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無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network, WSN）就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素。作為無線自組雙向通信網絡，傳感器網絡能以最大的靈活性自動完成不規則分布的各種傳感器與控制節點的組網。 WSN技術作為無線測量技術的一個重要分支，正越來越多地受到廣大應用工程師的青睞和關注，不僅在工業控制、環境監測等領域，而且在軍工、航空航天正被廣泛地應用。WSN引領下的無線測量技術的前景是無限的，其應用領域已經延伸到軍事、航空、反恐、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等多種領域，有些領域已經上升到國家戰略的高度。 二．方案介紹 一個完整的無線測量網絡無非有三部份組成：傳感器部分（WSN），數據處理部分，數據應用部分。見圖1所示。 傳感器部分就是WSN---無線傳感器，可以根據現場需求進行選擇使用；而數據應用部分實際上就是軟件系統，可根據應用的需要進行分類設計；核心的部分是數據處理單元，可根據應用需要選擇單片機或ARM系統。 無線測量系統的支撐系統也是很重要的，對WSN部分，肯定由電池供電，而對數據應用部分，只需要一臺能夠上網的計算機，而數據處理部分可根據實際需要采用不同的供電系統。 從上圖中我們可以看到，無線測量系統的最大優勢是三個部分互相沒有硬聯接，換句話說它們之間除了數據交換之外，沒有任何物理的關系，從而有效避免了相互間的復雜干擾和資源分配，我想，這才是無線測量技術獲得大力發展的關鍵所在。 三．關鍵技術 毫無疑問，無線測量系統中最關鍵的部分就是數據處理單元，而最最關建的當然就是兩個無線通訊模塊了，一個是短距離通訊模塊，一個是遠程通訊模塊。有關遠程通訊模塊的文章和產品很多，在這兒就不敘述了，產品也有很多，國外的有SIMENS、SIMCOM、WAVECOM等，國內的有華為、中興、有方等等，客戶可以根據需要選擇性價比良好的產品。這里主要介紹一下由我公司鼎立設計的短距離通訊模塊---WT3224。 WT3224模塊是由北京沃英泰科電子信息技術有限公司設計的，主控芯片采用TI的CC1110方案，SMD結構設計，為了適應WSN網絡的需要，模塊內部集成了射頻功放電路，最大射頻傳輸距離可以達到20dB，可以根據需要進行選擇使用。WT3224有兩種工作模式，一是獨立工作模式，獨立工作模式下模塊自主工作，實現真正的WSN功能；另一種是聯機工作模式，可以作為主控單片機的標準串口設備使用，從而實現主控計算機到WSN的無線連接。 四．具體應用 根據無線測量的完整方案，我們已經成功地將上述方案應用到兩個系統中，它們分別是輸電線路綜合在線監測系統和道路交通信息在線監測系統。 輸電線路綜合在線監測系統實現電力系統輸電線路運行中的各種狀態參數，如輸電導線的各種狀態，包括導線振動狀況、導線溫度狀況，如果采用傳統的有線測量技術肯定是不行的，因為不可能在具有高電壓、高惡劣環境、高干擾的輸電線路去布線走模擬數據通道，所以使用WSN網絡可以很容易地實現，只需要把完全獨立的WSN傳感器掛在需要測量的輸電導線上，然后把數字化的數據發給數據集中器，再通過遠程傳輸功能把數據送到監控中心，這樣就可以坐在辦公室的計算機前實施線路監控了。 WSN無線測量的另一個實際應用是道路交通信息在線監測系統，如何實現對道路交通信息的監測，既簡單又方便地監測各條道路的實際交通狀態以及相互之間的關聯一直是交通部門十分關心的，如道路車流量、車速、車型狀態，道路環境信息和車流量車速的關聯情況等等，傳統的辦法常常是開挖馬路、布線，不僅非常復雜而且破壞馬路的原始狀態，而現在使用了WSN網絡，使得設計非常簡單，只需要在你需要進行監測的地方挖個小孔放置WSN傳感器就可以了。 五．結束語 WSN和無線測量技術的應用是廣泛的，它正顛覆了傳統的測試系統結構，希望本文起動一個拋磚引玉的作用，為WSN技術在中國的蓬勃發展貢獻自己的力量。 |
