你了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)嗎?無線傳感器優(yōu)勢(shì)有哪些?

無線傳感器并非難以理解，電子相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對(duì)無線傳感器都十分了解。為幫助大家更好的了解無線傳感器，本文將對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及無線傳感器優(yōu)點(diǎn)加以介紹。如果你對(duì)無線傳感器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1.初識(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)

無線網(wǎng)絡(luò)可分為兩種。一種是有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，需要固定基站，比如手機(jī)通信這種無線蜂窩網(wǎng)就需要高大的天線和大功率基站來支持;一種是無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)包括移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)，這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是分布式的沒有固定基站，注意它仍然是有基站的只是沒有專門的固定基站。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)指的是無線自組織網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的終端是快速移動(dòng)的。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是靜止的或者移動(dòng)很慢。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的官方定義是WSN是由大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。從中可以看出傳感器網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)的是數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸三種功能，分別對(duì)應(yīng)的是傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和無線通信技術(shù)。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信方式一般都是采用無線通信方式，故傳感器網(wǎng)絡(luò)代表的就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)或全部節(jié)點(diǎn)可以慢速移動(dòng)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)而不斷地動(dòng)態(tài)變化。節(jié)點(diǎn)之間是以Ad Hoc方式進(jìn)行通信，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以充當(dāng)路由器的角色，并且都具備動(dòng)態(tài)搜索、定位和恢復(fù)連接的能力。從用戶的角度來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)(類似于網(wǎng)關(guān))和管理節(jié)點(diǎn)組成。從網(wǎng)絡(luò)功能來看每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具有信息采集和路由的雙重功能，它不僅進(jìn)行本地信息收集和數(shù)據(jù)處理外還要存儲(chǔ)、管理和融合其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)，同時(shí)與其他節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成一些功能。下圖是傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)系統(tǒng)原理圖，大量的傳感器節(jié)點(diǎn)分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域，通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)對(duì)探測(cè)信息進(jìn)行初步處理后將以多跳中繼的方式傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，然后再通過衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)等途徑將信息傳給管理節(jié)點(diǎn)也就是終端用戶。終端用戶也可通過管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和配置，比如發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)等。

傳感器節(jié)點(diǎn)由處理器、射頻部分、探測(cè)部分組成，處理器完成計(jì)算與控制功能，射頻部分完成無線通信傳輸功能，探測(cè)部分完成數(shù)據(jù)采集功能。匯聚節(jié)點(diǎn)則不需要探測(cè)部分，只要有處理器模塊與射頻模塊即可。但是匯聚節(jié)點(diǎn)通常具有較強(qiáng)的處理器模塊，包括增強(qiáng)的計(jì)算處理、存儲(chǔ)處理、通信能力。它既可以是一個(gè)具有足夠能量供給和更多內(nèi)存資源與計(jì)算能力的增強(qiáng)型傳感器節(jié)點(diǎn)，也可以是一個(gè)帶有無線通信接口的網(wǎng)關(guān)設(shè)備(只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)。它完成傳感器網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。

二、無線傳感器的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于傳感器系統(tǒng)來說，無線配置是一項(xiàng)重要的優(yōu)勢(shì)。

首先，無線配置消除了導(dǎo)線受損故障。在可能存在振動(dòng)、導(dǎo)線疲勞或高溫的嚴(yán)酷運(yùn)行環(huán)境中，導(dǎo)線易受到損壞。對(duì)旋轉(zhuǎn)軸測(cè)量，無線系統(tǒng)不需要使用滑環(huán)。另外，跨越鉸合接頭和連桿端部的導(dǎo)線也容易受到損壞。

雖然無線傳感系統(tǒng)成本可能有些高，但是無線系統(tǒng)的安裝速度更快，而且總體安裝成本更低(特別是對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)來說)。無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集更方便，便于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷和實(shí)施售后方案。

從早期的挑戰(zhàn)到如今的實(shí)際應(yīng)用

在引入無線傳感器的早期，由于距離和間歇問題，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和缺失的現(xiàn)象。經(jīng)過不斷的發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)目前采用經(jīng)改進(jìn)的無線電通訊和專用協(xié)議，以克服之前存在的問題。

在此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的早期，電池使用壽命很短。通過引入經(jīng)改進(jìn)的鋰離子電池和先進(jìn)電源管理方案，電池壽命問題已被解決。

如今，無線傳感技術(shù)已達(dá)到了工業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的水平。無線傳感系統(tǒng)具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，目前應(yīng)用領(lǐng)域已變得非常廣泛，例如原始設(shè)備制造商(OEM)和測(cè)試測(cè)量應(yīng)用;石油和天然氣;工業(yè)機(jī)械和制造;非公路車輛;航空與國防領(lǐng)域等。

不過，無線傳感器技術(shù)同其它所有新技術(shù)一樣，開始時(shí)沒有可供參考的標(biāo)準(zhǔn)，因此存在一定的不確定性。如今一些協(xié)會(huì)和團(tuán)體正致力于制定各類環(huán)境中的無線傳感器標(biāo)準(zhǔn)。而且，在使用無線傳感器的早期階段，產(chǎn)品的價(jià)格更是讓人望而卻步?，F(xiàn)在無線傳感器已經(jīng)成為總系統(tǒng)的一部分，因此產(chǎn)品的性價(jià)比更高。

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