交通/醫(yī)療/農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析

成都弱電公司訊：

傳感器節(jié)點(diǎn)可以連續(xù)不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、事件檢測(cè)、事件標(biāo)識(shí)、位置監(jiān)測(cè)和節(jié)點(diǎn)控制，傳感器節(jié)點(diǎn)的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、健康護(hù)理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫經(jīng)管，以及機(jī)場(chǎng)、大型工業(yè)園區(qū)的平安監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的深人研究和廣泛應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸深入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域而受到業(yè)內(nèi)人士的重視。

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環(huán)境和遷移狀況、無線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表監(jiān)測(cè)等，可用于行星探測(cè)、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測(cè)等?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以通過數(shù)種傳感器來監(jiān)測(cè)降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預(yù)測(cè)山洪爆發(fā)描述生態(tài)多樣性，從而進(jìn)行動(dòng)物棲息地生態(tài)監(jiān)測(cè)。還可以通過跟蹤鳥類、小型動(dòng)物和昆蟲進(jìn)行種群復(fù)雜度的研究等。

隨著人們對(duì)環(huán)境的日益關(guān)注，環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為野外隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便，特殊是如下幾方面：將幾百萬個(gè)傳感器散布于森林中，能夠?yàn)樯只馂?zāi)地點(diǎn)的判定提供最快的信息；傳感器網(wǎng)絡(luò)能提供遭受化學(xué)污染的位置及測(cè)定化學(xué)污染源，不需要人工冒險(xiǎn)進(jìn)入受污染區(qū)；判定降雨情況，為防洪抗旱提供準(zhǔn)確信息；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣污染、水污染以及土壤污染；監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分。

Crossbow的MEP系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網(wǎng)絡(luò)，主要用來進(jìn)行環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)。該系統(tǒng)包括了2個(gè)MEP410環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)，4個(gè)MEP510濕度/溫度傳感器。溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測(cè)線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，來敏感被測(cè)物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體離開一定的距離，檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器都是將溫度值經(jīng)過一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出模擬電壓或電流信號(hào)，利用這些電壓或電流信號(hào)即可進(jìn)行測(cè)量控制。而將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一起，就成為具有數(shù)字輸出能力的數(shù)字溫度傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體溫度傳感器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強(qiáng)大、精確、價(jià)廉的數(shù)字溫度傳感器。

在交通經(jīng)管中的應(yīng)用

在交通經(jīng)管中利用安裝在道路兩側(cè)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面狀況、積水狀況以及公路的噪音、粉塵、氣體等參數(shù)，達(dá)到道路保護(hù)、環(huán)境保護(hù)和行人健康保護(hù)的目的。

1995年，美國交通部提出了“國家智能交通系統(tǒng)項(xiàng)目規(guī)劃”，預(yù)計(jì)到2025年全面投入使用。這種新型系統(tǒng)將有效地使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交通經(jīng)管，不僅可以使汽車按照一定的速度行駛、前后車距自動(dòng)地保持一定的距離，而且還可以提供有關(guān)道路堵塞的最新消息，推薦最佳行車路線以及提醒駕駛員避免交通事故等。

由于該系統(tǒng)將應(yīng)用大量的傳感器與各種車輛保持聯(lián)系，人們可以利用計(jì)算機(jī)來監(jiān)視每一輛汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，如制動(dòng)質(zhì)量、發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)間等。根據(jù)具體情況，計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，使車輛保持在高效低耗的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并就潛在的故障發(fā)出警告，或直接與事故搶救中心取得聯(lián)系。目前在美國的賓西法尼亞州的匹茲堡市就已經(jīng)建成有這樣的交通信息系統(tǒng)，并且通過電臺(tái)等媒體附帶產(chǎn)生了一定商業(yè)價(jià)值。

道路兩側(cè)的傳感器結(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路破損、路面不平等情況，在暴雨時(shí)可以監(jiān)測(cè)路面積水情況，并將這些數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的發(fā)送到相關(guān)部門，便于相關(guān)部門對(duì)道路進(jìn)行檢修或者發(fā)布道路積水警報(bào)及進(jìn)行險(xiǎn)情排除等工作。道路兩側(cè)的傳感器結(jié)點(diǎn)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)公路附近的環(huán)境狀況，例如噪音、粉塵及有毒氣體濃度等參數(shù)，并通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送出去，便于有關(guān)部門對(duì)道路情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。Senera的系統(tǒng)，可用于監(jiān)測(cè)橋梁、高架橋、高速公路等道路環(huán)境。對(duì)許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能放置在橋墩底部用以感測(cè)橋墩結(jié)構(gòu)；也可放置在橋梁兩側(cè)或底部，搜集橋梁的溫度、濕度、震動(dòng)幅度、橋墩被侵蝕程度等，能減少斷橋所造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。在舊金山，200個(gè)聯(lián)網(wǎng)微塵已被部署在金門大橋，這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動(dòng)距離——可以精確到在強(qiáng)風(fēng)中為幾英尺。當(dāng)微塵檢測(cè)出移動(dòng)距離時(shí)，它將把該信息通過微型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞出去，信息最后到達(dá)一臺(tái)更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，任何與當(dāng)前天氣情況不吻合的異常讀數(shù)都可能預(yù)示著大橋存在平安隱患，系統(tǒng)將根據(jù)這一信息通知工程師對(duì)其進(jìn)行修繕，以確保橋梁在遭受地震或另外自然災(zāi)害時(shí)仍保持完好無損。

智能交通系統(tǒng)(ITS)是在傳統(tǒng)的交通體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型交通系統(tǒng)，它將信息、通信、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及另外現(xiàn)代通信技術(shù)綜合應(yīng)用于交通領(lǐng)域，并將“人-車-路-環(huán)境”有機(jī)地結(jié)合在一起。在現(xiàn)有的交通設(shè)施中增加一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將能夠從根本上緩解困擾現(xiàn)代交通的平安、通暢、節(jié)能和環(huán)保等問題，同時(shí)還可以提高交通工作效率。因此，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)已經(jīng)成為近幾年來的研究熱點(diǎn)。智能交通系統(tǒng)主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導(dǎo)等幾個(gè)方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為智能交通系統(tǒng)的信息采集和傳輸提供一種有效手段，用來監(jiān)測(cè)路面與路口各個(gè)方向上的車流量、車速等信息。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執(zhí)行、各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸與通信等子系統(tǒng)組成。信息采集子系統(tǒng)主要通過傳感器來采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)，并運(yùn)用計(jì)算方法計(jì)算出最佳方案，同時(shí)輸出控制信號(hào)給執(zhí)行子系統(tǒng)，以引導(dǎo)和控制車輛的通行，從而達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能交通中還可以用于交通信息發(fā)布、電子收費(fèi)、車速測(cè)定、停車經(jīng)管、綜合信息服務(wù)平臺(tái)、智能公交與軌道交通、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)和綜合信息平臺(tái)等技術(shù)領(lǐng)域。