無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)同組織起來(lái)的，這些節(jié)點(diǎn)具有無(wú)線通訊、數(shù)據(jù)采集和協(xié)同合作能力，可以應(yīng)用于布線和電源供給困難或人員不能到達(dá)的區(qū)域以及一些臨時(shí)場(chǎng)合等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨機(jī)或特定地布置在目標(biāo)環(huán)境中，它們之間的通訊通過(guò)特定的協(xié)議自組織起來(lái)，能夠獲取周圍環(huán)境的信息，并且相互協(xié)同完成特定任務(wù)。本文基于nRF905設(shè)計(jì)了一款無(wú)線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將普通辦公樓室內(nèi)的溫度采集傳感器節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，實(shí)時(shí)采集房間內(nèi)的溫度信息，并傳送到遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)用多跳中繼的方式將數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，然后再經(jīng)過(guò)各種通信網(wǎng)絡(luò)途徑傳送到用戶交互的管理節(jié)點(diǎn)；管理節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和對(duì)管理項(xiàng)進(jìn)行管理，及時(shí)地收集信息數(shù)據(jù)并發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有如下特點(diǎn)：
①基于應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是對(duì)每一個(gè)應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)的，通過(guò)感知識(shí)別客觀世界的物理量，它可以獲取外部信息。
②與物理世界交互。外部環(huán)境變化對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的影響較大，因此，傳感器節(jié)點(diǎn)必須適時(shí)地調(diào)整自身工作狀態(tài)，以適應(yīng)環(huán)境的變化。
③自組織網(wǎng)絡(luò)。為了能夠快速自動(dòng)地配置調(diào)節(jié)、監(jiān)測(cè)與管理網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)需具有自組織能力，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的外部環(huán)境不穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)自身也有很多不可預(yù)測(cè)的地方。
④以數(shù)據(jù)為中心。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心，快速有效地融合各節(jié)點(diǎn)信息，直接將其傳送給用戶。
⑤網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)要求用大量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分布式協(xié)同的信號(hào)和信息處理，這是因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力有限。
⑥節(jié)點(diǎn)能力有限。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)面臨電池能量、計(jì)算能力以及存儲(chǔ)能力有限的情況。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有許多其他網(wǎng)絡(luò)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)深入到人類社會(huì)的許多場(chǎng)合，例如在環(huán)境、反恐、家庭、軍事、醫(yī)療、救災(zāi)以及其他商業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域。
溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成
根據(jù)系統(tǒng)要求，溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)包括遠(yuǎn)程控制中心和智能節(jié)點(diǎn)。遠(yuǎn)程控制中心用于發(fā)起數(shù)據(jù)采集命令，智能節(jié)點(diǎn)用以實(shí)現(xiàn)信息的采集、數(shù)據(jù)處理以及傳輸功能，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，主要由控制模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、通訊模塊、溫度采集模塊、存儲(chǔ)模塊、電量檢測(cè)模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊以及GSM模塊等組成。依據(jù)實(shí)際應(yīng)用背景，在所設(shè)計(jì)的溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)中，普通節(jié)點(diǎn)首先通過(guò)無(wú)線射頻將所測(cè)溫度數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點(diǎn)，然后匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)GSM模塊將數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)程控制中心。
圖1 溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成圖
