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無線傳感器網絡在安防報警領域中的應用

2015/5/13 8:44:44      点击:
 隨著無線通信技術和電子器件技術的進步,促進了低成本、低功耗、體積小、多功能(感知、處理、??通信功能)傳感器的發展,從而使得開發低成本的傳感器網絡成爲可能。一個傳感器網絡由分布在特定環境中的大量傳感器節點組成,傳感器節點的位置可以根據需要隨機部署,傳感器的網絡協議和算法具有自組織能力,傳感器節點之間相互協作,利用它們自身的處理能力執行局部的計算,僅發送處理後的數據信息。
  目前,國外對傳感器網絡的研究大都還處于研究和開發階段,相關的研究開發課題都還在進行中。其中,有對傳感器網的傳送層、網絡層、數據層以及物理層進行整體研究的SensoNet、SINA、SCADDS和PACMAN項目,有對傳感器網絡互連、路由協議和功率控制等方面進行研究的WINS?、Mamps?、LEATH?和Dynamic?Sensor?Network?項目,以及針對傳感器網絡安全、數據分發的一些項目如SPINS、DataSpace等。這些項目幾乎全都集中在美國各高校的研究機構內。
  2002年,英特爾研究中心伯克利實驗室和大西洋學院的研究人員在緬因州Great?Duck?Island?把稱做“塵埃”的很小的監控裝置裝到了有海燕巢的洞穴中,用于監控光、濕度、壓力和熱量等參數。這些“塵埃”還預示著一個到處是以電池爲電源的無線傳感器網絡的未來,這些傳感器可監控環境、機器甚至人類自己。
  三菱電機日前開發成功一種用于傳感器網絡的小型低耗電無線模塊,能夠使用特定小功率無線構築對等(Ad-hoc)網絡,目標是取代目前利用專線構築的家用安全網絡,計劃2005年~2006年達到實用水平。具體而言,與紅外線傳感器配合,檢測是否有人。與加速度傳感器配合,檢測窗玻璃和家具的振動。與磁傳感器配合,檢測門的開關,等等。
  安防報警領域中的應用
  無線傳感器網絡具有廣泛的應用領域,不同應用領域面臨不同的技術問題。針對社會公共安全防範應用領域來講,具有快速部署、自組織和容錯能力的傳感器網絡是一種非常有前途的感知技術系統,可應用于監控、控制、通信、計算等領域。相對于傳統的安全防範技術具有很明顯的優勢。
  1.網絡結構及工作原理
  應用無線傳感器網絡技術的報警網絡可由門磁開關、紅外線傳感器、火災煙感傳感器、煤氣泄露傳感器、紅外線發生器、雙鑒探測器、玻璃破碎報警器等傳感器網絡節點形成一個無線傳感器網絡。無線報警網絡系統將會應用在不同的場合,如辦公大樓、家庭、別墅以及小區等,因此要求網絡中節點的位置能隨機分布、隨意擴充和組合,能滿足報警範圍的不確定性,並能夠對房屋、
  牆壁對無線電波的衰減、反射、噪聲産生抗幹擾的能力,所以無線報警網絡采用了無規則網絡拓撲結構
  這種無規則的拓撲結構能夠很好地擴展組合,容易增加網絡節點,滿足無線網絡節點位置分布的不確定性;可在房間、隔離處放置一個傳感器節點,避免無線幹擾和報警區域不確定性的問題,其中在網絡中僅分布少量價格昂貴節點就可對多個傳感器節點所傳送的數據進行綜合處理,分析是否發送報警信號,在一定程度上降低報警系統的誤報,提高無線報警系統的可靠性。在網絡中傳感器節點的主要作用是采集數據,並把數據以無線傳輸的方式傳輸給距離它最近的報警節點,報警節點對這些數據進行綜合分析,以此決定是否給予報警。
  2.節點的結構及功能
  在不同的應用領域節點的結構各有區別,但一般一個傳感器節點由ROM、RAM?、系統控制、用戶接口、能量、協議處理、RF收發等部分構成,如下圖所示:
  RF主要完成無線收發的功能,ROM、RAM主要用于存儲傳輸的數據,協議處理主要完成無線通信協議的處理,能量主要完成能源的調整,收集等功能。處理器通常選用嵌入式CPU,如Motorola的68HC16,ARM公司的ARM7和Intel的
  PXA255?、StrongARM?等。數據傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成,如RFM公司的TR1000?等。因爲需要進行較複雜的任務調度與管理,系統需要一個微型化的操作系統,UC?Berkeley?爲此專門開發了TinyOS。當然,uCOS-II?和嵌入式Linux等也是不錯的選擇。
  無線傳感器網絡是一種新的信息獲取和處理技術。在特殊領域,它有著傳統技術不可比擬的優勢,同時也必將開辟出不少新穎而有價值的商業應用。隨著科學技術的發展,無線傳感器網絡必將進入實際應用,當然安防報警僅僅是無線傳感器網絡應用的冰山一角。本文期望能借此推動國內對這一新興網絡技術的關注與研究。
 作者:AG体育官网游戏