什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）？

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由三個(gè)部分組成：節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和軟件。空間分布的測(cè)量節(jié)點(diǎn)通過與傳感器連接對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)無線發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以與有線系統(tǒng)相連接，這樣就能使用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。路由器是一種特別的測(cè)量節(jié)點(diǎn)，你可以使用它在WSN中延長(zhǎng)距離以及增加可靠性。

WSN架構(gòu)

你可以使用NI WSN平臺(tái)靈活的創(chuàng)建簡(jiǎn)單而獨(dú)立的無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，也可以創(chuàng)建一個(gè)集成了有線和無線測(cè)量的完整測(cè)試系統(tǒng)，而且只需要用LabVIEW開發(fā)環(huán)境就可以訪問所有的NI平臺(tái)。

基本的WSN架構(gòu)

對(duì)于大多數(shù)的WSN應(yīng)用來說，你只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基本的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在這個(gè)架構(gòu)中，分布式測(cè)量節(jié)點(diǎn)從周圍的環(huán)境中獲得數(shù)據(jù)，然后將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，如圖1所示。

圖1. 在WSN應(yīng)用中，你可以創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在這個(gè)架構(gòu)中，分布式測(cè)量節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)并將結(jié)果發(fā)送至網(wǎng)關(guān)。

你可以將WSN以太網(wǎng)關(guān)連接至基于Windows的控制器或者LabVIEW實(shí)時(shí)控制器，如圖2所示?；赪indows的控制器可以是PC，也可以是嵌入式PC，需要安裝基于Windows操作系統(tǒng)的LabVIEW軟件。也就是說，你可以輕松地為任何基于Windows的系統(tǒng)添加無線數(shù)據(jù)記錄功能。如果連接至LabVIEW實(shí)時(shí)控制器，比如NI CompactRIO或其它可編程自動(dòng)化控制器(PAC)，則可以把無線測(cè)量放置在有線測(cè)量或控制應(yīng)用旁邊。在主控制器上運(yùn)行LabVIEW軟件就可以對(duì)來自傳感器網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。

圖2. 你可以將WSN以太網(wǎng)關(guān)連接至基于Windows的控制器或者LabVIEW實(shí)時(shí)控制器。

改進(jìn)你的WSN架構(gòu)

NI平臺(tái)可以幫助你進(jìn)一步定制和增強(qiáng)WSN架構(gòu)。因?yàn)橐蕴W(wǎng)連接的靈活性，你可以為你的WSN系統(tǒng)添加其它的設(shè)備和功能，無論是像數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器這樣的企業(yè)級(jí)設(shè)備，還是有線I/O接口、控制系統(tǒng)和第三方WSN產(chǎn)品。LabVIEW實(shí)時(shí)模塊允許網(wǎng)關(guān)進(jìn)行嵌入式數(shù)據(jù)記錄和開放式通信，同時(shí)，LabVIEW WSN模塊允許節(jié)點(diǎn)定制和節(jié)點(diǎn)層的本地決策。

圖3. NI WSN具有硬件定制和軟件改進(jìn)選項(xiàng)。

集成LabVIEW可以幫助你增強(qiáng)無線測(cè)試系統(tǒng)的功能。LabVIEW不僅有常用的高級(jí)處理以及可視化功能，而且它的Web服務(wù)可以將你的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)布到Web服務(wù)器上，比如集成在NI 9792上的Web服務(wù)器，這樣，幾乎在任何地方都可以方便地遠(yuǎn)程訪問你的WSN。在這個(gè)完整的系統(tǒng)架構(gòu)中，你可以先使用NI WSN快速而輕松地獲取數(shù)據(jù)，處理之后將其發(fā)布到服務(wù)器上，然后就能使用像iPhONe或筆記本電腦這樣的無線智能設(shè)備方便地遠(yuǎn)程訪問這些數(shù)據(jù)。

網(wǎng)關(guān)

在NI WSN系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員，負(fù)責(zé)管理節(jié)點(diǎn)認(rèn)證，消息緩沖，以及在IEEE 802.15.4無線網(wǎng)絡(luò)和有線以太網(wǎng)絡(luò)之間建立橋梁，在以太網(wǎng)絡(luò)中，你可以使用各種NI軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。你可以在WSN中使用多個(gè)網(wǎng)關(guān)，并通過軟件設(shè)置每個(gè)網(wǎng)關(guān)在不同的無線通道中進(jìn)行通信。你可以連接8個(gè)WSN終端節(jié)點(diǎn)(在星形拓?fù)渲?或者多達(dá)36個(gè)WSN節(jié)點(diǎn)(在網(wǎng)狀拓?fù)渲?至WSN網(wǎng)關(guān)。你可以為NI WSN選擇兩種網(wǎng)關(guān)。

可編程網(wǎng)關(guān)

LabVIEW 實(shí)時(shí)目標(biāo)

533 MHz 處理器

2 GB 板載存儲(chǔ)能力

集成Web服務(wù)器

2.4GHz，IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線電，可與NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信

NI 9792由LabVIEW實(shí)時(shí)控制器和WSN網(wǎng)關(guān)組成，是實(shí)現(xiàn)嵌入式無線數(shù)據(jù)記錄的理想產(chǎn)品。NI 9792具有雙以太網(wǎng)端口，使其可與企業(yè)級(jí)設(shè)備，有線I/O接口，控制系統(tǒng)或者第三方產(chǎn)品進(jìn)行通信。這個(gè)高性能工業(yè)級(jí)控制器具有533MHz的處理器，2GB的板載存儲(chǔ)能力和2.4GHz的IEEE 802.15.4無線電，可與多達(dá)36個(gè)分布式NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)(在網(wǎng)狀拓?fù)渲?進(jìn)行通信。集成的Web服務(wù)器可以讓你在WSN系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。

以太網(wǎng)關(guān)

2.4GHz，IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線電，可與NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信

可通過以太網(wǎng)連接至Windows或LabVIEW實(shí)時(shí)主控制器

-30℃到70℃的操作溫度范圍

9到30V外部電源供電

NI WSN-9791以太網(wǎng)關(guān)是一個(gè)傳遞設(shè)備，不提供板載存儲(chǔ)功能和編程功能。以太網(wǎng)關(guān)的2.4 GHz、IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線電能夠收集源自傳感器網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量數(shù)據(jù)，10/100 Mbits/s的以太網(wǎng)端口可靈活連接Windows或LabVIEW實(shí)時(shí)主控制器。

測(cè)量節(jié)點(diǎn)

NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是傳感器的直接連接性，通信的可靠性，以及工業(yè)*級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量節(jié)點(diǎn)由電池供電，4節(jié)AA堿性電池可持續(xù)工作3年，也可以將其與NI戶外外殼結(jié)合使用，從而進(jìn)行長(zhǎng)期的戶外部署。你可以使用WSN設(shè)備的LabVIEW驅(qū)動(dòng)來添加第三方WSN網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)至你的測(cè)量系統(tǒng)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都提供可編程和不可編程兩種型號(hào)。對(duì)于可編程節(jié)點(diǎn)，可以使用LabVIEW WSN模塊的圖形化編程環(huán)境定制節(jié)點(diǎn)的行為。查看本文關(guān)于軟件的介紹以了解更多LabVIEW WSN的功能。

NI WSN-3202模擬輸入測(cè)量節(jié)點(diǎn)

4節(jié)AA堿性電池供電

長(zhǎng)達(dá)3年的電池壽命

4路模擬輸入通道

可選輸入范圍：±10，±5，±2，±0.5 V

傳感器電源輸出，20mA時(shí)高達(dá)12V

NI WSN-3202測(cè)量節(jié)點(diǎn)作為一款無線設(shè)備，提供4路±10V模擬輸入通道和4路雙向數(shù)字通道，你可以單獨(dú)將各路數(shù)字通道按需要配置為輸入、漏極輸出或源極輸出。18針螺絲端子連接器可與傳感器直接連接，設(shè)備提供的12 V、20 mA電源輸出可以直接驅(qū)動(dòng)需要外部電源供電的傳感器。直接使用4節(jié)1.5V、AA堿性電池為該測(cè)量節(jié)點(diǎn)供電，4節(jié)電池的電量可持續(xù)工作3年，也可采用9 V至30 V的外部電源(需單獨(dú)采購)供電。

NI WSN-3212熱電偶測(cè)量節(jié)點(diǎn)

4節(jié)AA堿性電池供電

長(zhǎng)達(dá)3年的電池壽命

4路電熱偶輸入通道

支持J、K、R、S、T、N、B和E熱電偶類型

NI WSN-3212測(cè)量節(jié)點(diǎn)作為一款無線設(shè)備，提供4路24位熱電偶輸入通道和4路雙向數(shù)字通道。你可以單獨(dú)將各路數(shù)字通道按需要配置為輸入、漏極輸出或源 極輸出。18針螺絲端子連接器可直接連接J、K、R、S、T、N、B和E型熱電偶。直接使用4節(jié)1.5V、AA堿 性一次性電池為該測(cè)量節(jié)點(diǎn)供電，4節(jié)電池的電量可持續(xù)工作3年，也可采用9 V至30 V的外部電源(需單獨(dú)采購)供電。

軟件

傳統(tǒng)上，對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)編程不僅需要編程人員具有嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)，還要了解供應(yīng)商所選定的某種基于文本的編程語言。但有了LabVIEW WSN Pioneer，你只需要使用同一種圖形化編程方法就可以為NI的無線傳感器節(jié)點(diǎn)添加智能，這種方法已經(jīng)成為開發(fā)數(shù)據(jù)采集和處理應(yīng)用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。LabVIEW WSN Pioneer還可靈活地將C代碼與圖形化代碼直接結(jié)合，并在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，從而可實(shí)現(xiàn)算法重用。

LabVIEW WSN Module Pioneer

延長(zhǎng)電池壽命

實(shí)現(xiàn)自定義分析

增加本地采樣率

實(shí)現(xiàn)嵌入式?jīng)Q策制定

NI LabVIEW無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN) Module Pioneer拓展了LabVIEW圖形化編程環(huán)境，可創(chuàng)建和部署嵌入式應(yīng)用至可編程N(yùn)I WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)。LabVIEW WSN Module Pioneer可以通過優(yōu)化節(jié)點(diǎn)行為來延長(zhǎng)電池使用壽命，也可以在可編程N(yùn)I WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)自定義分析和嵌入式?jīng)Q策的制定。

使用LabVIEW創(chuàng)建智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

了解如何用NI LabVIEW建立一個(gè)完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)系統(tǒng)。你可以添加NI WSN硬件到任何Windows或嵌入式LabVIEW實(shí)時(shí)系統(tǒng)，從而建立一個(gè)完整的集成了有線和無線的測(cè)量系統(tǒng)。你同樣可以使用圖形化編程將智能嵌入到NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)中。