無線傳感器工作原理:什么是無線傳感器,無線傳感器的應用,無線傳感器的工作原理

2022/03/20 21:33 · 傳感器知識資訊 ·  · 無線傳感器工作原理:什么是無線傳感器,無線傳感器的應用,無線傳感器的工作原理已關閉評論
摘要:

無線傳感器工作原理:什么是無線傳感器,無線傳感器的應用,無線傳感器的工作原理什么是無線傳感器?無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內,在工作時它將由電池或振動發電機提供電源,構成無線傳感器網絡節點,由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的微型節點,通過自組織的方式構成網絡。它可以采集設備的數字信號通過無線傳感器網絡傳輸

無線傳感器工作原理:什么是無線傳感器,無線傳感器的應用,無線傳感器的工作原理  第1張

無線傳感器工作原理:什么是無線傳感器,無線傳感器的應用,無線傳感器的工作原理

  什么是無線傳感器?
  無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內,在工作時它將由電池或振動發電機提供電源,構成無線傳感器網絡節點,由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的微型節點,通過自組織的方式構成網絡。
  它可以采集設備的數字信號通過無線傳感器網絡傳輸到監控中心的無線網關,直接送入計算機,進行分析處理。如果需要,無線傳感器也可以實時傳輸采集的整個時間歷程信號。

  監控中心也可以通過網關把控制、參數設置等信息無線傳輸給節點。數據調理采集處理模塊把傳感器輸出的微弱信號經過放大,濾波等調理電路后,送到模數轉換器,轉變為數字信號,送到主處理器進行數字信號處理,計算出傳感器的有效值,位移值等。
  無線傳感器的工作原理:
  WSN一般都包括一臺主機或者“網關”,其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成,被壓縮后,直接傳輸給網關,或者如果有要求,也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。
  之后,網關保證該數據是系統的輸入數據。

  每個無線傳感器都被看作一個節點,擁有無線通信能力,同時還具有一定的信號處理與網絡數據的智能。
  根據應用的類型,每個節點都可以有一個指定的地址。下圖顯示了某個節點的通用結構圖。它一般會包括一個傳感裝置、一個數據處理微控制器,以及一個無線連接RF模塊。根據不同的網絡定義,RF模塊可以起到一個簡單發射器或者收發器(TX/RX)的作用。
  進行節點設計時,注意電流消耗和處理能力非常的重要。微控制器的內存非常依賴于所使用的軟件棧。
  無線傳感器的在哪些方面廣泛應用:
  傳感器節點可以連續不斷地進行數據采集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制,傳感器節點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊,能夠廣泛應用于環境監測和預報、健康護理、智能家居、建筑物狀態監控、復雜機械監控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理,以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。隨著無線傳感器網絡的深人研究和廣泛應用,無線傳感器網絡逐漸深入到人類生活的各個領域而受到業內人士的重視。

  在生態環境監測和預報中的應用
  在環境監測和預報方面,無線傳感器網絡可用于監視農作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環境和遷移狀況、無線土壤生態學、大面積的地表監測等,可用于行星探測、氣象和地理研究、洪水監測等?;跓o線傳感器網絡,可以通過數種傳感器來監測降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預測山洪爆發描述生態多樣性,從而進行動物棲息地生態監測。還可以通過跟蹤鳥類、小型動物和昆蟲進行種群復雜度的研究等。
  隨著人們對環境的日益關注,環境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統方式采集原始數據是一件困難的工作。無線傳感器網絡為野外隨機性的研究數據獲取提供了方便,特別是如下幾方面:將幾百萬個傳感器散布于森林中,能夠為森林火災地點的判定提供最快的信息;傳感器網絡能提供遭受化學污染的位置及測定化學污染源,不需要人工冒險進入受污染區;判定降雨情況,為防洪抗旱提供準確信息;實時監測空氣污染、水污染以及土壤污染;監測海洋、大氣和土壤的成分。

  Crossbow的MEP系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網絡,主要用來進行環境參數的檢測。該系統包括了2個MEP410環境傳感器節點,4個MEP510濕度/溫度傳感器。溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類,前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸,來敏感被測物體溫度的變化,而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離,檢測從待測物體放射出的紅外線,從而達到測溫的目的。傳統的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導體溫度傳感器都是將溫度值經過一定的接口電路轉換后輸出模擬電壓或電流信號,利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。而將模擬溫度傳感器與數字轉換接口電路集成在一起,就成為具有數字輸出能力的數字溫度傳感器。隨著半導體技術的迅猛發展,半導體溫度傳感器與相應的轉換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起,形成了功能強大、精確、價廉的數字溫度傳感器。
  在交通管理中的應用
  在交通管理中利用安裝在道路兩側的無線傳感網絡系統,可以實時監測路面狀況、積水狀況以及公路的噪音、粉塵、氣體等參數,達到道路保護、環境保護和行人健康保護的目的。
  1995年,美國交通部提出了“國家智能交通系統項目規劃”,預計到2025年全面投入使用。這種新型系統將有效地使用傳感器網絡進行交通管理,不僅可以使汽車按照一定的速度行駛、前后車距自動地保持一定的距離,而且還可以提供有關道路堵塞的最新消息,推薦最佳行車路線以及提醒駕駛員避免交通事故等。
  由于該系統將應用大量的傳感器與各種車輛保持聯系,人們可以利用計算機來監視每一輛汽車的運行狀況,如制動質量、發動機調速時間等。根據具體情況,計算機可以自動進行調整,使車輛保持在高效低耗的最佳運行狀態,并就潛在的故障發出警告,或直接與事故搶救中心取得聯系。目前在美國的賓西法尼亞州的匹茲堡市就已經建成有這樣的交通信息系統,并且通過電臺等媒體附帶產生了一定商業價值。

  道路兩側的傳感器結點可以實時監測道路破損、路面不平等情況,在暴雨時可以監測路面積水情況,并將這些數據通過無線傳感網絡實時的發送到相關部門,便于相關部門對道路進行檢修或者發布道路積水警報及進行險情排除等工作。道路兩側的傳感器結點還可以實時監測公路附近的環境狀況,例如噪音、粉塵及有毒氣體濃度等參數,并通過無線傳感網絡系統將這些數據實時發送出去,便于有關部門對道路情況進行監測。Senera的系統,可用于監測橋梁、高架橋、高速公路等道路環境。對許多老舊的橋梁,橋墩長期受到水流的沖刷,傳感器能放置在橋墩底部用以感測橋墩結構;也可放置在橋梁兩側或底部,搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等,能減少斷橋所造成生命財產的損失。在舊金山,200個聯網微塵已被部署在金門大橋,這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離——可以精確到在強風中為幾英尺。當微塵檢測出移動距離時,它將把該信息通過微型計算機網絡傳遞出去,信息最后到達一臺更強大的計算機進行數據分析,任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數都可能預示著大橋存在安全隱患,系統將根據這一信息通知工程師對其進行修繕,以確保橋梁在遭受地震或其他自然災害時仍保持完好無損。
  智能交通系統(ITS) 是在傳統的交通體系的基礎上發展起來的新型交通系統,它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域,并將“人-車-路-環境”有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術,將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節能和環保等問題,同時還可以提高交通工作效率。因此,將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年來的研究熱點。智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段,用來監測路面與路口各個方向上的車流量、車速等信息。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器來采集車輛和路面信息,然后由策略控制子系統根據設定的目標,并運用計算方法計算出最佳方案,同時輸出控制信號給執行子系統,以引導和控制車輛的通行,從而達到預設的目標。無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。
  在醫療系統和健康護理中的應用
  當前很多國家都面臨著人口老齡化的問題,我國老齡化速度更居全球之首。中國60歲以上的老年人已經達到1.6億,約占總人口的12%,80歲以上的老年人達1805萬,約占老年人口的總數11.29%。一對夫婦贍養四位老人、生育一個子女的家庭大量出現,使贍養老人的壓力進一步加大?!翱粘怖先恕痹诟鞔蟪鞘衅骄壤堰_30%以上,個別大中城市甚至已超過50%。這對于中國傳統的家庭養老方式提出了嚴峻挑戰。
  無線傳感網技術通過連續監測提供豐富的背景資料并做預警響應,不僅有望解決這一問題還可大大提高醫療的質量和效率。無線傳感網集合了微電子技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信和分布式信息處理等技術,能夠通過各類集成化的微型傳感器協同完成對各種環境或監測對象的信息的實時監測、感知和采集。是當前在國際上備受關注的,涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點之一。

  近年來,無線傳感器網絡在醫療系統和健康護理方面已有很多應用,例如,監測人體的各種生理數據,跟蹤和監控醫院中醫生和患者的行動,以及醫院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器結點,例如心率和血壓監測設備,醫生就可以隨時了解被監護病人的病情,在發現異常情況時能夠迅速搶救。羅切斯特大學的一項研究表明,這些計算機甚至可以用于醫療研究??茖W家使用無線傳感器創建了一個 “智能醫療之家”,即一個5間房的公寓住宅,在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品?!爸悄茚t療之家”使用微塵來測量居住者的重要征兆(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器,可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理,而且可以減輕護理人員的負擔,提高護理質量。利用傳感器網絡長時間的收集人的生理數據,可以加快研制新藥品的過程,而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外,在藥物管理等諸多方面,它也有新穎而獨特的應用。
  在信息家電設備中的應用
  無線傳感器網絡的逐漸普及,促進了信息家電、網絡技術的快速發展,家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展,基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。
  在家電中嵌入傳感器結點,通過無線網絡與互聯網連接在一起,將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環境。利用遠程監控系統可實現對家電的遠程遙控,也可以通過圖像傳感設備隨時監控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園,監測兒童的早期教育環境,以及跟蹤兒童的活動軌跡。
  無線傳感器網絡利用現有的因特網、移動通信網和電話網將室內環境參數、家電設備運行狀態等信息告知住戶,使住戶能夠及時了解家居內部情況,并對家電設備進行遠程監控,實現家庭內部和外界的信息傳遞,無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方通過瀏覽器監控家中的水表、電表、煤氣表、電器熱水器、空調、電飯煲等,安防系統煤氣泄露報警系統、外人侵入預警系統等,而且可通過瀏覽器設置命令,對家電設備遠程控制。無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節點組成每個節點,對一種設備進行監控,從而形成一個無線傳感器網絡,通過網關接入因特網系統,采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統模型。傳感器節點在網絡中負責數據采集和數據中轉節點的數據采集,模塊采集戶內的環境數據,如溫度、濕度等,由通信路由協議直接或間接地將數據傳輸給遠方的網關節點。

  目前,國內外主要研究無線傳感器網絡節點的低功耗硬件平臺設計和拓撲控制、網絡協議、定位技術等。以檢測光線強度的傳感器為例,實現了一個無線傳感器網絡,根據傳感器所檢測的光線強弱來關閉或開啟指示燈。在無線傳感器網絡中,普通節點將它采集的光強數據發送給網絡協調器,網絡協調器將含有控制變量的數據幀發送給帶有指示燈接點的同時,還可以通過串口將光強度數據傳送給計算機。通過安裝存計算機上的后臺軟件,可以看出光強度信號的變化。通過遮蓋光強傳感器可以改變采集到的光強數據,當光強度比較低時曲線下降,反之曲線上升。這種傳感器網絡綜合了嵌入式技術、傳感器技術、短程無線通信技術,有著廣泛的應用。該系統不需要對現場結構進行改動,不需要原先任何固定網絡的支持,能夠快速布置,方便調整,并且具有很好的可維護性和拓展性。
  在農業領域的應用
  農業是無線傳感器網路使用的另一個重要領域。為了研究這種可能性,英特爾率先在俄勒岡州建立了第一個無線葡糖園。傳感器被分布在葡萄園的每個角落,每隔一分鐘檢測一次土壤溫度,以確保葡萄可以健康生長,進而獲得大豐收。以后,研究人員將實施一種系統,用于監視每一傳感器區域的溫度,或該地區有害物的數量。他們甚至計劃在家畜(如狗)上使用傳感器,以便可以在巡邏時搜集必要信息。這些信息將有助于開展有效的灌溉和噴灑農藥,進而降低成本和確保農場獲得高效益。
  據媒體報道,國家科技支撐計劃項目“西北優勢農作物生產精準管理系統”實施以來,主要針對西部地區優勢農產品蘋果、獼猴桃、丹參和甜瓜、番茄等主要農作物,以及西部干旱少雨的生態環境特點開展專項技術研究、系統集成與典型應用示范,成功將無線傳感器網絡技術成功應用于精細農業生產中。這個實時采集作物生長環境的傳感網先進技術應用農業生產,為發展現代農業提供了新的技術支撐。在項目實施中,承擔單位之一的西北工業大學利用在傳感器網絡技術,開發出可實時采集大氣溫濕度、CO2濃度、土壤溫濕度的傳感器網絡節點。
  系統由感知節點、匯聚節點、通信服務器、基于WEB 的監控中心、農業專家系統、交互式農戶生產指導平臺組成。系統已應用于安塞、楊凌、閻良日光溫室的番茄、甜瓜等設施作物,洛川蘋果、周至獼猴桃、商洛丹參。眾多的感知節點實時采集作物生長環境信息,以自組織網絡形式將信息發送到匯聚節點,由匯聚節點通過GPRS上傳到互聯網上的實時數據庫中。農業專家系統分析處理相關數據,產生生產指導建議,并以短消息方式通知農戶。系統還可遠程控制溫室的滴灌、通風等設備,按照專家系統的建議實行溫度、水分等自動化管理操作。西北農林科技大學面向西部優勢農產品精準化生產需求和西北地區主要農業設施環境特點,研究以蘋果、獼猴桃、甜瓜、番茄、丹參為代表的西部優勢農作物的生長發育模擬模型及精準的量化管理指標,已建立了以上各作物的生長發育、產量及品質數據庫。

  針對優質果業和中草藥精準管理,建立了生產地氣候數據生成模擬模型、以溫度、光照為主要驅動因子的發育進程模擬模型,丹參主莖葉齡動態發育模型、丹參光合生產與干物質積累模型。通過技術組裝配套,開發出6套主要作物精準化管理技術規范,建立蔬菜、蘋果、獼猴桃、丹參等6個示范基地。通過精準化育苗和水肥管理,生產效益提高11%,蘋果精準化示范園較常規果園產量提高12%,優質果率提高8%,降低投資17%,每畝合計增加效益1215元;獼猴桃精準化示范園產量提高15%,優質果率提高 10%,降低投資16%,每畝合計增效1500元。相關技術已輻射2萬余畝,已累計增加效益7000多萬元。
  我國是一個農業大國,農作物的優質高產對國家的經濟發展意義重大。在目前農業自然資源不斷減少,生態環境惡化趨勢沒有扭轉的情況下,農業想要進一步發展,就必須要求農業轉變增長方式,推動農業發展的現代化、信息化。傳感器網絡的出現為農業各領域的信息采集與處理提供了新的思路和有力手段。借助這種技術手段,能夠實時提供土壤溫濕度、空氣變更、酸堿度、二氧化碳濃度,動植物病蟲害信息、生長信息,農作物灌溉情況等,這些信息幫助人們及時發現農業生產中的問題,便農業有可能漸漸地從以人為中心,轉向以信息和軟件為中心的生產模式。隨著無線傳感器網絡的不斷發展,國內外在該領域已經初步推出相關產品并得到示范應用。
  在建筑物狀態監控中的應用
  建筑物狀態監控是指利用傳感器網絡來監控建筑物的安全狀態。由于建筑物不斷進行修補,可能會存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動可能不會帶來看得見的損壞,但是也許會在支柱上產生潛在的裂縫,這個裂縫可能會在下一次地震中導致建筑物倒塌。用傳統方法檢查往往需要將大樓關閉數月,而安裝傳感器網絡的智能建筑可以告訴管理部門它們的狀態信息,并自動按照優先級進行一系列自我修復工作。
  未來的各種摩天大樓可能都會裝備這類裝置,從而建筑物可自動告訴人們當前是否安全、穩固程度如何等信息。隨著社會的不斷進步,安全生產的概念已經深入人心,人們對安全生產的要求也越來越高。在事故多發的建筑行業,如何保證施工人員的人身安全,以及工地的建筑材料、設備等財產的保全是施工單位關心的頭等大事。任何一個建筑工地都有大量的腳手架,電纜等設施和建筑材料,這些東西由于價值不菲,運輸方便,成了被偷盜的對象。
  在沒有視頻監控的工地,由于管理者不能24小時監督工地,導致在深夜和凌晨的偷盜現象非常嚴重。建筑工地最讓人擔心的就是安全問題。由于大部分的建筑工人都是農民工,他們文化水平有限,安全意識缺乏,很容易在施工時因違規操作造成人身傷害和工程損失。為了避免這些危險,視頻監控系統顯得尤為重要。
  城市污染一直是建筑工地帶來的負面影響之一,由于過多的沙石,水泥材料,使工地附近的空氣質量非常的差,為市民帶來很多不變。沖洗水泥車會使工地附近的路面非常泥濘,水分蒸發后,又會使路面凹凸不平。這些不文明的行為都是投資者需要注意的。由于施工環境的限制,設備、材料的安全管理不完善及部分員工的自我防護意識的薄弱,為犯罪分子提供了可乘之機。如何通過技術手段引入施工現場,打造數碼建筑工地成了許多建筑單位重點考量因素。地基基礎階段的監控:深基坑支護、基槽開挖和人工挖孔樁施工等已被列入專項治理內容。這個階段的施工已被作為監控的重點。轉入地面、樓面施工階段,建筑物四周敞開,作業面寬,施工人員多,各個分項工程往往交叉作業,要求各項安全防范和質量要求都要考慮周到。如重點監控對象有,驗槽、砼的輸送、澆搗、養護、模板安裝、鋼筋安裝及綁扎、混凝土澆搗、施工人員安全帽和安全帶配戴、建筑物的安全網設置,以及樓梯口、電梯口、井口防護、預留洞口、坑井口防護、陽臺、樓板、屋面等臨邊防護和作業面臨邊防護等。針對高層作業的特點,可以設置多項監控重點,如建筑物的安全網設置、施工人員作業面臨邊防護、施工人員安全帽佩帶、外腳手架及落地竹腳手架的架設、纜風繩固定及使用、吊籃安裝及使用、吊盤進料口和樓層卸料平臺防護、塔吊和卷揚機安裝及操作等。

  通過ADSL或無線接入互聯網,在物料存放和施工面等重點安裝網絡攝像機或無線網絡攝像機,在保安室的普通電腦上安裝客戶端軟件或IE瀏覽器方式即可通過聯網進行多畫面監控,而且可以直接進行錄像文件的保存,以便在有其他情況發生后進行取證。在辦公室或家里,只要能上網,使用IE瀏覽器就可以看到各個監控點的實時圖像,實現遠程監控在車上或在外出差,配備筆記本電腦和無線上網卡,就可以上網隨時隨地進行監控或巡視,還可以設置大屏幕電視墻,進行集中監看。監控現場可實現對畫面的任意切換、定時切換、順序切換及對前端設備的控制,作為管理部門的建筑公司,能通過INTERNET實時看到現場的情況,而且已經在某個工地安裝的無線監控的前端和中間的傳輸部分,都可以在其他新工地直接使用,方便靈活,而且降低投入,是管理的好助手。
  在特殊環境中的應用
  無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一,可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送;無線溫濕度傳感器網絡以PIC單片機為核心,利用集成濕度傳感器和數字溫度傳感器設計出溫濕度傳感器網絡節點的硬件電路,并通過無線收發模塊與控制中心通信,使之系統傳感器節點的功耗低,數據通信可靠,穩定性好,通信效率高,可廣泛應用于環境檢測。
  隨著計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的相互滲透、結合,產生了基于無線技術的網絡化智能傳感器的全新概念。這種基于無線技術的網絡化智能傳感器,使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和共享。無線通訊技術能夠在工廠環境下,為各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構,在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足,進一步完善了工業控制網絡的通信性能。還有一些傳感器網絡的重要應用領域,例如石油管道通常要經過大片荒無人煙的地區,對管道監控一直是個難題,傳統的人力巡查幾乎是不可能的事情。而現有的監控產品往往復雜且昂貴。將無線傳感器網絡布置在管道上可以實時監控管道情況,一有破損或惡意破壞都能在控制中心實時了解。加州大學伯克利分校的研究員認為,如果美國加州將這種技術應用于電力使用狀況監控,電力調控中心每年將可以節省7~8億美元。

  在運送某些特殊物品時,對貨柜的環境參數有較高的要求。無線傳感器網絡可以很好地監測參數變化。接收信號強度指示(RSSI)是基于節點間距離的定位算法,采用多點定位算法可以實現無線傳感器網絡節點精確定位。對算法進行了仿真,并進行了網絡節點實驗環境測試,實驗結果表明:該算法達到了RSSI多點定位的要求。倉儲作業需要配備先進的倉儲監控管理系統。在傳統倉儲作業管理信息系統中附加基于無線傳感器網絡的倉儲環境監測和倉儲作業設備運行狀態監控功能,可以構建基于無線傳感器網絡的倉儲監控管理系統,從而實現對倉儲信息、倉儲環境監測、倉儲設備監控、倉儲作業調度的統一計算機管理。由于無線傳感器網絡固有的技術特性,將無線傳感器網絡應用于倉儲監控管理,需要針對倉儲對象的特殊性,解決三個方面的關鍵技術問題,即研制開發具有單節點多參數檢測與傳送能力的無線傳感器網絡節點設備,建立混合武無線傳感器網絡;重點研究無線傳感器網絡節點的三維空間部署,滿足網絡覆蓋度和連通度的要求,其中一種有效的節點部署方案,就是將確定的倉儲空間進行基于立方體或球體的有限元劃分;研究幾類信息的綜合處理與信息融合,滿足對倉儲信息與倉儲作業調度進行統一計算機管理的需要。
  最后要說:
  無線網絡是利用無線電波而非線纜來實現與計算機設備位置無關的網絡數據傳輸系統,是現代數據通信系統發展的一個重要方向。無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一,可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術,在現實生活中得到了越來越廣泛的應用。目前,無線傳感器網絡作為一種獲得和處理信息的新技術,正在被廣泛的研究。隨著通信技術、嵌入式技術、傳感器技術的發展,傳感器正逐漸向智能化、微型化、無線網絡化發展。

無線傳感器工作原理:無線傳感器工作原理

無線傳感器工作原理:

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WSN
一般都包括一臺主機或者

網關

,其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器
進行通信。
數據收集工作在無線傳感器節點完成,
被壓縮后,
直接傳輸給網關,或者如果有
要求,
也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。
之后,
網關保證該數據是系統
的輸入數據。

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每個無線傳感器都被看作一個節點,
擁有無線通信能力,
同時還具有一定的信號處理與
網絡數據的智能。
根據應用的類型,
每個節點都可以有一個指定的地址。
下圖顯示了某個節
點的通用結構圖。
它一般會包括一個傳感裝置、
一個
數據處理
微控制器,
以及一個無線連接
RF
模塊。
根據不同的網絡定義,
RF
模塊可以起到一個簡單發射器或者收發器
(TX/RX)
的作用。
進行節點設計時,
注意電流消耗和處理能力非常的重要。
微控制器的內存非常依賴于所使用
的軟件棧。

無線傳感器工作原理:無線傳感器網絡技術原理及應用 知識點

無線傳感器網絡技術原理及應用 知識點
1.無線傳感器與自組網的區別
  1. 傳感器網絡是集成了監測、控制以及無線通信的網絡系統,節點數目更為龐大(上千甚至上萬),節點分布更為密集。

  2. 由于環境的影響和能量的消耗,節點更易出現故障,環境干擾和節點故障容易造成網絡拓撲結構的變化,通常情況下,大多數傳感器節點是固定不變的。

  3. 傳感器節點具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力都是十分有限的,傳統網絡的首要設計是提供高服務質量和高效的帶寬利用,其次才是考慮能源;而傳感器網絡的首要目標是能源的高效利用,這也是傳感器網絡和傳統網絡的重要區別之一。

2. 無線傳感器網絡的特點
  1. 自組織性

  2. 以數據為中心

  3. 應用相關性

  4. 動態性

  5. 網絡規模大

  6. 可靠性

3. 網絡傳感器的性能指標有哪些
  1. 網絡的工作壽命。

  2. 網絡的覆蓋范圍。

  3. 網絡的搭建成本和難易程度。

  4. 網絡的響應時間。

4. 傳感器的漂移、重復和遲滯
?重復性?是指在同一工作條件下,出入量按同一方向在全測量范圍內連續變化多次所得特征曲線的不一致性,在數值上用各種測量值正反行程標準偏差最大值的兩倍或者三倍滿量程yes的百分比來表示。

  

漂移?由于傳感器內部勻速或外界干擾,傳感器的輸出變化稱為漂移。當輸入狀態為零時的漂移稱為零點漂移。傳感器無輸入(或某一輸入值不變)時,每隔一段時間進行讀數,其輸出偏離零值(或原指示值)。在其他因素不變的情況下,輸出隨著時間的變化產生的漂移成為時間漂移。隨著溫度變化產生的漂移成為溫度漂移。它表示溫度變化時,傳感器輸出值的偏離程度。一般以溫度變化1℃時,輸出的最大偏移差與滿量程的百分比表示。

遲滯?是指在相同的工作條件下做全測量范圍校準時,在同一次校準中對應輸入同一輸入量的正行程和反行程間的最大偏差。

5. 無線射頻電路設計中,需要烤爐哪些問題
  1. 天線設計

  2. 阻抗匹配

  3. 電測兼容

6. 天線的種類有哪些
  1. 內置天線

  2. 導線天線

  3. 外置天線

7. 電源模塊中,電池的主要性能指標包括哪些
  1. 標稱電壓

  2. 內阻

  3. 容量

  4. 放電終止電壓

  5. 自放電

  6. 使用溫度

8. 畫出傳感器節點的設計流程圖
  

9. 畫出節點電路板調試流程圖
  

10. 傳感器節點S使用分布的算法設計方案(P80)
?

11. 分布式貪婪算法執行時間 (P83)
?

12. 無限傳感器網絡的能耗指標有哪些 (P85)
?

13. 從源點到匯聚節點的可能路徑 (P145)
?

14. 開放式系統互聯網絡參考模型(OSI)的層次結構示意圖 (P93)
?  

15. 無限傳感器網絡的網絡層設計原則 (P103)
  1.?能量有效性是必須要考慮的關鍵問題。

  2.?多數傳感器網絡以數據為中心。

  3.?理想的無線傳感器網絡采用基于屬性的尋址方式和位置感知的方式。

  4.?數據聚集僅在不妨礙無線傳感器節點的協作效應時是有效的。

  5.?路由協議易于與其它網絡(例如 Internet)相結合。

16.?在已知地理位置信息的前提下,使用三角法檢測傳感器節點故障的檢測過程(P235)
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17.?在未知地理位置信息的前提下,請闡述常用的三種檢測策略,并寫出詳細的步驟 (P236)
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18.?簡述ToA的測距原理
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19.?簡述AoA的測角過程
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20.?一個使用zigbee技術的智能家居體系架構應包含哪些部分

21.?畫出只能家具系統中協調器的工作流程圖(P384)
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22.?畫出智能家居系統中路由器的工作流程圖 (P385)
  

23.?Linux下串口編程基本流程 (P405)
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24.?車載信息服務系統的整體架構圖以及各個模塊的作用。

  處理器模塊?:?這是整個系統最為核心的部分,要求具備較強的處理能力和計算能力。主要包括CPU、 SDRAM 、NAND Flash。

  音頻處理模塊?:?這部分主要負責語音輸的輸入和輸出。在語音控制或者錄制的過程中,可以對語音信號進行采集,同時可以通過外界車載音響等實現音樂播放等功能。

  電源管理模塊?:?作為移動設備對電源的管理是至關重要的,尤其是在停車過程中和汽車共用電瓶電源時,否則可能造成汽車啟動故障。

  網絡模塊和GPS模塊?:?通過3G模塊可以實現隨時隨地的獲取信息資訊和一些網絡服務。通過GPS模塊可以實現車輛定位與導航,并根據汽車位置提供local?service。

  攝像頭模塊?:?通過攝像頭模塊可以實現輔助倒車等功能。

  藍牙模塊?:?通過藍牙模塊可以實現車載信息娛樂終端與手機相連,完成一些短信閱讀及回復等功能。

  交互接口模塊?:?這部分硬件主要負責人機的交互,主要包括LCD模塊、觸摸屏模塊、按鍵。

  FM功能模塊?:?廣播依然是現在最為流行的車載娛樂方式。

  傳感器模塊?:結合車內應用,外接了溫度傳感器來獲取車內溫度信息,酒精傳感器來進行酒駕提醒。

  擴展接口模塊?:?為了方便以后拓展,本系統拓展出兩條主USB接口,可以連接USB設備,同時拓展了一路從USB接口,可以方便數據傳輸。同時還拓展了一路TF卡,外接存儲接口和一路WIFI模塊接口。

  OBD?Ⅱ模塊?:?為了實時獲取車輛信息又不影響汽車的行車安全,采用OBD模塊與汽車ECU進行通信以獲取車輛信息。

25.?畫出交互式車載短信流程圖
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無線傳感器工作原理:什么是無線傳感器,無線傳感器的應用,無線傳感器的工作原理  第2張

無線傳感器工作原理:有誰知道無線傳感器?工作原理是什么?

長沙盛恩自動化設備;無線傳感器工作原理:
  WSN一般都包括一臺主機或者“網關”,其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成,被壓縮后,直接傳輸給網關,或者如果有要求,也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。之后,網關保證該數據是系統的輸入數據。
  每個無線傳感器都被看作一個節點,擁有無線通信能力,同時還具有一定的信號處理與網絡數據的智能。根據應用的類型,每個節點都可以有一個指定的地址。下圖顯示了某個節點的通用結構圖。它一般會包括一個傳感裝置、一個數據處理微控制器,以及一個無線連接RF模塊。根據不同的網絡定義,RF模塊可以起到一個簡單發射器或者收發器(TX/RX)的作用。進行節點設計時,注意電流消耗和處理能力非常的重要。微控制器的內存非常依賴于所使用的軟件棧。

無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內,在工作時它將由電池或振動發電機提供電源,構成無線傳感器網絡節點。它可以采集設備的數字信號通過無線傳感器網絡傳輸到監控中心的無線網關,直接送入計算機,進行分析處理。如果需要,無線傳感器也可以實時傳輸采集的整個時間歷程信號。監控中心也可以通過網關把控制、參數設置等信息無線傳輸給節點。數據調理采集處理模塊把傳感器輸出的微弱信號經過放大,濾波等調理電路后,送到模數轉換器,轉變為數字信號,送到主處理器進行數字信號處理,計算出傳感器的有效值,位移值等。 qianke知天下

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