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閑談無線傳感器

來源: | 2021-07-19
無線傳感器的應(yīng)用十分廣泛,生活中隨處一件電子器件均包含無線傳感器。因此,大家對(duì)無線傳感器也并非陌生。為進(jìn)一步增進(jìn)大家對(duì)無線傳感器的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)無線傳感器予以介紹。

無線傳感器的組成模塊封裝在一個(gè)外殼內(nèi),在工作時(shí)它將由電池或振動(dòng)發(fā)電機(jī)提供電源,構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),由隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微型節(jié)點(diǎn),通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。

大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近,能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸,在傳輸過程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理,經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn),最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理,發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。


無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息,并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。

微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)、片上系統(tǒng)(SOC,System on Chip)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展,孕育出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來了信息感知的一場(chǎng)變革。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。

很多人都認(rèn)為,這項(xiàng)技術(shù)的重要性可與因特網(wǎng)相媲美:正如因特網(wǎng)使得計(jì)算機(jī)能夠訪問各種數(shù)字信息而可以不管其保存在什么地方,傳感器網(wǎng)絡(luò)將能擴(kuò)展人們與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行遠(yuǎn)程交互的能力。它甚至被人稱為一種全新類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),這就是因?yàn)樗鼌^(qū)別于過去硬件的可到處散布的特點(diǎn)以及集體分析能力。

然而從很多方面來說,現(xiàn)在的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就如同遠(yuǎn)在 1970 年的因特網(wǎng),那時(shí)因特網(wǎng)僅僅連接了不到 200 所大學(xué)和軍事實(shí)驗(yàn)室,并且研究者還在試驗(yàn)各種通訊協(xié)議和尋址方案。而現(xiàn)在,大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)只連接了不到 100 個(gè)節(jié)點(diǎn),更多的節(jié)點(diǎn)以及通訊線路會(huì)使其變得十分復(fù)雜難纏而無法正常工作。另外一個(gè)原因是單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的價(jià)格目前還并不低廉,而且電池壽命在最好的情況下也只能維持幾個(gè)月。不過這些問題并不是不可逾越的,信立科技無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品已經(jīng)上市,并且具備引人入勝的功能,相關(guān)產(chǎn)品可到官網(wǎng)產(chǎn)品中心查看。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的眾多類型的傳感器,可探測(cè)包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?;?MEMS 的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景。這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為:軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。


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