無線傳感采集解決方案

1、武漢中昊信科技有限公司早在上世紀(jì)70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò)同時(shí)還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀(jì)末開始，現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被運(yùn)用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。發(fā)達(dá)國家如美

2、國，非常重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，IEEE正在努力推進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，波士頓大學(xué)（Boston University）還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)會（Sensor Network Consortium），期望能促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)。除了波士頓大學(xué)，該協(xié)會還包括BP、霍尼韋爾（Honeywell）、Inetco Systems、Invensys、 L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美國的技術(shù)評論雜志在論述未來新興十大技術(shù)時(shí)，更是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項(xiàng)未來新興技術(shù)

3、，商業(yè)周刊預(yù)測的未來四大新技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中?？梢灶A(yù)計(jì)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛是一種必然趨勢，它的出現(xiàn)將會給人類社會帶來極大的變革。 雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，由于技術(shù)等方面的制約還有待時(shí)日，但是最近幾年，隨著計(jì)算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開始投入使用。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要集中在以下領(lǐng)域：1環(huán)境的監(jiān)測和保護(hù)隨著人們對于環(huán)境問題的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。比如，英特爾研究實(shí)驗(yàn)室研究人員曾經(jīng)將32個小型

4、傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，用來評價(jià)一種海燕巢的條件。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。2醫(yī)療護(hù)理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，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(shí)的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)。該技術(shù)是做為探討應(yīng)對老齡化社會的技術(shù)項(xiàng)目Center for Aging Services

5、 Technologies（CAST）的一個環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。而且還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。英特爾主管預(yù)防性健康保險(xiǎn)研究的董事Eric Dishman稱，“在開發(fā)家庭用護(hù)理技術(shù)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常有前途的領(lǐng)域”。3軍事領(lǐng)域由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國國防

6、部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進(jìn)行“智能塵埃”傳感器技術(shù)的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預(yù)測：智能塵埃式傳感器及有關(guān)的技術(shù)銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。4其他用途無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還被應(yīng)用于其他一些領(lǐng)域。比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實(shí)施安全監(jiān)測。也可以用在交通領(lǐng)域作為車輛監(jiān)控的有力工具。此外和還可以在工業(yè)自動化生產(chǎn)線等諸多領(lǐng)域，英特爾正在對工廠中的一個無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試，該網(wǎng)絡(luò)由40臺機(jī)器上的210個傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運(yùn)作條件。它可以大幅降低檢查設(shè)備的成本，同時(shí)由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將

7、能夠縮短停機(jī)時(shí)間，提高效率，并延長設(shè)備的使用時(shí)間。盡管無線傳感器技術(shù)目前仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會得到更大的應(yīng)用。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著十分廣泛的應(yīng)用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運(yùn)用價(jià)值，在未來還將在許多新興領(lǐng)域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家用、保健、交通等領(lǐng)域?？梢源竽懙念A(yù)見，將來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將無處不在，將完全融入我們的生活。比如微型傳感器網(wǎng)最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)安全調(diào)控、節(jié)電等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡(luò)，

8、其應(yīng)用可以涉及到人類日常生活和社會生產(chǎn)活動的所有領(lǐng)域。 應(yīng)該清楚的認(rèn)識到，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)才剛剛開始發(fā)展，它的技術(shù)、應(yīng)用都還還遠(yuǎn)談不上成熟，應(yīng)該抓住商機(jī)，加大投入力度。近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機(jī)系統(tǒng)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機(jī)系統(tǒng)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機(jī)系統(tǒng)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機(jī)系統(tǒng)(MEMS)等技術(shù)的飛速發(fā)展，推動了低成本、功耗多能的無線傳感器大量生產(chǎn)。是一種集傳感功能與驅(qū)動控制力、計(jì)算通信于一體的資源受限嵌入式設(shè)備，而無線HSMC-A101-S00J1傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)則是由大量無線傳感器構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集

9、和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)對象信息，并將傳其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)對象信息，并將傳送給需要的用戶。WSN被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，它將會對人類未來生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在生深遠(yuǎn)影響。在2003年2月的美國評出的對人類未來生活產(chǎn)深遠(yuǎn)影響十大新興技術(shù)中，WSN位居第一。同年，美國商業(yè)周刊未來技術(shù)專版在論述四大新時(shí)，WSN也被列入其中。WSN由大量無線傳感器采用自組織方式構(gòu)成，它借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣傳感器測量所在環(huán)境中信號，從而探測各種需要的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)傳送到需要的地方。無線傳感器一般由數(shù)據(jù)采集單元、處理輸電源等部分組成。被監(jiān)測物理信號的形式?jīng)Q定了傳感器類型，如溫度度

10、傳感器，監(jiān)測聲音強(qiáng)度壓等。處理通常選用嵌入式數(shù)度傳感器，監(jiān)測聲音強(qiáng)度壓等。處理通常選用嵌入式數(shù)據(jù)傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成。微型化操作系統(tǒng)選用據(jù)傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成。微型化操作系統(tǒng)選用嵌入式操作系統(tǒng)，如Vxworks、COS-II、Clinux、TinyOS等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著十分廣泛的應(yīng)用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運(yùn)用價(jià)值，在未來還將在許多新興領(lǐng)域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家用、保健、交通等領(lǐng)域。，將來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將無處不在，將完全融入我們的生活。比如微型傳感器網(wǎng)最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯(lián)網(wǎng)相

11、連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)安全調(diào)控、節(jié)電等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用可以涉及到人類日常生活和社會生產(chǎn)活動的所有領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)相比有一些特點(diǎn)，主要：1.節(jié)點(diǎn)密集，每個既是傳感器又路由器;2.具有有限的計(jì)算能力和通信以及電源供應(yīng)能力;3.獨(dú)特的底層通信傳輸媒介;4.傳感器節(jié)點(diǎn)間無中心、自組織，多跳通信;5.可以同時(shí)通過多條信源信宿路由傳輸數(shù)據(jù);6.網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自愈性和良好伸縮性。Wi-fiZigbee 基于Zigbee、6LoWPAN和Z-wave標(biāo)準(zhǔn)的傳感器正在運(yùn)用，但仍讓人令人感到吃驚的方式被使用。Zigbee已經(jīng)被內(nèi)置在智能家

12、電和智能電表中。6LoWPAN(基于IPv6)已經(jīng)被互聯(lián)網(wǎng)之父VintCerf用在了自家的酒窖溫度監(jiān)控系統(tǒng)中。Z-Wave則是Verizon智能家庭自動服務(wù)的基礎(chǔ)。目前還在源源不斷涌現(xiàn)出許多創(chuàng)新性使用方式。一直以來，由于漫游、切換、安全、干擾以及傳輸速率等方面的制約，Wi-Fi技術(shù)始終被定位在企業(yè)局域網(wǎng)的組網(wǎng)應(yīng)用，而替代企業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)似乎也是Wi-Fi應(yīng)用的主要目標(biāo)。不過，隨著物聯(lián)網(wǎng)、無線城市以及數(shù)字家庭等新興技術(shù)引發(fā)新一輪科技革命，Wi-Fi正在從企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)中走出。 目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到各國各級政府和行業(yè)主管部門的高度重視，有人預(yù)測未來的物聯(lián)網(wǎng)是比現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)大30倍的萬億元級規(guī)模的市場

13、，相信在產(chǎn)業(yè)鏈中各大企業(yè)的鼎力支持和推動下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，必將成為當(dāng)前信息技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的最新趨勢。 除了依靠底層的傳感器技術(shù)、IP地址資源、智能嵌入技術(shù)以及自動識別技術(shù)之外，要實(shí)現(xiàn)真正無所不在的物聯(lián)網(wǎng)，更為重要的是在數(shù)據(jù)傳輸層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。而Wi-Fi正是寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)的一種重要形態(tài)，可實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域內(nèi)的高速無線連接，傳輸速率從當(dāng)前的54Mbps正在向更高的600Mbps邁進(jìn)。同時(shí)，Wi-Fi還具有組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè) 方便快捷等特點(diǎn)，得到了人們越來越多的關(guān)注。隨著Wi-Fi應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展、產(chǎn)品類型的日益豐富以及Wi-Fi設(shè)備的加速應(yīng)用，相信Wi-Fi會成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的基石，

14、Wi-Fi是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)最好的接入點(diǎn)。LTWD1212-10S-2LN 開發(fā)板主要采用新唐的cortex-M0內(nèi)核的32位單片機(jī)和美國redpines公司的WIFI RS9110 N-11-22模組，能實(shí)現(xiàn)串口WIFI透傳功能，連AP，ADHOC自組網(wǎng)，DHCPsever，WEBsever等功能試驗(yàn)。給用戶對WIFI通信直觀的認(rèn)識，掌握WIFI無線通信的基本方法，熟悉TCP/IP協(xié)議。RS9110 N-11-22模塊是一個基于完整的IEEE802.11BGN協(xié)議的無線設(shè)備服務(wù)器，它可以直接向任何使用串行或SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備提供無線接口。它集成了MAC，基頻處理器，帶有功率放大器的射頻收

15、發(fā)器，頻率參考，硬件上的天線以及所有無線局域網(wǎng)協(xié)議和配置功能，包含在嵌入式固件中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，為各種應(yīng)用提供一個完全自足的基于802.11n協(xié)議的無線局域網(wǎng)解決方案。ZigBeeZigBeeZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。ZigBee此前被稱作“HomeRF Lite”或“FireFly”無線技術(shù)，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，因此它們的通信效率非常高。最后，這些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入計(jì)

16、算機(jī)用于分析或者被另外一種無線技術(shù)如WiMax收集。ZigBee的目標(biāo)市場主要有PC外設(shè)(鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿)、消費(fèi)類電子設(shè)備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制(照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(hù)(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動控制設(shè)備)等非常廣闊的領(lǐng)域。IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議是由IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的PHY和MAC層再加上ZigBee的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用支持層所組成的，其突出的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持極低成本、易實(shí)現(xiàn)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、短距離操作、極低

17、功耗、各層次的安全性等。IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議中明確定義了三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)(Star)、簇狀結(jié)構(gòu)(Cluster tree)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)。溫度傳感器 濕度傳感器 亮度傳感器 紅外傳感器 紅外遮斷式傳感器 加速度傳感器 振動傳感器聲音強(qiáng)度傳感器煙感傳感器目前的技術(shù)水平來說，讓無線傳感器網(wǎng)正常運(yùn)行并大量投入使用還面臨著許多問題：1網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常通信聯(lián)系中，信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響，怎么安全有效的進(jìn)行通信是個有待研究的問題。2成本問題。在一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)里面，需要使用數(shù)量龐大的微型傳感器，成本會制約其發(fā)展。3系統(tǒng)能量供應(yīng)問題。目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網(wǎng)絡(luò)的自我能量收集技術(shù)和電池?zé)o線充電技術(shù)。其中后兩者備受關(guān)注。4高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是組織無線傳感器的成網(wǎng)技術(shù)，有多種形態(tài)和方式，合理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以最大限度的利用資源。在這里面，還包括網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議問題和大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)移動性管理等諸多問題有待解決。一、公司老總都有過硬的關(guān)系網(wǎng)。二、在一