什么是无线传感器网络(WSN)

2010-09-29 21:14:22来源: NI公司

  无线传感器网络主要由三个部分组成:节点网关和软件。空间分布的测量节点通过与传感器连接对周围环境进行监控。监测到的数据无线发送至网关,网关可以与有线系统相连接,这样就能使用软件对数据进行采集、加工、分析和显示。路由器是一种特别的测量节点,你可以使用它在WSN中延长距离以及增加可靠性。

  WSN架构

  你可以使用NIWSN平台灵活的创建简单而独立的无线监控网络,也可以创建一个集成了有线和无线测量的完整测试系统,而且只需要用LabVIEW开发环境就可以访问所有的NI平台。

  基本的WSN架构

  对于大多数的WSN应用来说,你只需要创建一个基本的网络架构,在这个架构中,分布式测量节点从周围的环境中获得数据,然后将测量结果发送至网关,如图1所示。

网络架构

图1.在WSN应用中,你可以创建一个网络架构,在这个架构中,分布式测量节点收集数据并将结果发送至网关。

  你可以将WSN以太网关连接至基于Windows的控制器或者LabVIEW实时控制器,如图2所示。基于Windows的控制器可以是PC,也可以是嵌入式PC,需要安装基于Windows操作系统的LabVIEW软件。也就是说,你可以轻松地为任何基于Windows的系统添加无线数据记录功能。如果连接至LabVIEW实时控制器,比如NICompactRIO或其它可编程自动化控制器(PAC),则可以把无线测量放置在有线测量或控制应用旁边。在主控制器上运行LabVIEW软件就可以对来自传感器网络的测量数据进行采集、加工、分析和显示。

你可以将WSN以太网关连接至基于Windows的控制器或者LabVIEW实时控制器

图2.你可以将WSN以太网关连接至基于Windows的控制器或者LabVIEW实时控制器。

  改进你的WSN架构

  NI平台可以帮助你进一步定制和增强WSN架构。因为以太网连接的灵活性,你可以为你的WSN系统添加其它的设备和功能,无论是像数据库和服务器这样的企业级设备,还是有线I/O接口、控制系统和第三方WSN产品。LabVIEW实时模块允许网关进行嵌入式数据记录和开放式通信,同时,LabVIEWWSN模块允许节点定制和节点层的本地决策。

NIWSN具有硬件定制和软件改进选项

图3.NIWSN具有硬件定制和软件改进选项。

  集成LabVIEW可以帮助你增强无线测试系统的功能。LabVIEW不仅有常用的高级处理以及可视化功能,而且它的Web服务可以将你的测量数据发布到Web服务器上,比如集成在NI9792上的Web服务器,这样,几乎在任何地方都可以方便地远程访问你的WSN。在这个完整的系统架构中,你可以先使用NIWSN快速而轻松地获取数据,处理之后将其发布到服务器上,然后就能使用像iPhone或笔记本电脑这样的无线智能设备方便地远程访问这些数据。

  网关

  在NIWSN系统中,网关就相当于一个网络协调员,负责管理节点认证,消息缓冲,以及在IEEE802.15.4无线网络和有线以太网络之间建立桥梁,在以太网络中,你可以使用各种NI软件对测量数据进行采集、加工、分析和显示。你可以在WSN中使用多个网关,并通过软件设置每个网关在不同的无线通道中进行通信。你可以连接8个WSN终端节点(在星形拓扑中)或者多达36个WSN节点(在网状拓扑中)至WSN网关。你可以为NIWSN选择两种网关。

可编程网关以太网关

  可编程网关

•LabVIEW实时目标
•533MHz处理器
•2GB板载存储能力
•集成Web服务器
•2.4GHz,IEEE802.15.4标准的无线电,可与NIWSN测量节点进行通信

  NI9792由LabVIEW实时控制器和WSN网关组成,是实现嵌入式无线数据记录的理想产品。NI9792具有双以太网端口,使其可与企业级设备,有线I/O接口,控制系统或者第三方产品进行通信。这个高性能工业级控制器具有533MHz的处理器,2GB的板载存储能力和2.4GHz的IEEE802.15.4无线电,可与多达36个分布式NIWSN测量节点(在网状拓扑中)进行通信。集成的Web服务器可以让你在WSN系统中对数据进行远程访问。

  以太网关

•2.4GHz,IEEE802.15.4标准的无线电,可与NIWSN测量节点进行通信
•可通过以太网连接至Windows或LabVIEW实时主控制器
•-30℃到70℃的操作温度范围
•9到30V外部电源供电

  NIWSN-9791以太网关是一个传递设备,不提供板载存储功能和编程功能。以太网关的2.4GHz、IEEE802.15.4标准的无线电能够收集源自传感器网络的测量数据,10/100Mbits/s的以太网端口可灵活连接Windows或LabVIEW实时主控制器。

   测量节点

  NIWSN测量节点的特点是传感器的直接连接性,通信的可靠性,以及工业评级标准。测量节点由电池供电,4节AA碱性电池可持续工作3年,也可以将其与NI户外外壳结合使用,从而进行长期的户外部署。你可以使用WSN设备的LabVIEW驱动来添加第三方WSN网关和节点至你的测量系统。每个节点都提供可编程和不可编程两种型号。对于可编程节点,可以使用LabVIEWWSN模块的图形化编程环境定制节点的行为。查看本文关于软件的介绍以了解更多LabVIEWWSN的功能。

模拟输入测量节点

  NIWSN-3202模拟输入测量节点

•4节AA碱性电池供电
•长达3年的电池寿命
•4路模拟输入通道
•可选输入范围:±10,±5,±2,±0.5V
•传感器电源输出,20mA时高达12V

  NIWSN-3202测量节点作为一款无线设备,提供4路±10V模拟输入通道和4路双向数字通道,你可以单独将各路数字通道按需要配置为输入、漏极输出或源极输出。18针螺丝端子连接器可与传感器直接连接,设备提供的12V、20mA电源输出可以直接驱动需要外部电源供电的传感器。直接使用4节1.5V、AA碱性电池为该测量节点供电,4节电池的电量可持续工作3年,也可采用9V至30V的外部电源(需单独采购)供电。

  NIWSN-3212热电偶测量节点

•4节AA碱性电池供电
•长达3年的电池寿命
•4路电热偶输入通道
•支持J、K、R、S、T、N、B和E热电偶类型

  NIWSN-3212测量节点作为一款无线设备,提供4路24位热电偶输入通道和4路双向数字通道。你可以单独将各路数字通道按需要配置为输入、漏极输出或源极输出。18针螺丝端子连接器可直接连接J、K、R、S、T、N、B和E型热电偶。直接使用4节1.5V、AA碱性一次性电池为该测量节点供电,4节电池的电量可持续工作3年,也可采用9V至30V的外部电源(需单独采购)供电。

  软件

  传统上,对无线传感器节点编程不仅需要编程人员具有嵌入式系统的知识,还要了解供应商所选定的某种基于文本的编程语言。但有了LabVIEWWSNPioneer,你只需要使用同一种图形化编程方法就可以为NI的无线传感器节点添加智能,这种方法已经成为开发数据采集和处理应用的工业标准。LabVIEWWSNPioneer还可灵活地将C代码与图形化代码直接结合,并在节点上运行,从而可实现算法重用。

  LabVIEWWSNModulePioneer

•延长电池寿命
•实现自定义分析
•增加本地采样率
•实现嵌入式决策制定

  NILabVIEW无线传感器网络(WSN)ModulePioneer拓展了LabVIEW图形化编程环境,可创建和部署嵌入式应用至可编程NIWSN测量节点。LabVIEWWSNModulePioneer可以通过优化节点行为来延长电池使用寿命,也可以在可编程NIWSN测量节点上实现自定义分析和嵌入式决策的制定。

  使用LabVIEW创建智能无线传感器网络

使用LabVIEW创建智能无线传感器网络

  了解如何用NILabVIEW建立一个完整的无线传感器网络(WSN)系统。你可以添加NIWSN硬件到任何Windows或嵌入式LabVIEW实时系统,从而建立一个完整的集成了有线和无线的测量系统。你同样可以使用图形化编程将智能嵌入到NIWSN测量节点中。

关键字:无线传感器网络  WSN  架构  节点  路由器  网关

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2010/0929/article_3423.html
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