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MESH自组网络无线传感技术

1、无线传感器网络技术简介
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,各个节点使用各种信息传感设备来获取自然界或者物体的物理信息,再通过无线链路自动组成网络,按约定的协议,彼此通信,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。这一技术能够将人与人之间的通信扩展到人与物之间的通信,可以直接通过对物体的询问而获得所需要的信息。
传感器网络能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统,这就是因为它具有区别于过去硬件的,可到处散布的特点以及集体分析能力。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器,可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS(微机电系统)的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景,其潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。
无线传感器网络技术是“物联网”的两大核心技术之一。“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其客户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。物联网是在计算机互联网的基础上,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。
2.、研究开发团队现有技术水准
中科院深圳先进技术研究院集成电子中心于峰崎博士团队在无线传感器网络方面有6年左右的技术研发积累,现在已经建成整个传感器网络的支撑平台,包括传感节点设备,新型传感器和集成微系统,网络协议栈,基于GIS(地理信息系统)的网络监测平台。传感节点根据煤矿、森林等具体应用环境的不同设计了不同感知功能的节点;传感器网络的协议从物理层,MAC层(数据链路层),到路由层都自主设计开发,形成了一整套传感器网络协议栈;监控平台基于客户端GIS系统,实时反映网络监测数据,现正在开发基于Web的远程监控系统。
目前针对实际应用场景的无线传感器网络在研和已研的项目有:
基于无线传感器的煤矿安全监控系统
无线传感网络在心电图上的应用
无线传感网络在数字城市的应用
采用中高速传感器网络用于医院的视频监控系统
基于传感器网络的火灾森林监控系统
下图是我们实验的截图,显示的是无线传感器网络监测自己所在大楼参数的网络运行拓扑图和数据曲线,布设地点为蛇口南山医疗器械产业园。
 
图 1 无线传感器网络监测科研大楼温度和光照参数
 
图 2 无线传感器网络监测科研大楼的光照曲线截图
3、无线传感器网络的应用
无线传感与控制应用广泛,主要分布在以下行业:
电力
铁路道口,信号管理
坝体、隧道、桥梁、机场和码头等安全监控
石油和化工等各种管道监控
交通安全信号监控
钢铁工业高炉安全监控系统
机械人、机件臂系统,用于监视和控制机械人的生产作业
其它各种需要实时监控的而设备
 
具体应用包括以下各方面:
 
近距离无线数据传输
无线数据采集
无线水表、煤气表、电力表抄表
工业遥控、遥测、工业数据采集
自动化数据采集系统
楼宇自动化、安防
机房设备无线监控
门禁系统
POS系统,无线键盘、鼠标
无线表决器
科研院所、实验室数据通讯
家庭自动化数据网络组网
医疗设备组网
生物信号采集系统
空调余热—低温多效蒸馏制备饮用水工艺

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