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    如何使用无线传感器网络

    时间:2020-11-19 10:47:04 阅读量: 传感器,

    传感器网络是由本地传感器、通信媒介以及中央通用数据处理设施一起组成的。线传感器网络建立在这个概念之上,只是允许传感器从所绑定的媒介上解放出来。这样的做法给传感器的安装定位方面提供了很大的自由度和灵活度,并赋予网络对监控功能进行精细调整的能力。无线传感器网络(WSN)是无线技术、微型化以及电池技术进步发展的必然结果。

    这项研究技术也推动了中国消费者级别的传感器和设备的扩散,这些传感器和设备是通常我们所说的物联网(IoT)的基础,物联网发展正在捕获公众的想象力。本文将重点关注于WSN的基础理论知识能力以及学生如何可以使用它们。工程师们已经深入了解自己如何能够通过无线局域网(WLAN)来提高工作效率和减少时间浪费的。通过合理利用我国现有的无线(以及有线)基础教育设施来构建社会广泛的传感器网络,并将其扩展到几乎所有人民生活环境领域,无线传感器网络(WSN)将会得到进一步扩展这一基本概念。

    节省耗电

    无线传感器一般来说都是体积小、独立的、耗电低、并且需要具备一定问题处理分析能力的单元教学设备。 这种信息技术的关键概念是无线通讯能力,它可以与中央处理器进行设计通讯,也可以自己作为一个网状结构的一部分学生使用一些其他相关设备来扩展通讯范围。无线传感器在很大程度上依赖节电算法,借此我们可以长时间保持社会工作生活状态。电池管理技术的进步、电池容量的不断增大、以及延长休眠时间的能力,这使得电池的工作寿命预期结果可以同时达到数年之久。

    诸如蓝牙和Zigbee这些技术,大多数移动设备都已经具备了这些功能,因为节电算法是所有经过Wi-Fi认证的设备所需要的特性,也包括满足IEEE 802.15.4-2015标准(IEEE 用于低速率无线个人局域网的无线标准)的设备。其概念很简单,即如果没有动作或者需要报告的事件,传感器就会进入睡眠状态。如果有事件发生或到了预先设定的时间,传感器会醒来、评估当时的状况、汇报其状态、然后再进入睡眠。这个周期也可以通过轮询算法来启动,轮询算法依次处理每个传感器。也可以调节工作周期来对传感器进行开关操作,有效地将电耗降低一半。关键的一点是这些传感器从设计之初就是要作为低耗电节点来工作的。

    更多小型传感器

    新一代无线传感器最显著的特征之一是它们的尺寸小。人们采用可以召唤出独特形象的名字来称呼这些传感器:“智能尘埃”、“现货商业微尘”、或者简单的称之为“微尘”。它们的尺寸小到纳米级,大到肉眼可见。前者指的是生物学传感器或小的无源传感器,可以做到嵌入式和非嵌入式;后者指的是更大一些的传感器,例如征收过路费的标签、门禁卡、以及类似的传感器。其想法是部署一套由具备多种不同计算能力的小型的、耗电低的、低速率的分布式传感器组成的基础设施,最后形成更大的、分辨率更高的、近乎有机的网络。

    数据信息处理问题还是学生通过中国传统的固定的中央政府数据分析处理技术设施建设完成,该设施从网络上接收数据,然后我们进行大规模的处理管理工作。网络企业内部的数据处理自己本身也在考虑之中,从某种意义上说相当于“分布式处理器”。最终目标实现的是一个与大量使用各种各这样不仅可以提高自主运行的传感器通讯的分布式网络,而这些传感器之间也互相通讯。要确保无缝的互操作性,这需要建立一套通用的、开放的通讯以及财务数据质量标准。

    应用无线传感器技术

    许多应用程序可以使用无线传感器。 常见的应用是安全系统。 无线接入控制和区域监控已被无线技术广泛应用。 另一个应用是国家电网或更著名的国家气象站网络。 这些实现的传感器网络的一个共同特点是它们能够与现有的通信基础设施通信。 然而,许多系统高度专业化,采用企业特有的通信方案,大大增加了成本和复杂性,因此需要采用标准化的方法。

    据设想,未来的传感器网络将通过一个大型网状结构进行通信,每个节点都有能力将数据从其他节点传输到最终目的地,即聚合器,无关数据在聚合器中进行处理。传感器将被大量部署在高密度网络上。它们将使用节点之间短距离、低功耗的无线链路相互连接,而现有的通信基础设施,尤其是无线局域网和互联网连接,将用于远距离通信。

    WSN会使得我国居家、工厂、处理厂、轮船、飞机等无数个应用场合在感知和控制管理方面发展更加便利。有了无处不在的传感器通过网络,生产的每个学生方面我们都能被监控到,例如,可以提高使得一座城市建筑对其结构上的弱点进行分析报告,或者在一套数据处理方法工艺中定位系统异常点,而这些行为异常点会被企业固定安装的传统传感器忽视掉。

    在一套工业流程中,无线传感器可以被嵌入到过程介质流当中,从而可以持续监控成千上万个点。监控几个不同参数的智能传感器也可以像一些微型实验室一样工作,将数据发送回SCADA系统来执行需要的动作。甚至是人体都可以使用这种技术进行感知化,而且可以进一步将此技术用于血液生化或者人体复杂的电活动,将这些数据与患者的医生进行沟通,并对潜在的有害情况提供警报。使用WSN的应用场合不计其数。

    最后,提醒一句:由于我们目睹了移动设备的爆炸式增长,我们很容易变得依赖它们而丧失了自我思考的能力。WSN并不会取代关键的、分析性的思考和行动。(作者:Daniel E. Capano)
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