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淺談物聯網中所使用的無線傳感器幾大特點(上)——【鑫芯物聯】

2016-07-05  來自: 成都鑫芯電子科技有限公司 瀏覽次數:1975

物聯網的組織架構中,無線傳感器網絡是主要連接機構。它是一種無中心節點的全分布系統,通過隨機投放的方式,眾多傳感器節點被密集部署于監控區域。這些傳感器節點集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊,它們通過無線通道相連,自組織地構成物聯網中的網絡系統。

無線傳感器網絡

傳感器節點借助于其內置的形式多樣的傳感器,測量所在周邊環境中的熱、紅外、聲吶、雷達和地震波信號,也包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多人們感興趣的物理現象。傳感器節點間具有良好的協作能力,通過局部的數據交換來完成全局任務。

由于傳感器網絡的節點特點的要求,多跳、對等的通信方式較之傳統的單跳、主從通信方式更適合于無 線傳感器網絡,同時還可有效避免在長距離無線信號傳播過程中遇到的信號衰落和干擾等問題。通過網關,傳感器網絡還可以連接到現有的網絡基礎設施上,從而將采集到的信息回傳給遠程的終端用戶使用。無線傳感器網絡具有以下的特點:

1.大規模網絡:

為了獲取信息,在監測區域內通常會有規律的部署大量傳感器節點,傳感器節點數量可能達到成百上千,甚至更多。

這有兩方面的含義:

一是傳感器節點分布在很大的地理區域內,如在原始大森林中采用傳感器網絡進行森林防火和環境監測,需要部署大量的傳感器節點;

二是傳感器節點部署很密集,在一個面積不是很大的空間內,密集部署了大量的傳感器節點。傳感器網絡的大規模性具有如下優點:通過不同空間視角獲 得的信息具有更大的信噪比;通過分布式處理大量的采集信息能夠提高監測的準確度,降低對單個節點傳感器的準確度要求;大量冗余節點的存在,使得系統具有很強的容錯性能;大量節點能夠增大覆蓋的監測區域,減少盲區。

2.自組織網絡:

在傳感器網絡應用中,通常情況下傳感器節點被放置在沒有基礎結構的地方。傳感器節點的位置不能預先設定,節點之間的相互鄰居關系預先也不知道,如通過飛機播撒大量傳感器節點到面積廣闊的原始森林中,或隨意放置到人不可到達或危險的區域。

這樣就要求傳感器節點具有自組織的能力,能夠自動進行配置和管理,通過拓撲控制機制和網絡協議自 動形成轉發監測數據的多跳無線網絡系統。在傳感器網絡的使用過程中,部分傳感器節點由于能量耗盡或環境因素造成失效,也有 一些節點為了彌補失效節點、增加監測準確度而補充到網絡中,這樣在傳感器網絡中的節點個數就動態地增加或減少,從而使網絡的拓撲結構隨之動態地變化。傳感器網絡的自組織性要能夠適應這種網絡拓撲結構的動態變化。

3.多跳路由:

網絡中節點通信距離有限,一般在幾十到幾百米范圍內,節點只能與它的鄰居直接通 信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點進行通信,則需要通過中間節點進行路由。網絡 的多跳路由使用網關和路由器來實現,而無線傳感器網絡中的多跳路由是由普通網絡節點完 成的,沒有專門的路由設備。這樣每個節點既可以是信息的發起者,也可以是信息的轉發者。

如今隨著人們對于環境問題的關注程度越來越高,需要采集的環境數據也越來越多,無線傳感器網絡的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利,并且還可以避免傳統數據收集方式給環境帶來的侵入式破壞。無線傳感器網絡可以應用在精細農業中,來監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移,研究環境變化對農作物的影響,監測海洋、大氣和土壤的成分。


2016年7月5日

成都鑫芯電子科技有限公司編輯部

小編:葫蘆里的小惡魔

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