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題目： 基于NRF24L01的智能家居設(shè)計(jì)
姓 名： 孫 鵬 學(xué)號(hào)： 20121003920
院（系）： 自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)： 測控技術(shù)與儀器
指導(dǎo)教師： 劉 振 濤
2015 年 11 月
摘 要
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集和軍事等大規(guī)模領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，隨著自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和芯片小型化的發(fā)展，小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)越來越多的走進(jìn)人們的日常生活。作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種小規(guī)模應(yīng)用，智能家居引起了人們的廣泛關(guān)注和研究，本文以智能家居為應(yīng)用平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，稱之為無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)時(shí)性，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制以及安全防護(hù)等智能家居的基本功能。
無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)主要包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和路由協(xié)議的軟件設(shè)計(jì)兩部分。其中無線傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)采用了2.4Ghz 的無線通信芯片nRF24L01 和高性價(jià)比8位微控制器stm8s003，傳感器采用通用型空氣質(zhì)量傳感器MQ-135采集室內(nèi)空氣質(zhì)量，火焰?zhèn)鞲衅?/span>YS-17檢測室內(nèi)是否發(fā)生火災(zāi)，溫濕度傳感器DH11檢測室內(nèi)溫濕度，光敏傳感器3DU5檢測室內(nèi)光強(qiáng)，HC-SR501檢測人員進(jìn)入，可控硅BAT138控制用電器的開斷，串口轉(zhuǎn)WiFi模塊ESP8266用于將協(xié)調(diào)器采集的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；路由協(xié)議的設(shè)計(jì)采用了層次結(jié)構(gòu)的路由，分別吸取了LEACH 算法分簇的思想和PEGASIS 算法數(shù)據(jù)傳輸鏈的思想，并對其進(jìn)行融合和改進(jìn)，提出了一種應(yīng)用于智能家居的鏈簇路由協(xié)議，該協(xié)議能夠滿足智能家居對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性要求。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 無線傳感局域網(wǎng)絡(luò) 智能家居 nRF24L01
Abstract
Wireless sensor network technology in environmental monitoring, industrial data acquisition and military large-scale field has wide application, along with the automatic control, the development of network technology and chip miniaturization, small-scale wireless sensor network technology will be more and more into People's Daily life. As a small sensor network applications, smart homes has attracted wide attention and research, based on smart home application platform, we design a small-scale wireless sensor network (WSN), called local wireless sensor networks, the network has good stability, reliability and real-time performance, which can realize data acquisition, remote control and safety protection etc. The basic function of smart home.
Local area wireless sensor network design mainly includes the wireless sensor node hardware design and software design of two parts of the routing protocol. Including the design of wireless sensor nodes using the 2.4 Ghz wireless communication chip nRF24L01 and cost-effective 8-bit microcontroller stm8s003, sensor adopts universal air quality sensor MQ - 135 acquisition of indoor air quality, YS - 17 flame sensor detects whether indoor fire DH11 detection of temperature and humidity of indoor temperature and humidity, light sensor 3 du5 testing indoor light intensity, HC - SR501 inspection personnel to enter, SCR BAT138 control with electric open circuit, a serial port turn ESP8266 WiFi module is used for the transmission of the coordinator to collect the information to the network, realize remote monitoring; Routing protocol design USES hierarchical routing, respectively from the LEACH algorithm clustering data transmission chain of thoughts and PEGASIS algorithm, and carries on the integration and improvement, proposed an applied to intelligent household chain cluster routing protocol, the protocol can satisfy the smart home to the reliability of data transmission and real-time requirements.
Key words: the Internet of things intelligent household
nRF24L01 local area wireless sensor network
目 錄（宋體三號(hào)加粗居中，單倍行距，段前段后空1.5行）
第一章 ×××
1.1 ×××
1.1.1 ×××
1.1.2 ×××
1.2 ×××
1.2.1 ×××
第二章 ×××
2.1 ×××
2.2 ×××
致 謝
參考文獻(xiàn)
（注：目錄中的字體不加粗，為五號(hào)宋體+Times New Roman，單倍行距，上下不空行）
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第一章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述
早在1999 年，物聯(lián)網(wǎng)的概念就被提出，它的定義是：按照約定的協(xié)議（目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)），把信息感應(yīng)設(shè)備（紅外傳感器、激光掃描器、射頻識(shí)別、溫濕度傳感器、繼電器、定位系統(tǒng)等）與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、跟蹤、定位、監(jiān)控、管理以及安全防護(hù)的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。近年來，各國紛紛提出自己的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。2008 年底，IBM 公司提出了“智慧地球”的概念，該戰(zhàn)略的目標(biāo)是：利用傳感器網(wǎng)絡(luò)把各種物體整合起來，借助于運(yùn)算速度高達(dá)千萬億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)以及當(dāng)今比較熱門的云計(jì)算技術(shù)，人們可以更加精細(xì)動(dòng)態(tài)的管理生產(chǎn)和生活，從而達(dá)到“智慧”的狀態(tài)。我國的“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)緊扣世界科技發(fā)展的節(jié)奏，研發(fā)階段處于世界先進(jìn)水平，并成為傳感網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)制定的主要國家之一
1.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Networks）是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之一，單從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，WSN 是一種特殊的Ad-hoc 網(wǎng)絡(luò)。在一定區(qū)域內(nèi)，放置大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)按照一定規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，這樣的網(wǎng)絡(luò)就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。通過傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們能夠直接的感知客觀世界，從而極大的延展了人類認(rèn)識(shí)世界的能力。傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和用戶端，圖1-1 為其示意圖。隨機(jī)部署在一定環(huán)境區(qū)域中的眾多傳感器節(jié)點(diǎn)，按照一定的路由協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)，并將傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)通過該網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過外網(wǎng)傳輸?shù)接脩舳�，人們通過
用戶端對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理。
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀
無線傳感器節(jié)點(diǎn)體積小、成本低，可以大規(guī)模布置，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可廣泛應(yīng)用于情報(bào)偵察、物種監(jiān)測、全球變暖預(yù)警等規(guī)模較大的領(lǐng)域。
1.2.1 情報(bào)偵察
隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，未來戰(zhàn)場的情報(bào)搜集手段是這樣的：先進(jìn)的無人機(jī)在戰(zhàn)場區(qū)域上空拋灑大量傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)并自動(dòng)組網(wǎng)，豐富翔實(shí)的戰(zhàn)場情報(bào)數(shù)據(jù)就能通過傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送給指揮部。例如，地震波傳感器可以探測敵方重型戰(zhàn)車的距離和數(shù)量，特殊氣體傳感器可用來探測戰(zhàn)場有無毒氣，具有定位功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為導(dǎo)彈提供精確制導(dǎo)等等。諸如此類的應(yīng)用可以為未來的戰(zhàn)場偵察模式帶來革命性的變化。
1.2.2物種監(jiān)測
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為生物科學(xué)研究提供了很大的方便。例如，為了研究四川臥龍大熊貓的生活習(xí)性，可以在自然保護(hù)區(qū)內(nèi)大量布置帶有影像采集功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，利用無線的方式傳送大熊貓活動(dòng)的影像，這樣既排除了人為驚擾也避免了潛伏觀測的危險(xiǎn)性；又如，光線較暗且不宜放置體積較大監(jiān)測儀器的鳥巢內(nèi)，可以安放體積較小的紅外傳感器節(jié)點(diǎn)來對其監(jiān)測；此外，還可以用溫度、濕度，壓力和海拔高度等傳感器來采集生物的生存環(huán)境指標(biāo)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以改變生物研究的固有手段，使科學(xué)研究在無人值守的情況下就能得到精細(xì)化的進(jìn)行。
1.2.3全球變暖預(yù)警
當(dāng)今，溫室氣體的排放加速了全球氣候的變暖，有記錄顯示：在過去四五十年里，北極冰厚度已經(jīng)下降了40%。這是一個(gè)可怕的數(shù)字，任由其發(fā)展下去，冰山融化導(dǎo)致的海平面上升的后果將會(huì)是災(zāi)難性的。為了更好地了解地球氣候的變化，可以用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測冰山的狀態(tài)：溫度，高度，壓力，位置變化等，以此來推斷全球氣候的變化，指導(dǎo)人們進(jìn)行環(huán)境的保護(hù)、降低碳排放、新能源的開發(fā)和應(yīng)用。挪威科學(xué)家已經(jīng)開始了類似的研究。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對于生活舒適性和便利性要求的提高，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸走進(jìn)普通家庭的日常生活，而日常生活場合不需要維持大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就能滿足日常需要，我們稱這種小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)。本文將小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入家居住宅之中，提出了一種以智能家居為應(yīng)用平臺(tái)的無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制和安全防護(hù)等功能。
1.3論文的主要工作及結(jié)構(gòu)
本文將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入日常生活的應(yīng)用之中，提出了一種應(yīng)用于智能家居的無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)。首先，以無線通信芯片nRF24L01 和微控制器芯片STM8S003為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了無線傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器采用通用型空氣質(zhì)量傳感器MQ-135采集室內(nèi)空氣質(zhì)量，火焰?zhèn)鞲衅?/span>YS-17檢測室內(nèi)是否發(fā)生火災(zāi)，溫濕度傳感器DH11檢測室內(nèi)溫濕度，光敏傳感器3DU5檢測室內(nèi)光強(qiáng)，HC-SR501檢測人員進(jìn)入，可控硅BAT138控制用電器的開斷，串口轉(zhuǎn)WiFi模塊ESP8266用于將協(xié)調(diào)器采集的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；其次，對兩種經(jīng)典的層次路由協(xié)議（LEACH 路由和PEGASIS路由）進(jìn)行融合和改進(jìn)，提出了一種應(yīng)用于智能家居的鏈簇路由協(xié)議。
第一章介紹課題的背景和意義，闡述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀以及本論文的主要工作和具體組織結(jié)構(gòu)。
第二章介紹無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)，主要介紹了幾種典型的短距離無線通信技術(shù)和路由協(xié)議，并對層次路由和平面路由做了比較分析。
第三章提出總體設(shè)計(jì)方案，主要介紹了無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用平臺(tái)、系統(tǒng)功能以及硬件和路由的設(shè)計(jì)思想。
第四章詳細(xì)闡述無線傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了以nRF24L01 為基礎(chǔ)的無線通信模塊的設(shè)計(jì)和以STM8S003 為基礎(chǔ)的處理器模塊的設(shè)計(jì)，并介紹了傳感器模塊、輸入輸出模塊、電源模塊、RS232 接口以及遙控節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。
第五章詳細(xì)闡述了鏈簇路由協(xié)議的設(shè)計(jì)，首先分析了兩種經(jīng)典的分層路由協(xié)議；其次，詳細(xì)介紹了基于智能家居的鏈簇路由協(xié)議的設(shè)計(jì)過程，包括網(wǎng)絡(luò)模型、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、通信機(jī)制、路由建立和數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/span>
第六章對論文進(jìn)行總結(jié)，并對后續(xù)工作做了展望。
第二章 無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涉及多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，因此需要多種關(guān)鍵技術(shù)的支撐，如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、路由協(xié)議、時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)安全、定位技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)等，本文僅對短距離無線通信技術(shù)和路由協(xié)議進(jìn)行介紹和分析。
2.1 短距離無線通信技術(shù)
隨著通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對無線通信技術(shù)有了更多的需要，尤其是近年來“物聯(lián)網(wǎng)”概念的提出，極大的推動(dòng)了短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展。目前比較成熟的短距離無線通信技術(shù)有以下幾種：藍(lán)牙技術(shù)、無線局域網(wǎng)(Wi-Fi)、Zigbee、超寬頻(UWB)和RFID。
2.1.1藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙技術(shù)，英文名字為Bluetooth,是由愛立信等五家公司于20 世紀(jì)九十年代末開發(fā)的，該技術(shù)的目的是解決室內(nèi)短距離的無線數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙技術(shù)所用的頻段為2.4GHz的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，能達(dá)到每秒一兆比特，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2-1 所示，支持點(diǎn)對點(diǎn)通信、星型網(wǎng)絡(luò)以及混合型的網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)在辦公場所和個(gè)人數(shù)據(jù)傳輸方面有較多使用，可以實(shí)現(xiàn)PC、傳真機(jī)、打印機(jī)、手提電腦、移動(dòng)電話、無線耳機(jī)的無線連接。隨著新一代藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的推出，傳輸速率可能升高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這種高的傳輸速率可以支持多媒體數(shù)據(jù)的傳輸業(yè)務(wù)。
2.1.2Wi-Fi 技術(shù)（IEEE802.11b）
Wi-Fi 技術(shù),中文譯為無線高保真,也是一種短距離無線通信技術(shù),它屬于802.11b標(biāo)準(zhǔn)。Wi-Fi 技術(shù)的傳輸距離要比藍(lán)牙技術(shù)遠(yuǎn)的多，藍(lán)牙的通信距離在十米左右，而Wi-Fi 的傳輸距離可以達(dá)到幾百米；另外，Wi-Fi 技術(shù)的傳輸速率也較高�；谝陨咸攸c(diǎn)，Wi-Fi 技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用，市場上的很多無線路由器就是基于Wi-Fi 技術(shù)的；賓館、餐館、圖書館等場所都有Wi-Fi 熱點(diǎn)的接入，可以方便人們通過手提電腦或者手機(jī)以及其他掌上設(shè)備通過無線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。由于Wi-Fi 的輻射功率比手機(jī)的功率都要低，大量Wi-Fi 熱點(diǎn)的密集放置也不會(huì)給人體帶來危害性的輻射。
2.1.3zigbee 技術(shù)(IEEE802.15.4)
zigbee 技術(shù)，是一種基于短距離的無線通信技術(shù)，這種技術(shù)組網(wǎng)比較簡單、數(shù)據(jù)傳輸速率較低、能耗較小。該技術(shù)是建立在802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)之上的。這種短距離無線通信技術(shù)在對傳輸速率要求不高的場合中具有廣泛的應(yīng)用。zigbee 技術(shù)所搭建的網(wǎng)絡(luò)中具有兩種不同功能的設(shè)備，一種設(shè)備具有較全面的功能，它可以與所有的設(shè)備進(jìn)行通信；而另一種設(shè)備不能與所有的設(shè)備進(jìn)行通信，只能與相關(guān)的全功能設(shè)備通信，因此這種設(shè)備被稱為半功能設(shè)備。全功能設(shè)備用FFD 表示，半功能設(shè)備用RFD 表示。該技術(shù)定義了兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一種是點(diǎn)對點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一種是點(diǎn)對多點(diǎn)星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信雙方可以是全功能設(shè)備和半功能設(shè)備，也可以是全功能設(shè)備和全功能設(shè)備；點(diǎn)對多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信中心是全功能設(shè)備，從設(shè)備是半功能設(shè)備也可以是其他星型網(wǎng)絡(luò)的全功能設(shè)備，如圖2-2 所示。相對來說，點(diǎn)對點(diǎn)的結(jié)構(gòu)可以通過接力的方法來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接力傳輸，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的通信覆蓋范圍有限，所以這種結(jié)構(gòu)適用于較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，如物流和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等；星型網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于較小規(guī)模的無線通信領(lǐng)域中，如小型智能家居和PC 的外設(shè)等。
2.1.4UWB 無線通信技術(shù)
UWB——超寬帶技術(shù)，是一種短距離高速無線通信技術(shù)。該技術(shù)最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，近幾年才被批準(zhǔn)進(jìn)入民用領(lǐng)域。UWB 的特點(diǎn)就是具有極寬的帶寬，如圖2-3 所示，不同于傳統(tǒng)的正弦載波，超寬帶技術(shù)利用極短的窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，時(shí)域很窄則頻域很寬，頻率范圍可從3.1Ghz 到10.6GHz。
2.2路由協(xié)議
2.1.5RFID 技術(shù)
RFID 技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取目標(biāo)對象的相關(guān)數(shù)據(jù)，工作過程可以無人值守，適用于多種工作環(huán)境。RFID 的基本模塊由三部分組成：標(biāo)簽、閱讀器和天線，其工作原理是這樣的：閱讀器時(shí)刻發(fā)送射頻信號(hào)，裝有電磁感應(yīng)線圈的標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器所產(chǎn)生的磁場中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的能量會(huì)驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽通過天線發(fā)送出自身存儲(chǔ)的信息，閱讀器接
收到標(biāo)簽信息后，將其送至中央處理系統(tǒng)。
2.2 路由協(xié)議
路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，有能量高效、可擴(kuò)展性、魯棒性、快速收斂性的特點(diǎn)。按照最終形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無線傳感局域網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議可分為平面路由和層次路由兩大類，以下是對這兩類路由協(xié)議的介紹和分析。
2.2.1 平面路由
在平面路由協(xié)議中，所有傳感器節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，不存在級(jí)別的差異，數(shù)據(jù)的傳輸平等的在各節(jié)點(diǎn)之間傳遞，該協(xié)議的組網(wǎng)簡單，網(wǎng)絡(luò)比較可靠，適用于規(guī)模較小的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。以下介紹幾種典型的平面路由協(xié)議：SPIN、DD、Rumor。
2.2.1.1 SPIN 路由算法
SPIN 協(xié)議是一種以數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)路由協(xié)議，通過節(jié)點(diǎn)間的協(xié)商，融合相關(guān)性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)，從而減少了通信數(shù)據(jù)量，降低了功耗，提高了能量管理的有效性。
SPIN 使用三種報(bào)文數(shù)據(jù)：廣播數(shù)據(jù)、請求報(bào)文數(shù)據(jù)和原始采集數(shù)據(jù)。SPIN 工作流程如下：當(dāng)某節(jié)點(diǎn)感知到新事件發(fā)生時(shí)，就會(huì)向周圍的節(jié)點(diǎn)廣播包含有原始采集數(shù)據(jù)的報(bào)文，收到該報(bào)文的節(jié)點(diǎn)檢查對此數(shù)據(jù)是否感興趣，若感興趣則發(fā)送數(shù)據(jù)請求報(bào)文REQ，感知到事件的節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)請求報(bào)文后，給其發(fā)送原始采集數(shù)據(jù)；收到原始數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)再重復(fù)剛才節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作，像周圍發(fā)送廣播報(bào)文……其中已經(jīng)存儲(chǔ)有該原始數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)不再發(fā)送數(shù)據(jù)請求報(bào)文，流程圖如2-4 所示。其中ADV 為廣播數(shù)據(jù)，REQ 為請求發(fā)送數(shù)據(jù)，DATA 為原始采集數(shù)據(jù)。
2.2.1.2 DD 路由算法
DD 路由協(xié)議和SPIN 協(xié)議所不同的是：SPIN 的路由從感知事件發(fā)生的節(jié)點(diǎn)發(fā)起，而DD 算法則是從需要某種數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)開始，因此它是一種基于查詢的路由機(jī)制。
DD 算法的整個(gè)工作流程由三個(gè)階段組成，如圖2-5 所示。第一個(gè)階段，匯聚節(jié)點(diǎn)在全網(wǎng)廣播Interest 信息，這種廣播是周期性的，收到Interest 信息的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)此信息至網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)，興趣在轉(zhuǎn)發(fā)的同時(shí)建立了從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)的梯度場，這個(gè)階段被稱為興趣的廣播階段；梯度場建立之后，源節(jié)點(diǎn)采集到的據(jù)沿著梯度場傳遞到匯聚節(jié)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)的傳遞過程中，每條路徑的質(zhì)量都被記錄下來，其中路徑的質(zhì)量包括能耗等指標(biāo)，這些指標(biāo)被作為路徑選擇的依據(jù)，這個(gè)階段被稱為梯度建立的階段；梯度建立之后，從源節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)會(huì)有多種路徑到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，因此匯聚節(jié)點(diǎn)會(huì)收到多個(gè)相同的數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)每條路徑的質(zhì)量來選擇一條最好的傳輸路徑，以后的數(shù)據(jù)傳輸就用單條最優(yōu)路徑來完成。
2.1.1.3Rumor 路由算法
Rumor 協(xié)議，中文譯為謠傳路由，該協(xié)議借鑒了一種幾何思想，該幾何思想是這樣的：歐式平面圖上任意兩條曲線具有很大的交叉概率。謠傳路由的開始從源節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起，感知到事件發(fā)生的源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)代理消息，該代理消息由源節(jié)點(diǎn)發(fā)送出去并經(jīng)由任意路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，與此同時(shí)匯聚節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生事件查詢信息，該查詢信息也在全網(wǎng)中以任意路徑的方式轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)歐式平面圖上任意兩條曲線交叉概率很大的思想，這兩條路徑總會(huì)在某一點(diǎn)相交，當(dāng)兩條路徑相交時(shí)，源節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的路徑就建立起來了，如圖2-6 所示。歐式平面圖上任意兩條曲線的交叉幾率很大但不是一定交叉，因此該算法也存在著兩條路徑不相交的可能，如果查詢消息的路徑在較長的時(shí)間里沒有尋找到代理消息的路徑，則匯聚節(jié)點(diǎn)會(huì)采Flooding 的方式來發(fā)送查詢消息，從而加大路徑交叉的幾率。
2.2.2 層次路由
層次路由協(xié)議是相對于平面路由協(xié)議的，層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)一般以簇的形式存在，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為簇頭和簇成員兩類。簇成員負(fù)責(zé)區(qū)域發(fā)生事件的采集，簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)簇的管理和簇成員的控制，簇頭的選舉原則根據(jù)一定的算法機(jī)制完成。典型的層次路由協(xié)議具有以下幾種：
2.2.2.1LEACH 路由算法
致 謝（二號(hào)宋體加粗居中，單倍行距，段前段后空1.5行）
×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（正文宋體五號(hào)，1.25倍行距，上下不空行）
（插入分頁符）
參考文獻(xiàn)（二號(hào)宋體加粗居中，單倍行距，段前段后空1.5行）
[1]（五號(hào)宋體+Times New Roman，單倍行距，上下不空行，標(biāo)點(diǎn)格式如下示例）
[2]×××××××
[3]×××××××
[4]×××××××
[5]×××××××
[6]×××××××
說 明：
1、參考文獻(xiàn)一般要求:
（1）參考文獻(xiàn)一般應(yīng)是作者直接閱讀過、對學(xué)位論文有參考價(jià)值且發(fā)表在正式出版物上的文獻(xiàn)，除特殊情況外，一般不應(yīng)間接使用參考文獻(xiàn)；
（2）參考文獻(xiàn)應(yīng)具有權(quán)威性，要注意應(yīng)用最新的文獻(xiàn)；
（3）引用他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)或?qū)W術(shù)成果，必須列在參考文獻(xiàn)中；
（4）參考文獻(xiàn)在整個(gè)論文中按出現(xiàn)的次序列出；
2、參考文獻(xiàn)的著錄格式（其中標(biāo)點(diǎn)符號(hào)都要在全角下錄入）
期刊、專著、學(xué)位論文及英文期刊將嚴(yán)格按下列格式進(jìn)行著錄。
（1）連續(xù)出版物：［序號(hào)］作者1，作者2，作者3，等．文獻(xiàn)題名[J]．刊名，出版年份，卷號(hào)(期號(hào))：起止頁碼．如：
［1］袁慶龍，候文義．Ni-P合金鍍層組織形貌及顯微硬度研究[J]．太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，32(1)：51-53．
（2）專著：［序號(hào)］ 主要責(zé)任者．文獻(xiàn)題名[M]．出版地：出版者，出版年：頁碼．如：
［2］劉國鈞，鄭如斯．中國書的故事[M]．北京：中國青年出版社，1979：115．
（3）會(huì)議論文集：［序號(hào)］ 析出責(zé)任者．析出題名[A]．見(英文用In)：主編．論文集名[C]．(供選擇項(xiàng)：會(huì)議名，會(huì)址，開會(huì)年)出版地：出版者，出版年：起止頁碼．如：
［3］孫品一．高校學(xué)報(bào)編輯工作現(xiàn)代化特征[A]．見：中國高等學(xué)校自然科學(xué)學(xué)報(bào)研究會(huì)．科技編輯學(xué)論文集(2)[C]．北京：北京師范大學(xué)出版社，1998：10-22．
（4）專著中析出的文獻(xiàn)：［序號(hào)］ 析出責(zé)任者．析出題名[A]．見(英文用In)：專著責(zé)任者．書名[M]．出版地：出版者，出版年：起止頁碼．如：
［4］羅云．安全科學(xué)理論體系的發(fā)展及趨勢探討[A]．見：白春華，何學(xué)秋，吳宗之．21世紀(jì)安全科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢[M]．北京：科學(xué)出版社，2000：1-5．
（5）學(xué)位論文：［序號(hào)］ 主要責(zé)任者．文獻(xiàn)題名[D]．保存地：保存單位，年份：如：
［5］張和生．地質(zhì)力學(xué)系統(tǒng)理論[D]．太原：太原理工大學(xué)，1998．
（6）報(bào)告：［序號(hào)］ 主要責(zé)任者．文獻(xiàn)題名[R]．報(bào)告地：報(bào)告會(huì)主辦單位，年份：如：
［6］馮西橋．核反應(yīng)堆壓力容器的LBB分析[R]．北京：清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，1997．
（7）專利文獻(xiàn)：［序號(hào)］ 專利所有者．專利題名[P]．專利國別：專利號(hào)，發(fā)布日期：如：
［7］姜錫洲．一種溫?zé)嵬夥笏幹苽浞桨?/span>[P]．中國專利：881056078，1983-08-12．
（8）國際、國家標(biāo)準(zhǔn)：［序號(hào)］標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)．標(biāo)準(zhǔn)名稱[S]．出版地：出版者，出版年：如：
［8］GB/T 16159—1996．漢語拼音正詞法基本規(guī)則[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996．
（9）報(bào)紙文章：［序號(hào)］主要責(zé)任者．文獻(xiàn)題名[N]．報(bào)紙名，出版年，月(日)：版次．如：
［9］謝希德．創(chuàng)造學(xué)習(xí)的思路[N]．人民日報(bào)，1998，12(25)：10．
（10）電子文獻(xiàn)：［序號(hào)］ 主要責(zé)任者．電子文獻(xiàn)題名［文獻(xiàn)類型/載體類型］．：電子文獻(xiàn)的出版或可獲得地址(電子文獻(xiàn)地址用文字表述)，發(fā)表或更新日期/引用日期(任選) ：如：
［10］姚伯元．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)規(guī)范化管理與培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)[EB/OL]．：中國高等教育網(wǎng)教學(xué)研究，2005-2-2．
附：參考文獻(xiàn)著錄中的文獻(xiàn)類別代碼
普通圖書：M
會(huì)議錄：C
匯編： G
報(bào)紙：N
期刊：J
學(xué)位論文：D
報(bào)告：R
標(biāo)準(zhǔn)：S
專利：P
數(shù)據(jù)庫：DB
計(jì)算機(jī)程序：CP
電子公告：EB/OL
注：
（1）上面所列各項(xiàng)必須齊全，尤其是卷和期。
（2）專著若多次引用，可省略頁碼。
（3）英文作者名字具體是姓前名后，還是名前姓后——即縮寫在前，還是縮寫在后不做統(tǒng)一規(guī)定，但要求全文要統(tǒng)一；原文中的逗號(hào)和縮寫點(diǎn)均省去，原每個(gè)作者之間分號(hào)分隔符改用逗號(hào)。例如：Tokuyama， T.; Yoshida， N.; Matsuishi， T.; Tdklfj G. 應(yīng)為Tokuyama T， Yoshida N， Matsuishi T， et al．期刊名字一律用全稱；年卷期須齊全。
（4）對于每一篇參考文獻(xiàn)，如需另起一行才能標(biāo)注完有關(guān)內(nèi)容，則第二行開頭必須與該文獻(xiàn)序號(hào)后的文字上下對齊。
備 注:
模版中的所有紅色字體文字表示格式要求及備注，正文中按紅色字體格式要求排版，最終版要將紅色字體從正文中去掉。