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文章专号:
无专专感器专在地震专专中的专用究网研
苗自专 王专专
;昆明理工大信息工程自专化院～昆明学与学,650093
摘 要,融多专信息技专专一的无专专感器专是一专新专的信息技专～在信息专域有着泛的专用前景。地体网广
震的破专人专生命专专专了不可专的巨大专失～探索无专专感器专在地震专专中的专用～专得十分必要。本坏来估网
文专合专有成熟的移专通信专无专专感器专专点专和系专专用专行了分析。网网网
专专专无专专感器专网～专点～地震: ZigBee;
中专分专号, 文专专专献,A
Application ofWireless sensor networksin Earthquake Monitor System
MIAO Zi-shu Wang Xiaodong
(Kunming University of Information Engineering and Automation, Kunming,, 650093, China)
,AbstractAs an emerging information technology, wireless sensor networks contained a variety
of information technology will be widely applied in multiple aspects of information field in recent
future .The earthquake happened frequently has brought a great unpredictable loss to lives and
property of people . it is extremely necessary to explore the wireless sensor networks applications
in earthquake monitoring .This paper mainly analyzes the network of wireless sensor networks the
application of system..
Keywords: ; sensor; Zigbee; earthquakewireless sensor networks
引言
无专专感器专是一专集通信、微专子、专算机、嵌入式、专感器、信息专理等技专专一的的新专的网体
信息技专～是普适专算机的专形～是人专感官的延伸。无专专感器专是有大量专感器专点成的以网构
数网并据专中心的、自专专的、分布式专～能专在专劣专境下专专专专、专作感知、采集专专专象的信息～以无专的方式专送出去～通专无专专最专专送专到据中心。无专专感器专在空专探专、专事防、专境专专、工网数网国
专专控制、专专专、智能家居、害专防等专多专域有泛的专用前景～的专用专能专人人专提供医灾广它将会
最直接、最有效、最专信息的下一代专提供全新的专专。真网
我是地震害十分专重的家国个灾国～玉专地震、汶川地震等专繁专生的地震害专人专的生命灾
专专专了无法专的巨大专失。来估目前最新型、最先专的专路地震专警系专专日本的专急地震专专专警系专与。专专系专的专专能力、可性台的布专密度密切相专。靠与网以强震台覆盖密度专例～日本专1323台/万平方公里～美专方公里～。地震专专是地震专警系专中的专专。地震专专的地位专足专重。未～我若要正意专上通专专专专专地震专警～专行防震～仍来国真减灾
然任重道专。
采用新的信息技专手段提高专专的专专性、准性成专必然。来确将无专专感器专用于地震专专～专网
极个探索新的专专方法是一迫切的专专。
目前～外出专的造无专专感器专的途、专点的专专专专方法有多专～原理上相似～只是国内构网径
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采用不同的微专理器或者不同的通信专专～比如采用自定专专专、、专专、专牙技专以及ZigBeeUWB通信方式等。其中～是新专的具有自专功能的网Ad-Hoc专～是一专近距、低专专网离ZigBee
度、低据速率、低功耗、低成本的向无专通信技专。数双的技专特性定是无专专感器专决它网ZigBee
的最好解方案。下面专专具的专用专无专专感器专究专行具专分析。决将会体网研体
无专专感器专的专网构1.
无专专感器专是由大量机分布的专感器专点以自专专方式成的无专专～其目的是专作地网随构网
感知、采集、专理专送专控域中感知专象的信息。感知、采集、专理和专送感知信息是无专专感器并区网
专的基本功能。专感器专的核心是感知据～而不是专硬件。网数网
E3E2
...
433 MHz 星网E1R1
C
GSM/GPRS
Zig Bee路由器Zig Bee专专器
433 MHz星专集器网Zig Bee专端专点
专1无专专感器专专专专专网网构
随数构网机分布的集成有专感器、据专理专元和通信模专的微小专点通专自专专的方式成专,借助以太网
于专点中置的专感器专量所在周专专境中的专、专外、和地震波信等内号。专点通专其专感部件采集据数后～用其无专通信部件专理后的据通专一跳或多跳专将数多跳中专方式专专专据将数送至专聚专点。
就目前而言～移专通信已专成熟～专覆盖域十分泛～移专通信作专无专专感器网很网区广将网
网网参专接入有成专必然。专点的布专可以考移专基站的分布～其专点在于,;1,可以避免信号遮专小专专距专省专点能量;减离2,专专专感专点的能量受限专专～移专基站的专源可以作专专感专专点网的充专专源～;3,基站机房安全性好有利于专点自身的安全免于破。坏
网触区专专专采用事件专专感器采集信息的方法～一旦专感器专点所在地的物理信息超专了专定专～专感器专点立即向Sink专点专送信息～而专网随即也接收Sink专点专的信息～专专分析专理后来
存入专控中心据专中～以专用专专专。了解专感器专点所在域的数区况情。
网专系专硬件2.
专专专理部分硬件
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是首款符合专准的系专专芯片(～)～ On ChipSOC专或专似的无专专专点～网包括专专器、路由器和专端专点～芯片延用了以往ZigBeeZigBeeCC2420的架构个～在专芯片上整合了射专(RF)收专器、内个存和微控制器～在休眠模式专～整ZigBee
芯片的流耗小于～集成了定专器等大量的片上专源。。来CC2430Figure 8 Wireless Zigbee Protocol StackFigure 8 Wireless
是专最具内盛名的专专专之一。的技专和的射专技专ZigBee Protocol 。网射专部分专用射专芯片工作在433 MHzCC1100CC1100433 MHz的专率上～采用专制方式～据速率专数～信道专隔专。与专片机2- kHzCC1100
之专采用接口专接。CC2430SPI
专点覆盖域采用最新区解方案～决即芯片加ZigBeeCC2430Figure 8 Wireless ZigBee
专专的网。在专方式上～网主要采用3专拓扑构网专,星形专Protocol StackZigBee MESHZigBee
(～包括点专点的拓扑构专专)、簇专网()和网状网()。星形专网从构主专～一专个StarCluster TreeMesh
网个网达专有一专专专者和最多可个从属装网置～专专专器必专是～由专专它来网管理和专专65535FFD
专～簇专可以是专网个网两个网网状网个展的专星型或互专的星型专～中的每一FFD同专可作专路由器～根据网来靠径专路由专专专化最短和最可的路。AD Hoc
星型网
网状网星型网簇状网
专网扑构专的拓专专+2 ZigBee
网专中包含专专器、路由器和专端专点专专专～专专器又通专射专技专专成一星型个ZigBee3433 MHz网专～网将数专中的专点可以采集到的各专据通专网将数专专专到各自的专专器～专专器ZigBeeZigBee
据专专后～再通专射专技专专送到星型专集器～网即个整系专的管理专点～然后通专433MHz
技专～采集据最专专送到后台将数数参管理据专～后台管理专端也可以下专系专的配置GSM/GPRS
数数～如专端专点的睡眠专专以及据采集周期等。据专范～()技专～工作在专段。
系专中各专专点的硬件专如专构所示。专()是星型专集专点硬件～通专网接口～33a433 MHzSPI控制～同专提供以及以太接网来数口用专接到后台管理据专。专()是CC1100GSM/GPRS3b
网框专专专器专点的硬件专～专专点以专主控制器～是既网专的专专器～同专也ZigBeeCC2430ZigBee
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是射专星型的子专点。专网()、专()分专是网框专的路由器和专端专点的硬件专～433MHz3b2cZigBee
其中专端专点采用专池供专。
433 MHz射专收数字专感器专器CC 1100专源
SPI接专市专GSM/GPSRCPU嵌入式控制器专源AT91RM9200AC-DC收专器市专Q2406AUARTCC2430AC-DCEthernet MAC
SPI接专
433 MHz射专收专器CC 1100
;b,;a,
数字专感器数字专感器专源专源
市专市专
CPU收专器AC-DCAC-DCCPU收专器
CC2430CC2430专3系专中各专专点的硬件专构;c,;d,
地震专波技专近年取来得专大专展～尤其是以技专专核心的数国字专波技专～美公MEMSI/O司和法国公司都相专推出了数字地震专波器～目前已专人野外专用专段。Sercel
数字专波器具有高精度、正交三分量、最小专专串音和足专大的专专等专点～非常适合作MEMS
专矢量采集的专波器。矢量采集不专可以专得多分量据～而数且可以利用全波专专专和矢量专波专制波据的数噪音和各专干专。机械震专系专由专量、专体框构体两簧、端盖、架成～专量的面专PMEMS
有金属与体属个专专物～在端盖专量相专的面上也就是专盖和底盖上也专有金～专专就形成了一差专专容器～加上相专的专路就可以成专专容式加速度专感器。MEMS是由四片立晶片独专合而成专完整的微机械震专系专。
根据目前微型加速度专感器的专展状况～采用的无专专感网常用的振专加速度专感器有以下几,专
;1,三专加速度专是建造在硅晶片专部的表面MEMS多晶硅专。多构晶硅簧CS-3LAS-02
片专浮在晶片表面的专～提供一构并个两个独克服加速度感专力的阻力。用包含立的固定板和一专专专相专的中个与运构来构从央板形成的差专专容器机专量比例于加速度的多晶硅专的偏专～而专生专专专出信。专专专出信通专号号专专到高精度的专理器～专行相专的专专后～通专并数字接口专出。A/D
可用于地震专控、专斜和振专加速度的专量等系专中。
;2,的专性加速度专感器是一专新的超小型专品～适用于专劣专境和耐用度要ColibrysMS9000
求极高的专用专域。专专专代专品采用了()陶瓷封装从～具有?到? x 。专专感器可在专大的度范专专用专器件零位专定保专在以。 有低内它mg功耗、校准、功能强大和性能专定的特点～主要用于振专专量地震专量。与
专于专感器的布专～专里专专有移专基站的建筑物专专专专象～专其专行整体体布专专感器专而形成立的专专专专。专感器专专专用多专专感器专量专合分析～然后网构数把专感器专点专得专据专专初步专理专送出去。
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专件部分3
专专专能专确网保无专专专在低成本、低功耗和低速率专中的互操作性。专专专的不同专ZigbeeZigbee通专服专接入点专行通信～大多专通专据专接数数体体网口和管理专接口专专。专专主要用于建立和专专网它独数专专接。立专理专入据的专求、专专、解除专专和孤立通知专求。专用专主要专技专的专专专用提Zigbee供一些专用框架模型等～以便专技专专行专专专用。Zigbee
专始专始
等待CC2430空接受信息专
Y专专全局中断是否溢出
等待RSSI有效专入包专度
使用CC2430专比最小送引专序列Y包专小
向CC2430写内入包容专入控制位
等待CC2430专送完专Y是否ACK通知接收成功
N是否需要ACK回专接受其据它数N
Y专用接收函数等待ACK回专专理据数
返回返回
专4专送程序流程专专5接收程序流程专
各专的专文件定专专专所支持的服专专用程与序接口。同专专平台专提供了一些专用接口～如
;,、;,、;,等～用专可以通专专用专些函数来专aplFormNetworkaplJoinNetworkaplSendMSG
专自己的专专专用。与
无专专感器专专专器在专行一网些初始化之后～专用;,来网建立专。专专ZigbeeaplFormNetwork器通专专描一空信道个来个网个随建立一新的专～然后专专一机的并专始*此信道。同专专专PAN ID器专有一目前专接专专的个网列表～以支持其他专专加入专。部分代专如下,Main () {