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自動化技術熱點:無線傳感器網絡技術

自動化技術熱點:無線傳感器網絡技術

2007/11/19 9:18:00
無線傳感網絡(WSN,wireless sensor networks)是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息,這些信息通過無線方式被發送,并以自組多跳的網絡方式傳送到用戶終端,從而實現物理世界、計算世界以及人類社會三元世界的連通。

WSN以最少的成本和最大的靈活性,連接任何有通信需求的終端設備,采集數據,發送指令。若把WSN各個傳感器或執行單元設備視為“豆子”,將一把“豆子”(可能100粒,甚至上千粒)任意拋撒開,經過有限的“種植時間”,就可從某一粒“豆子”那里得到其他任何“豆子”的信息。作為無線自組雙向通信網絡,傳感網絡能以最大的靈活性自動完成不規則分布的各種傳感器與控制節點的組網,同時具有一定的移動能力和動態調整能力。
對網絡技術的深入研究,得到更先進的網絡結構和路由算法;無線設備制造能力的提高,導致無線收/發器件價格越來越低。這一切足以令眾多廠商早早投入精力,研制價格低廉的短程無線模塊。2000年前后,摩托羅拉公司就已開始嘗試研制造價低于1.5美元的窄帶無線通信模塊;擁有60多家企業成員的ZigBee 組織正致力于開發2.5美元~3.5美元的無線網絡模塊和相應網絡協議;市場上高性價比的無線模塊不斷涌現。這些都使WSN技術擁有極好的研發環境和推廣機會,并取得了可喜成就。

WSN的應用非常靈活廣泛,典型應用有:
(a)WSN可用于醫療設備系統中傳感器的無線數據連接(如無線心電圖和腦電圖等).減輕患者身上醫療設備的負重。
(b)采用WSN建設農業環境自動監測系統,用同一套網絡設備完成風、光、水、電、熱和農藥等的數據采集和環境控制,提高農業集約化生產程度,簡化系統復雜性,降低設備成本。
(c)石化、冶金行業對易燃、易爆、有毒物質監測的成本一直居高不下,WSN在把部分操作人員從高危環境中解脫出來的同時,提高險情的反應精度和速度。
(d)歐洲的“DELTA計劃”在汽車出廠前就把車載信
標集成在車載計算機中,作車輛識別和車輛與路側設備
通信的必選器件,還可構成自動定位和汽車導航等更完
整的應用。
(e)WSN多技術組合時,運用M2M(machine to machine,machine to mobile,mobile to machine)概念,把WSN接入移動通信網絡,既滿足網絡接入的要求,又達到低成本和靈活移動的目的,二者的完美結合可實現無所不在的通信環境和便宜實惠的應用效果。M2M與WSN聯合應用最典型的是智能家居系統。

電子樟腦丸是該系統中極有代表性的組件之一。該設備實際上是具有溫度和濕度傳感器的WSN網絡設備。它不能替代樟腦丸的防蛀、防霉作用.但是當該設備檢測到衣櫥或衣帽間中溫濕度不適合衣物保存時,可通過手持遙控器,以手機短信或留言的方式。通知戶主作適當處理。值得一提的是,采用WSN技術制造電子樟腦丸擁有非常誘人的價格,僅須40元人民幣。雖然獨立的GPRS等模塊造價高昂,但其成本分攤到系統中數以百計的設備上,就不再昂貴。這正是WSN技術的魅力所在。
參考文獻:無線傳感器網絡技術發展現狀
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