产品大类

行业资讯

无线传感器网络在野外测量中的应用

2010-12-10 17:00:24

工业测量领域中,往往需要大范围、长时间、多通道的数据测量系统。而在野外环境监测领域中,由于环境条件的特殊影响,常常使监测系统因为长距离布线、电源等原因而难以有效实施。而无线传感器网络由于其自组织路由、低功耗、无需布线等特性,特别适合于工业领域的野外测量。

  本文将举一个部署在我国某沿海城市的无线传感器网络实例,该系统经过少量修改后可以满足许多工业测量的需求。

  该城市存在很多山地地貌,居民人口众多,要求土地必须保持较高的利用率,所以大量道路和建筑都位于山区附近。该地区降雨量常年偏高,特别是在每年夏季,会出现大量降水。不稳定的山地地貌在受到雨水侵蚀后,容易发生山体滑坡,对居民生命财产安全构成严重的威胁。

  当地有关部门尝试部署过多套有线方式的监测网络以对山体滑坡进行监测预警,但是由于监测区域往往为人迹罕至的山间,缺乏道路,野外布线、电源供给等都受到限制,使得有线系统部署起来非常困难。此外有线方式往往采用就近部署Datalogger的方式采集数据,需要工作人员定时到监测点下载数据,系统得不到实时数据,灵活性很差。

  对此,在与地理监测专家进行多次交流,并进行数次实地考察后,Crossbow公司提出了基于无线传感器网络的山体滑坡监测全套无线解决方案。

  山体滑坡的监测主要依靠两种传感器的作用:倾角传感器和液位传感器。在山体容易发生危险的区域,沿着山势走向竖直设置多个孔洞,每个孔洞都会在最下端部署一个液位传感器,在不同深度部署数个倾角传感器。由于该地区的山体滑坡现象主要是由雨水侵蚀产生的,因此地下水位深度是标识山体滑坡危险度的第一指标。该数据由部署在孔洞最下端的液位传感器采集并由无线网络发送。中继Mote将来自节点的数据通过Mesh网络传输到基站。 当一个Mote出现故障,与之相关的其他Mote会自动重新选择路由。在这个Mote的故障排除后,会重新加入到Mesh网络中继续工作。

  基站由一个一个Mote和Stargate网关组成。Stargate网关包含IntelSA1111协处理器、IntelPXA255主处理器、32MBFLASH 、64MBRAM以及51CF接口、PCMCIA针接口、接口。

  在该项目中,Stargate通过51针接口连接一个IRIS节点,依靠Xmesh自组协议获取子网数据;通过PCMCIA外接GPRS卡,依靠GPRS网络获取远距离通信能力。

  基站本身的处理能力用来进行数据预处理,CF接口外接512MBFLASH卡用来保存本地至少7天的数据。基站实物图如图5所示。