無線傳感采集解決方案

無線傳感采集解決方案武漢中昊信科技有限公司早在上世紀70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網(wǎng)絡雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡。隨著相關學科的不斷發(fā)展和進步，傳感器網(wǎng)絡同時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，這是第二代傳感器網(wǎng)絡。而從上世紀末開始，現(xiàn)場總線技術開始應用于傳感器網(wǎng)絡，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接，無線傳感器網(wǎng)絡逐漸形成。無線傳感器網(wǎng)絡是新一代的傳感器網(wǎng)絡，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用，將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領域帶來深遠影響。發(fā)達國家如美國，非常重視無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展，IEEE正在努力推進無線傳感器網(wǎng)絡的應用和發(fā)展，波士頓大學（BostonUniversity）還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡協(xié)會（SensorNetworkConsortium），期望能促進傳感器聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)。除了波士頓大學，該協(xié)會還包括BP、霍尼韋爾（Honeywell）、InetcoSystems、Invensys、L-3Communications、MillennialNet、Radianse、SensicastSystems及TextronSystems。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時，更是將無線傳感器網(wǎng)絡列為第一項未來新興技術，《商業(yè)周刊》預測的未來四大新技術中，無線傳感器網(wǎng)絡也列入其中?？梢灶A計，無線傳感器網(wǎng)絡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。發(fā)展歷程雖然無線傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模商業(yè)應用，由于技術等方面的制約還有待時日，但是最近幾年，隨著計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)絡開始投入使用。目前無線傳感器網(wǎng)絡的應用主要集中在以下領域：1．環(huán)境的監(jiān)測和保護隨著人們對于環(huán)境問題的關注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡的出現(xiàn)為隨機性的研究數(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，英特爾研究實驗室研究人員曾經(jīng)將32個小型傳感器連進互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，用來評價一種海燕巢的條件。無線傳感器網(wǎng)絡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，它也可以應用在精細農(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)療護理無線傳感器網(wǎng)絡在醫(yī)療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學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小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目CenterforAgingServicesTechnologies（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備中嵌入半導體傳感器，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理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱，“在開發(fā)家庭用護理技術方面，無線傳感器網(wǎng)絡是非常有前途的領域”。

現(xiàn)階段運用3．軍事領域由于無線傳感器網(wǎng)絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學進行“智能塵埃”傳感器技術的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預測：智能塵埃式傳感器及有關的技術銷售將從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)絡還被應用于其他一些領域。比如一些危險的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實施安全監(jiān)測。也可以用在交通領域作為車輛監(jiān)控的有力工具。此外和還可以在工業(yè)自動化生產(chǎn)線等諸多領域，英特爾正在對工廠中的一個無線網(wǎng)絡進行測試，該網(wǎng)絡由40臺機器上的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作條件。它可以大幅降低檢查設備的成本，同時由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將能夠縮短停機時間，提高效率，并延長設備的使用時間。盡管無線傳感器技術目前仍處于初步應用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應用價值，相信隨著相關技術的發(fā)展和推進，一定會得到更大的應用。無線傳感器網(wǎng)絡有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家用、保健、交通等領域?？梢源竽懙念A見，將來無線傳感器網(wǎng)絡將無處不在，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，實現(xiàn)遠距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡負責安全調(diào)控、節(jié)電等。無線傳感器網(wǎng)絡將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產(chǎn)活動的所有領域。

應該清楚的認識到，無線傳感器網(wǎng)絡才剛剛開始發(fā)展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，應該抓住商機，加大投入力度。市場前景和范圍當前市場情況近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機系統(tǒng)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機系統(tǒng)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機系統(tǒng)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機系統(tǒng)(MEMS)等技術的飛速發(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動控制力、計算通信于一體的資源受限嵌入式設備，而無線HSMC-A101-S00J1傳感器網(wǎng)絡(WSN)則是由大量無線傳感器構成的自組織網(wǎng)絡，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(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)絡覆蓋區(qū)域內(nèi)對象信息，并將傳送給需要的用戶。WSN被認為是21世紀最重要的技術之一，它將會對人類未來生活方式產(chǎn)生深遠影響。在生深遠影響。在2003年2月的美國評出的對人類未來生活產(chǎn)深遠影響十大新興技術中，WSN位居第一。同年，美國《商業(yè)周刊》未來技術專版在論述四大新時，WSN也被列入其中。WSN由大量無線傳感器采用自組織方式構成，它借助于節(jié)點中內(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，如溫度度傳感器，監(jiān)測聲音強度壓等。處理通常選用嵌入式數(shù)度傳感器，監(jiān)測聲音強度壓等。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、μCOS-II、μClinux、TinyOS等。發(fā)展方向無線傳感器網(wǎng)絡有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現(xiàn)其優(yōu)越性，如家用、保健、交通等領域。，將來無線傳感器網(wǎng)絡將無處不在，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，實現(xiàn)遠距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網(wǎng)絡負責安全調(diào)控、節(jié)電等。無線傳感器網(wǎng)絡將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產(chǎn)活動的所有領域。傳感器網(wǎng)絡與傳統(tǒng)相比有一些特點，主要：1.節(jié)點密集，每個既是傳感器又路由器;2.具有有限的計算能力和通信以及電源供應能力;3.獨特的底層通信傳輸媒介;4.傳感器節(jié)點間無中心、自組織，多跳通信;5.可以同時通過多條信源——信宿路由傳輸數(shù)據(jù);6.網(wǎng)絡具有很強的自愈性和良好伸縮性。Wi-fiZigbee基于Zigbee、6LoWPAN和Z-wave標準的傳感器正在運用，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智能家庭自動服務的基礎。目前還在源源不斷涌現(xiàn)出許多創(chuàng)新性使用方式。當前使用技術類別一直以來，由于漫游、切換、安全、干擾以及傳輸速率等方面的制約，Wi-Fi技術始終被定位在企業(yè)局域網(wǎng)的組網(wǎng)應用，而替代企業(yè)有線網(wǎng)絡似乎也是Wi-Fi應用的主要目標。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，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)技術的發(fā)展，必將成為當前信息技術網(wǎng)絡化發(fā)展的最新趨勢。

除了依靠底層的傳感器技術、IP地址資源、智能嵌入技術以及自動識別技術之外，要實現(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)絡的一種重要形態(tài)，可實現(xiàn)局部區(qū)域內(nèi)的高速無線連接，傳輸速率從當前的54Mbps正在向更高的600Mbps邁進。同時，Wi-Fi還具有組網(wǎng)結構簡單、建設

方便快捷等特點，得到了人們越來越多的關注。隨著Wi-Fi應用領域的不斷擴展、產(chǎn)品類型的日益豐富以及Wi-Fi設備的加速應用，相信Wi-Fi會成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的基石，Wi-Fi是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)最好的接入點。

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開發(fā)板主要采用新唐的cortex-M0內(nèi)核的32位單片機和美國redpines公司的WIFI

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N-11-22模組，能實現(xiàn)串口WIFI透傳功能，連AP，ADHOC自組網(wǎng)，DHCPsever，WEBsever等功能試驗。給用戶對WIFI通信直觀的認識，掌握WIFI無線通信的基本方法，熟悉TCP/IP協(xié)議。

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N-11-22模塊是一個基于完整的IEEE802.11BGN協(xié)議的無線設備服務器，它可以直接向任何使用串行或SPI接口進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O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)絡協(xié)議，為各種應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。

當前實用技術ZigBeeZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡技術，它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案。ZigBee此前被稱作“HomeRFLite”或“FireFly”無線技術，主要用于近距離無線連接。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(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)就可以進入計算機用于分析或者被另外一種無線技術如WiMax收集。ZigBee的目標市場主要有PC外設(鼠標、鍵盤、游戲操控桿)、消費類電子設備(TV、VCR、CD、VCD、DVD等設備上的遙控裝置)、家庭內(nèi)智能控制(照明、煤氣計量控制及報警等)、玩具(電子寵物)、醫(yī)護(監(jiān)視器和傳感器)、工控(監(jiān)視器、傳感器和自動控制設備)等非常廣闊的領域。IEEE802.15.4IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議是由IEEE802.15.4標準的PHY和MAC層再加上ZigBee的網(wǎng)絡和應用支持層所組成的，其突出的特點是網(wǎng)絡系統(tǒng)支持極低成本、易實現(xiàn)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、短距離操作、極低功耗、各層次的安全性等。IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議中明確定義了三種拓撲結構：星型結構(Star)、簇狀結構(Clustertree)和網(wǎng)狀結構(Mesh)。當前外圍公司技術溫度傳感器

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

振動傳感器聲音強度傳感器煙感傳感器當前傳感采集范圍目前的技術水平來說，讓無線傳感器網(wǎng)正常運行并大量投入使用還面臨著許多問題：

1．網(wǎng)絡內(nèi)通信問題。無線傳感器網(wǎng)絡內(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)絡的自我能量收集技術和電池無線充電技術。其中后兩者備受關注。

4．高效的無線傳感器網(wǎng)絡結構。無線傳感器網(wǎng)絡的結構是組織無線傳感器的成網(wǎng)技術，有多種形態(tài)和方式，合理的無線傳感器網(wǎng)絡可以最大限度的利用資源。在這里面，還包括網(wǎng)絡安全協(xié)議問題和大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點移動性管理等諸多問題有待解決。需要解決的問題一、公司老總都有