无线传感器并非难以理解,电子相关专业的学生对无线传感器都十分了解。为帮助大家更好的了解无线传感器,本文将对无线传感器网络以及无线传感器优点加以介绍。如果你对无线传感器具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

 

一、无线传感器网络

1.初识传感器网络

无线网络可分为两种。一种是有基础设施的网络,需要固定基站,比如手机通信这种无线蜂窝网就需要高大的天线和大功率基站来支持;一种是无基础设施网包括移动 Ad Hoc 网络和无线传感器网络(WSN),这种网络节点是分布式的没有固定基站,注意它仍然是有基站的只是没有专门的固定基站。Ad Hoc 网络指的是无线自组织网络,移动 Ad Hoc 网络的终端是快速移动的。而无线传感器网络的节点是静止的或者移动很慢。无线传感器网络的官方定义是 WSN 是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。从中可以看出传感器网络主要负责的是数据采集、处理与传输三种功能,分别对应的是传感器技术、计算机处理技术和无线通信技术。由于传感器网络节点通信方式一般都是采用无线通信方式,故传感器网络代表的就是无线传感器网络。

 

传感器网络中的部分节点或全部节点可以慢速移动,拓扑结构会随着节点的移动而不断地动态变化。节点之间是以 Ad Hoc 方式进行通信,每个节点都可以充当路由器的角色,并且都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。从用户的角度来看,无线传感器网络系统结构由传感器节点、汇聚节点(类似于网关)和管理节点组成。从网络功能来看每个传感器节点都具有信息采集和路由的双重功能,它不仅进行本地信息收集和数据处理外还要存储、管理和融合其他节点转发过来的数据,同时与其他节点协作完成一些功能。下图是传感器网络的一个系统原理图,大量的传感器节点分布在监测区域,通过自组织的方式构成网络,传感器节点对对探测信息进行初步处理后将以多跳中继的方式传送给汇聚节点,然后再通过卫星、互联网等途径将信息传给管理节点也就是终端用户。终端用户也可通过管理节点对传感器网络进行管理和配置,比如发布监测任务等。

 

传感器节点由处理器、射频部分、探测部分组成,处理器完成计算与控制功能,射频部分完成无线通信传输功能,探测部分完成数据采集功能。汇聚节点则不需要探测部分,只要有处理器模块与射频模块即可。但是汇聚节点通常具有较强的处理器模块,包括增强的计算处理、存储处理、通信能力。它既可以是一个具有足够能量供给和更多内存资源与计算能力的增强型传感器节点,也可以是一个带有无线通信接口的网关设备(只负责数据转换)。它完成传感器网络与外部网络的数据交换。

 

 

二、无线传感器的优势

对于传感器系统来说,无线配置是一项重要的优势。

 

首先,无线配置消除了导线受损故障。在可能存在振动、导线疲劳或高温的严酷运行环境中,导线易受到损坏。对旋转轴测量,无线系统不需要使用滑环。另外,跨越铰合接头和连杆端部的导线也容易受到损坏。

 

虽然无线传感系统成本可能有些高,但是无线系统的安装速度更快,而且总体安装成本更低(特别是对于偏远地区来说)。无线系统的数据采集更方便,便于进行现场诊断和实施售后方案。

 

从早期的挑战到如今的实际应用

在引入无线传感器的早期,由于距离和间歇问题,可能会出现数据丢失和缺失的现象。经过不断的发展,此项技术目前采用经改进的无线电通讯和专用协议,以克服之前存在的问题。

 

在此项技术发展的早期,电池使用寿命很短。通过引入经改进的锂离子电池和先进电源管理方案,电池寿命问题已被解决。

 

如今,无线传感技术已达到了工业领域标准应用的水平。无线传感系统具有多项优势,目前应用领域已变得非常广泛,例如原始设备制造商(OEM)和测试测量应用;石油和天然气;工业机械和制造;非公路车辆;航空与国防领域等。

 

不过,无线传感器技术同其它所有新技术一样,开始时没有可供参考的标准,因此存在一定的不确定性。如今一些协会和团体正致力于制定各类环境中的无线传感器标准。而且,在使用无线传感器的早期阶段,产品的价格更是让人望而却步。现在无线传感器已经成为总系统的一部分,因此产品的性价比更高。