RECHNER KA0074  KAS-80-A12-3 傳感器

RECHNER KA0074  KAS-80-A12-3 傳感器

無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內，在工作時它將由電池或振動發電機提供電源，構成無線傳感器網絡節點，由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的微型節點，通過自組織的方式構成網絡。

　　它可以采集設備的數字信號通過無線傳感器網絡傳輸到監控中心的無線網關，直接送入計算機，進行分析處理。如果需要，無線傳感器也可以實時傳輸采集的整個時間歷程信號。

WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　監控中心也可以通過網關把控制、參數設置等信息無線傳輸給節點。數據調理采集處理模塊把傳感器輸出的微弱信號經過放大，濾波等調理電路后，送到模數轉換器，轉變為數字信號，送到主處理器進行數字信號處理，計算出傳感器的有效值，位移值等。

　　無線傳感器的工作原理：

　　WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　之后，網關保證該數據是系統的輸入數據。

WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　每個無線傳感器都被看作一個節點，擁有無線通信能力，同時還具有一定的信號處理與網絡數據的智能。

　　根據應用的類型，每個節點都可以有一。下圖顯示了某個節點的通用結構圖。它一般會包括一個傳感裝置、一個數據處理微控制器，以及一個無線連接RF模塊。根據不同的網絡定義，RF模塊可以起到一個簡單發射器或者收發器（TX/RX）的作用。

　　進行節點設計時，注意電流消耗和處理能力非常的重要。微控制器的內存非常依賴于所使用的軟件棧。

　　無線傳感器的在哪些方面廣泛應用：

　　傳感器節點可以連續不斷地進行數據采集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制，傳感器節點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊，能夠廣泛應用于環境監測和預報、健康護理、智能家居、建筑物狀態監控、復雜機械監控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理，以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。隨著無線傳感器網絡的深人研究和廣泛應用，無線傳感器網絡逐漸深入到人類生活的各個領域而受到業內人士的重視。

WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　在生態環境監測和預報中的應用

　　在環境監測和預報方面，無線傳感器網絡可用于監視農作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環境和遷移狀況、無線土壤生態學、大面積的地表監測等，可用于行星探測、氣象和地理研究、洪水監測等。基于無線傳感器網絡，可以通過數種傳感器來監測降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預測山洪爆發描述生態多樣性，從而進行動物棲息地生態監測。還可以通過跟蹤鳥類、小型動物和昆蟲進行種群復雜度的研究等。

　　隨著人們對環境的日益關注，環境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統方式采集原始數據是一件困難的工作。無線傳感器網絡為野外隨機性的研究數據獲取提供了方便，特別是如下幾方面：將幾百萬個傳感器散布于森林中，能夠為森林火災地點的判定提供快的信息;傳感器網絡能提供遭受化學污染的位置及測定化學污染源，不需要人工冒險進入受污染區;判定降雨情況，為防洪抗旱提供準確信息;實時監測空氣污染、水污染以及土壤污染;監測海洋、大氣和土壤的成分。

WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　Crossbow的MEP系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網絡，主要用來進行環境參數的檢測。該系統包括了2個MEP410環境傳感器節點，4個MEP510濕度/溫度傳感器。溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸，來敏感被測物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離，檢測從待測物體放射出的紅外線，從而達到測溫的目的。傳統的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導體溫度傳感器都是將溫度值經過一定的接口電路轉換后輸出模擬電壓或電流信號，利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。而將模擬溫度傳感器與數字轉換接口電路集成在一起，就成為具有數字輸出能力的數字溫度傳感器。隨著半導體技術的迅猛發展，半導體溫度傳感器與相應的轉換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強大、、價廉的數字溫度傳感器。

　　在交通管理中的應用

　　在交通管理中利用安裝在道路兩側的無線傳感網絡系統，可以實時監測路面狀況、積水狀況以及公路的噪音、粉塵、氣體等參數，達到道路保護、環境保護和行人健康保護的目的。

　　1995年，美國交通部提出了“國家智能交通系統項目規劃"，預計到2025年全面投入使用。這種新型系統將有效地使用傳感器網絡進行交通管理，不僅可以使汽車按照一定的速度行駛、前后車距自動地保持一定的距離，而且還可以提供有關道路堵塞的消息，推薦行車路線以及提醒駕駛員避免交通事故等。

　　由于該系統將應用大量的傳感器與各種車輛保持們可以利用計算機來監視每一輛汽車的運行狀況，如制動質量、發動機調速時間等。根據具體情況，計算機可以自動進行調整，使車輛保持在高效低耗的運行狀態，并就潛在的故障發出警告，或直接與事故搶救中心取得聯系。目前在美國的賓西法尼亞州的匹茲堡市就已經建成有這樣的交通信息系統，并且通過電臺等媒體附帶產生了一定商業價值。

WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　道路兩側的傳感器結點可以實時監測道路破損、路面不平等情況，在暴雨時可以監測路面積水情況，并將這些數據通過無線傳感網絡實時的發送到相關部門，便于相關部門對道路進行檢修或者發布道路積水警報及進行險情排除等工作。道路兩側的傳感器結點還可以實時監測公路附近的環境狀況，例如噪音、粉塵及有毒氣體濃度等參數，并通過無線傳感網絡系統將這些數據實時發送出去，便于有關部門對道路情況進行監測。Senera的系統，可用于監測橋梁、高架橋、高速公路等道路環境。對許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能放置在橋墩底部用以感測橋墩結構;也可放置在橋梁兩側或底部，搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等，能減少斷橋所造成生命財產的損失。在舊金山，200個聯網微塵已被部署在金門大橋，這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離——可以到在強風中為幾英尺。當微塵檢測出移動距離時，它將把該信息通過微型計算機網絡傳遞出去，信息到達一臺更強大的計算機進行數據分析，任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數都可能預示著大橋存在安全隱患，系統將根據這一信息通知工程師對其進行修繕，以確保橋梁在遭受地震或其他自然災害時仍保持完好無損。

　　智能交通系統（ITS） 是在傳統的交通體系的基礎上發展起來的新型交通系統，它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域，并將“人-車-路-環境"有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術，將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節能和環保等問題，同時還可以提高交通工作效率。因此，將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年來的研究熱點。智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段，用來監測路面與路口各個方向上的車流量、車速等信息。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器來采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統根據設定的目標，并運用計算方法計算出方案，同時輸出控制信號給執行子系統，以引導和控制車輛的通行，從而達到預設的目標。無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。

　　在醫療系統和健康護理中的應用

　　當前很多國家都面臨著人口老齡化的問題，我國老齡化速度更居中國60歲以上的老年人已經達到1.6億，約占總人口的12%，80歲以上的老年人達1805萬，約占老年人口的總數11.29%。一對夫婦贍養四位老人、生育一個子女的家庭大量出現，使贍養老人的壓力進一步加大。“空巢老人"在各大城市平均比例已達30%以上，個別大中城市甚至已超過50%。這對于中國傳統的家庭養老方式提出了嚴峻挑戰。

　　無線傳感網技術通過連續監測提供豐富的背景資料并做預警響應，不僅有望解決這一問題還可大大提高醫療的質量和效率。無線傳感網集合了微電子技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信和分布式信息處理等技術，能夠通過各類集成化的微型傳感器協同完成對各種環境或監測對象的信息的實時監測、感知和采集。是當前在國際上備受關注的，涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點之一。

WSN一般都包括一臺主機或者“網關"，其通過一個無線電通信鏈路與大量無線傳感器進行通信。數據收集工作在無線傳感器節點完成，被壓縮后，直接傳輸給網關，或者如果有要求，也可以利用其他無線傳感器節點來將數據傳遞給網關。

　　近年來，無線傳感器網絡在醫療系統和健康護理方面已有很多應用，例如，監測人體的各種生理數據，跟蹤和監控醫院中醫生和患者的行動，以及醫院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器結點，例如心率和血壓監測設備，醫生就可以隨時了解被監護病人的病情，在發現異常情況時能夠迅速搶救。羅切斯特大學的一項研究表明，這些計算機甚至可以用于醫療研究。科學家使用無線傳感器創建了一個 “智能醫療之家"，即一個5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。“智能醫療之家"使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器，可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理，而且可以減輕護理人員的負擔，提高護理質量。利用傳感器網絡長時間的收集人的生理數據，可以加快研制新藥品的過程，而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而*的應用。

　　在信息家電設備中的應用

　　無線傳感器網絡的逐漸普及，促進了信息家電、網絡技術的快速發展，家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展，基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。

　　在家電中嵌入傳感器結點，通過無線網絡與互聯網連接在一起，將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環境。利用遠程監控系統可實現對家電的遠程遙控，也可以通過圖像傳感設備隨時監控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園，監測兒童的早期教育環境，以及跟蹤兒童的活動軌跡。

　　無線傳感器網絡利用現有的因特網、移動通信網和電話網將室內環境參數、家電設備運行狀態等信息告知住戶，使住戶能夠及時了解家居內部情況，并對家電設備進行遠程監控，實現家庭內部和外界的信息傳遞，無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方通過瀏覽器監控家中的水表、電表、煤氣表、電器熱水器、空調、電飯煲等，安防系統煤氣泄露報警系統、外人侵入預警系統等，而且可通過瀏覽器設置命令，對家電設備遠程控制。無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節點組成每個節點，對一種設備進行監控，從而形成一個無線傳感器網絡，通過網關接入因特網系統，采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統模型。傳感器節點在網絡中負責數據采集和數據中轉節點的數據采集，模塊采集戶內的環境數據，如溫度、濕度等，由通信路由協議直接或間接地將數據傳輸給遠方的網關節點。

GETS 51/1C 6.5NM 699B3 IP66

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Turck    EM30-AP6X2-H1141/S1102 Nr:1602411    電纜    接近開關    Puettmann KG

AE    3150274-008A  S/N：766855   

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