无线传感器网络在地震监测中的应用.doc

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1、.无线传感器网络在地震监测中的应用摘要针对传统有线网络难以有效进行地震监测的问题，本文设计了基于无线传感器网络的地震监测系统。分析了该监测系统的结构，介绍了所设计的地震监测系统节点硬件组成、适合的路由协议和MAC层协议以及通信方式。适应复杂多变的环境，监测各种有线网络无法有效监测的地区，实现灾难预警与救助。关键词：无线传感器网络地震监测路由协议MAC层协议1、绪论地震监测是防震减灾、地震科学研究的必要技术基础，目前，国内外的地震监测系统仍处于初级阶段，不能满足地震预警的要求，存在漏报、误报、迟报现象，例如监测台网密度低、监测数据精度低、信息不丰富、数据传输速度慢、成本高等。通过使用由

2、大量互连的微型传感器节点组成的传感器网络，可以对不同环境进行不间断的高精度数据搜集。采用低功耗的无线通信模块和无线通信协议可以使传感器网络的生命期延续很长时间。保证了传感器网络的实用性。无线传感器网络相对于传统的网络，其最明显的特色可以用六个字来概括即：“自组织，自愈合”。这些特点使得无线传感器网络能够适应复杂多变的环境，去监测人力难以到达的恶劣环境地区。无线传感器网络节点体积小巧,不需现场拉线供电，非常方便在应急情况下进行灵活部署监测并预测地质灾害的发生情况。2、传感器节点设计无线传感器网络是最近几年兴起的技术，在地震监测方面的应用研究也刚刚开始。本文以无线传感器网络技术为基础，结

3、合GPRS通信技术，实现对地震监测区域的远程实时监测，并通过对采集数据的分析和处理，实现对所监测区域的预警预报。教育资料.传感器节点是网络的基本单元，承担着计算、存储、通信以及传感或执行任务，在本地震监测系统中主要实现横波、纵波、面加速度、地理位置、平面位移等地震相关参量的采集和无线收发等功能。无线传感器节点主要功能是对网络覆盖区域情况进行动态监测，并通过射频通信的方式，将数据传输至网关。根据实际应用要求，传感器节点主要由四部分组成：数据采集模块、存储模块和数据控制、无线通信模块和能量供应模块。其中，数据采集模块主要是对监测区域内信息进行采集和数据的转换，处理器模块主要负责对整个传感

4、器的节点进行控制操作，处理、存储节点自身传送过来的数据和由其他节点传送过来的数据，无线通信模块主要是负责与其它传感器节点或者基站进行无线的通信、交流和交换控制信息，以及接收和转发采集来的数据，能量供应模块主要是为传感器节点提供正常工作所需的能量，能够保证系统的正常有效的运行，一般使用的是微型电池。地震检波器是用于地质勘探和工程测量的专用传感器，是一种将地面振动转变为电信号的传感器，能把地震波引起的地面震动转换成电信号，经过模/数转换器转换成二进制数据、进行数据组织、存储、运算处理。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，典型应用在手机、笔记本电脑、步程计和运动检测等。本设计采用F

5、reescale公司的MMA7455L来实现地震检波器测试仪的设计，其具有信号调理、温度补偿、自测，以及可配置到检测0g或脉冲检测快速运动等功能，产品具有功耗低、精度高、速度快的特点。教育资料.3、路由协议3、1地震监测中的路由协议的要求①网络规模大，分布范围广，对网络节能性要求高。地震监测的无线传感器网络分布范围非常广，而且地形环境复杂，节点电池的更换或能量的补给几乎是不可能的，因此网络及网络中的节点应尽量减少能量消耗，以延长自身的寿命，能源的高效使用成为路由协议设计的首要目标。②地震发生的概率非常低，而且地震的发生具有随机性，是不可预测的，因此传统的时间周期性传递监测数据的路由协

6、议不太合适，这里需要的是事件驱动型传感器网络。地震未发生时，只需要周期性地传输少量的无线传感器网络健康状况数据，只有地震发生时才需要传输大量的关键数据。同时地震发生时，监测数据的传输对及时性、可靠性有一定的要求，大量的监测数据需要及时、可靠地传输到监控中心。③地震监测的无线传感器网络节点会由于能量耗尽或地震破坏等环境因素造成失效减少，或者也会补充一些传感器节点来弥补失效节点、增加监测精度等，从而使网络的拓扑结构随之也动态变化。这就要求无线传感器网络有较强的自组织性，能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。3.2路由协议的选择及原因根据地震实时发生的特性，我们选择了APTEEN协议，APT

7、EEN(AdaptivePeriodicThreshold-sensitiveEnergyEfficientsensorNetworkprotocol)是一种混合协议，兼有主动和响应两种类型的数据传输模式，可以根据用户需要和应用类型来设定TEEN协议的周朝性和软、硬门限的值，既可以周期性采集地震波转换成的电压信号又可以对地震做出快速响应。APTEEN随着簇首节点的确定，簇首节点向簇内所有节点广播属性，教育资料.阀值，调度方式计数时间。APTEEN为每一个传