环保监测中的无线传感器网络技术

无处不在的无线传感网络和数据将成为未来的一个重要的发展趋势之一。先进的材料、增强的功能和MEMS相结合，使传感器尺寸和成本得以突破，让无线传感器网络无处不在成为可能。

ADI 总裁兼CEO Vincent Roche先生在年初的一篇产业趋势展望的文章中指出，无处不在的无线传感网络和数据将成为未来的一个重要的发展趋势之一。先进的材料、增强的功能和MEMS相结合，使传感器尺寸和成本得以突破，让无线传感器网络无处不在成为可能。他认为通过无线mesh网络在物联网和工业应用中的部署，无需大量重新布线即可在现有系统中添加传感功能，而从传感器到云的端到端安全性将成为工业用户大规模部署工业物联网的基本要求。

而在同期举办的ADI媒体交流活动中电源产品中国区市场总监Lorry Liang也透露，该公司无线网络解决方案SmartMesh在工业及环保等领域获得了多项重要的成功应用，其中包括中国云南的洱海水质监测。近日，该公司再次公开宣布多个典型应用案例，包括数个环保监测领域的应用案例，笔者整理这些成功案例，希望可以看到环保监测的科技新思路。

宝贵的水资源供应如何预测？

不管是热电生产、农业、工业或水电生产、积雪量以及每年储存在积雪中的地表水对于美国经济都是至关重要，因为此类水源的用户每年为美国的国内生产总值贡献达到1.7万亿美元(占比15%)。此外，积雪信息可用于预测干旱和洪涝灾害，在公共与私营经济部门之间均等地分配水资源，而且对于农业规划也是很关键。

然而，支配积雪、融雪和地表水的过程并不为大众所熟知，因为它们很难测量。直到最近，研究人员一直依靠的都是零星部署在陡峭地形和极端环境情况之偏远地点的有线传感器，这些环境包括山洪、厚厚的积雪、冰点以下的温度、以及具有喜欢啃咬电缆的动物之地方。这些有线网络过于昂贵、不可靠、难以维护，且由于数据点过少而无法创建流域的态势图。

加州大学伯克利分校的一个项目组尝试探索改善大规模环境监测的方法，并转向无线传感器网络以了解该技术是否能够实现一种更有效、可扩展和坚固的解决方案，这种解决方案在同一个无线电频段内需要具有多个节点，即使对于高频数据传输也能依靠电池运行至少一年，而且可在非常严酷的环境中正常运作。

虽然他们发现很多商用无线系统都能够在两点之间传输数据，但硬件通常包含了供电功率相对较高的无线电装置，此类装置所需的电能仅靠电池是无法提供的。另外，他们还发现:典型的点对点传输系统是独立运作的，如果多条链路部署得过于接近(即是无线电传输范围有重迭)，则在节点之间会存在有害的无线电干扰。

最终ADI公司的Dust Networks SmartMesh WSN技术进入该项目组的视线，由于它具有长电池寿命、智能网络特性和可扩展性。超低功耗的802.15.4 SmartMesh节点可实现长达数年的电池使用寿命。SmartMesh网络管理器提供的内置技术亏以创建一种自动形成、自愈、多跳网格网络。事实上，这些特性在大多数无线传感器网络中并非标配。

该通信系统由的无线节点和一个网络管理器组成。这些节点具有高度集成的硬件，以及用于实现简单集成的可配置软件接口。节点每15分钟从负责测量积雪深度、太阳辐射、相对湿度、土壤水分和基质水势、以及温度的远程传感器组传送一次数据。有些节点直接连接至传感器组，其他则用作“中继站”，以提高通过山脊、岩层露头和森林进行数据传输时的可靠性。

智能泊车方案有效减少城市车流量和污染

据估计，30%的城市车流量是因为驾驶者寻找泊车位而引发的。在洛杉矶一小区里进行的车流量测量研究中，研究人员发现驾驶者为了找寻停车位而行驶超过95万英里，产生的二氧化碳排放量达730吨，消耗的汽油量为47,000加仑。要找到一个空的车位可谓困难重重，而且充满了随机性，因而会导致浪费时间、交通拥堵、产生路怒症和污染等问题变得愈加严重。城市停车执法也是一种低效且极其耗费人力的举措，通过这种方法来锁定违法者简直就像谚语里说的“大海捞针”。

理想的解决方案当然是能够实时地从个别停车位收集数据，但这并不是一项简单的任务。要为每个停车位排布供电和通信线路根本是不可能，而要频繁更换电池同样如此。因此，解决方案需采用无线技术，而且必需能够依靠一次可运行数年之久的电池。另外，城市道路也不利于无线电射频传输。汽车、货车、卡车和公交车形成了持续不断和动态的障碍物，这些障碍物会使无线电信号发生偏斜、反射和衰减。

绿色环保领域的创新型公司Streetline Networks选择了SmartMesh无线网格网络技术来有效解决了这个难题。该公司的智能泊车解决方案将SmartMesh产品集成到其表面贴装型和嵌入式传感器中，这些传感器包含了一系列的感测组件和逻辑器件，用以管理个别泊车位上的收集数据。

SmartMesh 经过验证和先进的RF 灵活性使得Streetline 能可靠地将道路数据实时地传输至其基于网络的泊车管理应用套件。这些应用能告诉驾驶者哪里可以找到停车位，当停车记时器显示停车时间快到时可向驾驶者发送提示短信，甚至直接将停车执法人员引导至超时占用泊车位的停车处。目前Streetline Networks 系统广泛应用在包括纽约、洛杉矶、卡尔弗城(CA)、沃思堡市、阿什维尔，Streetline Networks有效帮助城市减少了交通堵塞，从而使得城市更清洁。

环境监测的几大关键技术特性分析

无论是洱海水质监测还是本文分享的两个环境监测项目，SmartMesh无线传感器网络获得采纳的关键无外乎几大原因：

●动态可扩展的网络。支持可自动形成和易于扩展的大型、密集、多跳网格网络，它还提供了安全管理、用于优化传感器布局的详细网络统计数据、确定性的节点电源管理，并可凭借内置的网络状态监控功能实施动态的网络优化。

●易于部署和配置简单。长电池寿命、智能网络管理器和坚固的可扩展性。SmartMesh 网络为苛刻都市环境以及野外不确定性环境提供了必需的灵活性和可靠性。

● 99.99%的高稳定性。SmartMesh产品线经过现场验证，即使在最严苛的环境中也不失稳定性，其为一种完整的网格网络解决方案。它运用时间同步化网格协议以提供网络灵活性、可靠性和可扩展性，同时提供先进的网络管理及全面的安全特性。

●超低功耗让维护成本更低。其通过负载平衡和优化进一步大幅提升电池效率，可将首次出现需要维护的时间推后。超低功耗技术允许网络节点依靠两节AA 电池连续运行数年。

环保监测中的无线传感器网络技术相关推荐

国外较知名的无线传感器网络技术研究公司
memsic(原克尔斯博公司无线传感器网络部,http://www.memsic.cn/) 克尔斯博科技有限公司(Crossbow Technology, Inc)成立于1995年,是无线传感器网络和 ...
无线传感器网络技术中的关键性问题
一.引言无线传感器网络是一种独立出现的计算机网络,它的基本组成单位是节点,这些节点集成了传感器.微处理器.无线接口和电源四个模块.传统的计算机网络技术中业已成熟的解决方案可以借鉴到无线传感器网络中来 ...
无线传感器网络技术与应用课后习题部分答案
第一次作业思考题与习题1 1)简述什么是WSN? 无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的 ...
无线传感器网络技术简答题（通用版）
1.什么是无线传感器网络? 答:无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量传感器节点组成的一种自组织网络,这些传感器节点不仅能感知网络内的环境信息,还具有简单的计 ...
第四讲复习无线传感器网络技术
一.无线传感网络概述定义:无线传感网络是由部署在监测区域内大量的成本很低.微型传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一种多跳自组织的网络系统. 目的:协作的感知.采集.处理网络覆盖范围内感知对象的 ...
多媒体通信中内容分发网络技术分析
内容分发网络(Content Distribution Network,CDN)是建立在内容分发技术上的网络架构和整体系统.内容分发技术是在流量管理.负载均衡和分布式技术基础上发展的一种分发缓存(Ca ...
《WSN》无线传感器网络全文翻译
前言该篇文章的全文翻译是由敖琳.綦正民.钱金柱.陈见埔.刘仁宇.胡雪亮六位同学完成.其中敖琳负责摘要.第1节.第2节的翻译,綦正民负责第3节的翻译,钱金柱负责第4节的翻译,刘仁宇负责第5节的翻译,陈 ...
动力环境监控系统论文_机房环境论文,关于网络技术在机房动力环境集中监控系统中的应用相关参考文献资料-免费论文范文...
导读:为您写机房环境毕业论文范文和职称论文提供相关参考文献. 1. 机房动力环境集中监控系统 (一)机房动力环境集中监测系统的必要性 1．网络技术可靠性要求的体现网络质量是部门发展的关键,稳定的机房 ...
工业无线传感器网络的全球与中国市场2022-2028年：技术、参与者、趋势、市场规模及占有率研究报告
本文研究全球与中国市场工业无线传感器网络的发展现状及未来发展趋势,分别从生产和消费的角度分析工业无线传感器网络的主要生产地区.主要消费地区以及主要的生产商.重点分析全球与中国市场的主要厂商产品特点.产 ...

环保监测中的无线传感器网络技术

环保监测中的无线传感器网络技术相关推荐

最新文章

热门文章