请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
搜索
热搜: ROHM 模拟 车载
查看: 2279|回复: 3

[分享] 【工业】无线传感器和无线传感器网络(上)

  [复制链接]

该用户从未签到

29

主题

44

帖子

0

精华

中级会员

最后登录
2021-12-28
发表于 2019-4-19 20:15:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
背景
因为超大规模集成电路 (VLSI) 以及微机电系统科技 (MEMS technology) 等硬件基础以及radio frequency (RF) 技术的进步,使得传感器的发展越来越快

传感器具有的优势:

可以放置在任何环境:任何时间都可以工作,并且不需要太多的人力来进行管理。

具有更好的容错能力:局部出现故障仍然能较好的完成工作。

获取的数据更精确:通过多个传感器获取的信息更加可靠准确。

成本低以及容易部署。

根据8月份国外媒体最新的报道,目前全球传感器大约有2.6万余种类型。随着人工智能技术的发展,传感器应用也正在不断普及,同时高端传感器的需求也持续提升。2018 年,《麻省理工科技评论》全球十大突破性技术榜单中将"传感城市"(Sensing city)列入其中,这揭示了今后几年传感器技术的发展潮流。
QQ截图20190419201108.jpg

无线传感器网络的组成和结构
常见传感器的分类
传感器在现实生活中随处可见,如各种可穿戴设备、无线通信设备、智能控制设备等,很多常用的电子器件一般包含多种传感器,比如一些高端手机已经集成了超过15种传感器,而且这一数字还会增加,一辆普通家用轿车上大约会安装几十到近百只传感器,豪华轿车传感器的数量可多达200余只,种类达几十种。

按功能可以将传感器划分为:电传感器、磁传感器、位移传感器、压力传感器、振动传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器、流速传感器、温度传感器、光传感器、射线传感器、分析传感器、仿生传感器、气体传感器、离子传感器等.

一些新型传感器:红外传感器、激光传感器、光纤传感器、温湿度传感器、紫外线传感器、机器人传感器、智能传感器、数字传感器。

无线传感器的组成
传感器最初是从有线传感器发展到今天的无线传感器,无线传感器是传感器中非常常见的一类。

虽然无线传感器的种类也非常多,但是它们绝大部分都包含以下模块:

感知模块:主要由热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等敏感元件组成,用于记录被监控目标的一些物理学参数。

信息处理模块:处理模块由嵌入式系统构成,用于处理存储感知模块采集的数据以及其他节点发过来的数据,并负责协调传感器节点各部分的工作,处理模块还具有控制电源工作模式的功能,实现节能。

无线通信模块:(传统有线传感器和无线传感器的最本质区别)无线通信模块的基本功能是将处理器输出的数据通过无线信道以及传输网络传送给其他节点。

能量供应模块:为其他三个模块的工作提供能量。
QQ截图20190419201118.jpg
无线传感器网络的组成
多个功能节点之间通过无线通信形成一个连接的网络,这个网络我们称为无线传感器网络。

无线传感器网络中主要包含两类节点:

传感器节点:具有感知和通信功能的节点,在传感器网络中负责监控目标区域并获取数据,以及完成与其他传感器节点的通信,能够对数据进行简单的处理。

Sink节点:又称为基站节点,负责汇总由传感器节点发送过来的数据,并作进一步数据融合以及其他操作,最终把处理好的数据上传至互联网。
QQ截图20190419201127.jpg
特点        传感器节点        sink节点
计算能力        非常有限        能力强
存储空间        非常有限        充足
安全性        低        高
电量        非常有限        充足
成本        低廉        昂贵
部署        大范围部署        部署数目受成本限制
无线传感器网络的拓扑结构
三种常见拓扑结构

星型拓扑:具有组网简单、成本低;但网络覆盖范围小,一旦sink节点发生故障,所有与sink节点连接的传感器节点与网络中心的通信都将中断。星形拓扑结构组网时,电池的使用寿命较长。

网状拓扑:具有组网可靠性高、覆盖范围大的优点,但电池使用寿命短、管理复杂。

树状拓扑:具有星形和网状拓扑的一些特点,既保证了网络覆盖范围大,同时又不至于电池使用寿命过短,更加灵活、高效。
QQ截图20190419201141.jpg
回到顶部

无线传感器网络的应用领域
无线传感器在生产和生活中处处可见,总结起来主要在以下八大领域应用广泛[3]:

1、军事领域的应用

在军事领域,由于WSN具有密集型、随机分布的特点,使其非常适合应用于恶劣的战场环境。利用WSN能够实现监测敌军区域内的兵力和装备、实时监视战场状况、定位目标、监测核攻击或者生物化学攻击等。
QQ截图20190419201151.jpg
2、辅助农业生产

WSN特别适用于以下方面的生产和科学研究。例如,大棚种植室内及土壤的温度、湿度、光照监测、珍贵经济作物生长规律分析、葡萄优质育种和生产等,可为农村发展与农民增收带来极大的帮助。采用WSN建设农业环境自动监测系统,用一套网络设备完成风、光、水、电、热和农药等的数据采集和环境控制,可有效提高农业集约化生产程度,提高农业生产种植的科学性。
QQ截图20190419201201.jpg
3、在生态环境监测和预报中的应用

在环境监测和预报方面,无线传感器网络可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气情况、家畜和家禽的环境和迁移状况、无线土壤生态学、大面积的地表监测等,可用于行星探测、气象和地理研究、洪水监测等。基于无线传感器网络,可以通过数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分,并依此预测山洪爆发描述生态多样性,从而进行动物栖息地生态监测。还可以通过跟踪鸟类、小型动物和昆虫进行种群复杂度的研究等。
QQ截图20190419201211.jpg
4、基础设施状态监测系统

WSN技术对于大型工程的安全施工以及建筑物安全状况的监测有积极的帮助作用。通过布置传感器节点,可以及时准确地观察大楼、桥梁和其他建筑物的状况,及时发现险情,及时进行维修,避免造成严重后果。
QQ截图20190419201220.jpg
5、工业领域的应用

在工业安全方面,传感器网络技术可用于危险的工作环境,例如在煤矿、石油钻井、核电厂和组装线布置传感器节点,可以随时监测工作环境的安全状况,为工作人员的安全提供保证。另外,传感器节点还可以代替部分工作人员到危险的环境中执行任务,不仅降低了危险程度,还提高了对险情的反应精度和速度。
QQ截图20190419201229.jpg
6、在智能交通中保障安全畅通

智能交通系统主要包括交通信息的采集、交通信息的传输、交通控制和诱导等几个方面。无线传感器网络可以为智能交通系统的信息采集和传输提供一种有效手段,用来监测道路各个方向的车流量、车速等信息。并运用计算方法计算出最佳方案,同时输出控制信号给执行子系统,以引导和控制车辆的通行,从而达到预设的目标。
QQ截图20190419201239.jpg
7、在医疗系统和健康护理中的应用

无线传感网技术通过连续监测提供丰富的背景资料并做预警响应,不仅有望解决这一问题还可大大提高医疗的质量和效率。无线传感网集合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监测、感知和采集。
QQ截图20190419201247.jpg
8、在智能家居中应用

在家电中嵌入传感器结点,通过无线网络与互联网连接在一起,利用远程监控系统可实现对家电的远程遥控,无线传感器网络使住户可以在任何可以上网的地方通过浏览器监控家中的水表、电表、煤气表、电器热水器、空调、电饭煲等,安防系统煤气泄露报警系统、外人侵入预警系统等。
QQ截图20190419201258.jpg

回复

使用道具 举报

该用户从未签到

0

主题

201

帖子

0

精华

高级会员

最后登录
2020-6-11
发表于 2019-5-8 10:23:58 | 显示全部楼层
学习了学习了
回复 支持 反对

使用道具 举报

该用户从未签到

2384

主题

9828

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-9-26
发表于 2019-7-9 11:07:12 | 显示全部楼层
学习学习无线传感器和无线传感器网络
回复 支持 反对

使用道具 举报

该用户从未签到

1

主题

893

帖子

0

精华

金牌会员

最后登录
2020-4-14
发表于 2019-7-26 15:35:07 | 显示全部楼层
学习学习学习学习
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 注册/登录

本版积分规则

关闭

站长推荐上一条 /2 下一条

Archiver|手机版|小黑屋|罗姆半导体技术社区

GMT+8, 2024-3-28 20:24 , Processed in 0.107910 second(s), 16 queries , MemCache On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表