、数据集成、数据挖掘等。同时，我们将探讨云计算和边缘计算在数据处理中的不同角色和协同模式。 平台技术： 物联网平台是连接设备、数据和应用的桥梁。本章将深入剖析物联网平台的关键功能，如设备管理（设备接入、配置、监控、OTA升级）、数据接入与处理、应用开发与集成、安全管理等。我们将介绍不同类型的物联网平台（公有云平台、私有云平台、行业平台）及其特点。 安全技术： 物联网的广泛部署带来了严峻的安全挑战。本章将聚焦于物联网安全的核心问题，包括设备安全、通信安全、数据安全、平台安全以及应用安全。我们将探讨加密、认证、授权、入侵检测、隐私保护等关键安全技术及其在物联网环境下的实现。 第三章：人工智能与物联网的深度融合 人工智能（AI）为物联网注入了“大脑”，使其从简单的连接走向智能化。本章将探讨AI如何赋能物联网，实现更高级的功能： 智能感知与识别： 基于AI的图像识别、语音识别、模式识别等技术，使物联网设备能够更精准地理解和分析感知到的信息。 预测性分析与决策： 利用机器学习算法，对物联网数据进行深度分析，实现故障预测、需求预测、异常检测等，从而做出更优的决策。 自适应与自主性： AI使物联网系统能够根据环境变化和用户需求，实现自主学习、自适应调整和协同工作，提升系统的智能化水平。 人机交互的革新： AI驱动的自然语言处理和增强现实技术，使得人与物联网设备之间的交互更加自然、高效。 第二篇：物联网的应用生态——赋能千行百业 第四章：智慧家居与智能建筑 本章将聚焦物联网在家庭和建筑环境中的应用。我们将探讨智能家居设备（如智能音箱、智能照明、智能家电、智能安防）的互联互通，以及它们如何提升居住的舒适性、便捷性和安全性。同时，本书还将介绍智能建筑管理系统，包括能源管理、环境监测、安防联动、空间优化等，以及这些应用如何实现节能减排和提高运营效率。 第五章：智慧城市与公共服务 物联网是构建智慧城市的重要基石。本章将深入分析物联网在城市管理和服务中的广泛应用，包括： 智慧交通： 智能交通信号控制、车联网（V2X）通信、智能停车系统、公共交通管理等，如何缓解交通拥堵，提升出行效率与安全性。 智慧能源： 智能电网、智能水务、智能燃气监测等，实现能源的精细化管理和优化调度，提高能源利用效率，减少浪费。 智慧环境： 空气质量监测、水体污染监测、噪声监测、垃圾分类与处理管理等，为环境保护提供数据支撑，助力绿色发展。 智慧安防： 城市监控系统、应急响应系统、公共设施安全监测等，提升城市的安全保障能力。 智慧政务： 电子政务、公共资源管理、便民服务平台等，提高政府服务效率和透明度。 第六章：工业互联网与智能制造 工业互联网是物联网在工业领域的具体体现，旨在推动制造业的智能化转型。本章将详细介绍： 设备互联与数据采集： SCADA、MES等系统与物联网技术的融合，实现生产设备的实时监控、状态监测和数据采集。 预测性维护： 通过对设备运行数据的分析，预测设备故障，实现计划性维护，减少停机时间。 柔性生产与供应链优化： 利用物联网实现生产流程的实时调度和资源优化配置，提高生产效率和产品质量，并优化供应链管理。 数字化孪生（Digital Twin）： 在虚拟空间中构建与物理实体高度相似的“数字模型”，通过模拟和分析，指导现实世界的生产和运营。 第七章：智慧医疗与健康管理 物联网技术正在深刻改变医疗健康领域。本章将探讨： 远程医疗与监测： 可穿戴健康设备、远程生命体征监测系统，实现对患者健康状况的实时跟踪，特别是在慢病管理和居家养老方面。 智能医疗设备： 智能手术机器人、智能诊断设备、药物管理系统等，提升医疗服务的精准度和效率。 医院管理智能化： 资产追踪、患者定位、智能病房管理、医疗数据分析等，优化医院运营，改善患者体验。 第八章：智慧农业与食品安全 物联网技术在提升农业生产效率、保障食品安全方面发挥着越来越重要的作用： 精准农业： 通过环境传感器、土壤传感器、气象站等，实现对农作物生长环境的精细化监测和管理，优化灌溉、施肥和病虫害防治。 智能畜牧： 动物健康监测、个体识别、环境调控，提高畜牧业的养殖效益和动物福利。 食品溯源与安全： 利用物联网技术，构建从农田到餐桌的全程追溯体系，确保食品的安全与品质。 第九章：其他领域应用探索 本章将简要介绍物联网在其他领域的应用，如智慧零售（智能货架、客流分析、个性化推荐）、智能物流（仓储管理、运输监控、无人配送）、智慧教育（智能教室、在线学习平台）、智慧旅游（景点管理、个性化导览）等，展现物联网的广阔应用前景。 第三篇：物联网的未来——挑战、趋势与展望 第十章：物联网发展面临的挑战 尽管物联网前景光明，但其发展仍面临诸多挑战，包括： 技术标准与互操作性： 不同厂商、不同设备之间的通信和数据交换标准不统一，阻碍了系统的互联互通。 数据安全与隐私保护： 海量数据的采集和传输带来的安全风险，以及个人隐私泄露的担忧。 成本与投资回报： 物联网系统的部署和维护成本较高，投资回报周期长。 人才短缺： 缺乏具备跨学科知识的物联网专业人才。 法律法规与伦理问题： 随着物联网的深入发展，数据所有权、责任划分等法律和伦理问题日益凸显。 第十一章：物联网的未来发展趋势 展望未来，物联网将朝着以下几个方向发展： 更强的智能化： AI与物联网的深度融合将催生更智能、更自主的系统。 更广泛的连接： 5G、Wi-Fi 6等新一代通信技术将提供更高带宽、更低延迟的连接，支持更多设备接入。 边缘计算的崛起： 将计算和存储能力推向离数据源更近的“边缘”，提高响应速度，降低网络负担。 泛在感知与数字孪生： 更多感知设备被部署，与数字孪生技术结合，实现对物理世界的全面映射与精细化管理。 行业垂直化与生态共建： 物联网将更加深入地服务于各行各业，形成更加成熟的行业解决方案和生态系统。 以人为本的体验： 物联网将更加关注用户体验，提供更加个性化、便捷化的服务。 第十二章：结论与展望 本书最后将对物联网的整体发展进行总结，并对未来进行展望。物联网不再是遥不可及的概念，而是正在深刻改变我们生活和工作方式的现实技术。理解物联网的原理、应用与发展趋势，对于把握未来科技脉搏、拥抱数字化变革具有重要的意义。本书希望能够成为读者深入了解物联网世界的有力工具，激发更多创新与实践。

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《无线传感器网络关键技术研究及应用》这个标题，恰好触动了我近来对智能城市建设的一些思考。我经常会想，如何才能更有效地利用技术来提升城市管理和居民生活水平？无线传感器网络（WSNs）无疑是其中的关键一环。我设想这本书会从多个维度来阐述WSNs的技术脉络，比如在网络架构设计上，是偏向于分层结构还是扁平化设计？在数据传输上，是侧重于传统的路由协议还是会介绍一些更高效的、面向特定应用场景的协议？我特别好奇书中会如何讨论WSNs的能源效率问题，这直接关系到网络的可持续运行。例如，是否有关于能量收集、休眠唤醒机制、以及低功耗通信技术的详细分析？另外，书中提及的“应用”，我期望能看到一些与城市治理紧密相关的案例，比如智能交通系统如何利用WSNs来优化信号灯配时、缓解交通拥堵，或者智能安防系统如何通过WSNs实现大范围的视频监控和异常事件检测。我对这些实际的部署和效益分析非常感兴趣，希望能从中获得一些关于如何构建更智慧、更宜居城市的启示。

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在书店里偶然瞥见《无线传感器网络关键技术研究及应用》这本书，它让我联想到我近期在学习的一个与智能制造相关的项目。项目里需要处理大量的实时数据，而将传感器部署在生产线上收集这些数据，并进行高效传输和处理，正是无线传感器网络大显身手的领域。我好奇这本书会如何解读“关键技术”的内涵，是侧重于低功耗通信技术，比如LPWAN（低功耗广域网）在WSNs中的应用？还是会深入讲解分布式数据处理和边缘计算，以应对海量传感器数据的挑战？我尤其关心网络拓扑的优化和自愈合能力，毕竟在复杂的工业环境中，网络的稳定性和可靠性至关重要。此外，数据安全和隐私保护在工业应用中也是不可忽视的环节，书中是否会提供有效的加密和认证方案，以及如何防止恶意攻击和数据泄露？我希望它能提供一些关于WSNs在工业物联网（IIoT）中的具体实践案例，例如在预测性维护、生产流程优化、质量控制等方面，能有详实的分析和指导，帮助我更好地理解和应用WSNs技术来提升生产效率和产品质量。

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当我看到《无线传感器网络关键技术研究及应用》这本书名时，脑海中立刻浮现出我曾接触过的医疗健康领域中的一些痛点。例如，如何实现对偏远地区病人的远程实时监测，以及如何构建一个能够长期、稳定运行的健康数据采集系统。我推测这本书会深入探讨WSNs在这些挑战面前所能提供的解决方案。我期待书中能够详尽介绍WSNs在健康监测方面的具体技术，例如生物传感器的集成、低功耗的通信技术以保证设备长时间佩戴，以及如何确保采集到的健康数据的隐私性和安全性。在“关键技术研究”部分，我希望看到关于数据融合技术，如何整合来自不同传感器的信息，以获得更全面、更准确的健康状况评估。而“应用”部分，我尤其关注那些能够直接惠及病患和医疗机构的案例，例如用于慢性病管理的远程监护系统，或者在急救场景下，能够快速部署并传输关键生命体征数据的WSNs。这本书或许能为我提供一些关于如何利用WSNs技术来改善医疗服务质量、降低医疗成本的创新思路。

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最近翻阅了一些关于前沿技术的新书，其中有一本的名字让我印象深刻：《无线传感器网络关键技术研究及应用》。虽然我还没有深入阅读这本书，但光从书名和目录来看，它似乎触及了当下非常热门且具有深远影响力的一个领域。我对无线传感器网络（WSNs）一直抱有极大的兴趣，因为它们在物联网、智能家居、环境监测、工业自动化等诸多场景中扮演着越来越重要的角色。我设想这本书会详细介绍WSNs的基本原理，比如节点的设计、通信协议栈的优化、能量管理策略、数据融合技术等等。尤其是在“关键技术研究”这部分，我期待能看到一些关于传感器节点智能化、网络鲁棒性增强、安全保障机制以及异构网络集成等方面的深入探讨。此外，“应用”部分也让我充满期待，希望能看到作者是如何将这些前沿技术落地到实际场景中的，比如在智慧农业中如何利用WSNs实现精准灌溉，在智慧城市中如何部署WSNs进行交通流量监测或环境污染检测，亦或是其在医疗健康领域的潜在应用，如远程病人监护等。这本书给我一种感觉，它不仅仅是技术的堆砌，更是对未来智能化生活的一种蓝图描绘。

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这本书的书名，《无线传感器网络关键技术研究及应用》，让我联想到自己曾经参与过的一个科研课题，当时我们正试图构建一个大规模的城市环境监测网络。从书名就能感受到，这本书应该是一份相当详尽的指南，它可能不仅仅是介绍基础知识，更重要的是提供一些深入的研究和实际应用方面的见解。我对其中的“研究”部分尤其感兴趣，不知道作者是如何分析和解决WSNs在实际部署中遇到的各种挑战的，比如传感器节点的寿命管理、数据传输的可靠性、异构网络的兼容性，以及如何应对复杂的通信环境和电磁干扰。我很好奇，书中是否会探讨一些新兴的WSNs技术，例如利用人工智能和机器学习来优化网络性能，或者在能源采集和无线充电方面有哪些突破性的进展。而“应用”部分，我期望看到一些能够激发我灵感的案例，比如在灾害预警、野生动物追踪、甚至是在空间探索中的WSNs应用，这会极大地拓展我对此技术的认知边界，并为我的未来研究方向提供新的可能性。