将无线传感器网络投入使用

传感器网络由本地传感器、通信媒介和中央通用数据处理设施组成。无线传感器网络建立在这一概念之上，允许传感器从有界介质中解脱出来。这允许在传感器的放置上有很大的自由度和灵活性，并能够微调网络的监控能力。无线传感器网络(WSN)是无线技术、小型化和电池进步的自然产物。

这项技术还推动了消费级传感器和设备的普及，这些设备是普遍被称为“物联网”(IoT)的基础，正在吸引公众的想象力。本文将重点介绍无线传感器网络的基础知识以及如何使用它们。的读者控制工程已了解无线局域网(wlan)如何通过提高效率和减少损失时间来发挥巨大优势;无线传感器网络将进一步扩展这一概念，利用现有的无线(和有线)基础设施来构建广泛的传感器网络，几乎可以触及生活的每个领域。

节省电力

无线传感器通常是小型、独立、低功率单元，具有适度的处理能力。该技术的关键概念是无线通信的能力，可以通过中央门户，也可以通过使用其他设备作为网格的一部分来扩展范围。无线传感器在很大程度上依赖于节电算法来保持长期运行。电池技术正在改进;增加的电池容量，加上休眠时间延长的能力，允许预期的电池寿命进入数年的运行。

大多数移动设备已经具备了这一功能蓝牙而且无线个域网，例如，节能算法是所有Wi-Fi认证设备以及符合标准的设备所必需的功能IEEE 802.15.4-2015: IEEE低速率无线个人区域网络标准无线标准。其原理很简单，如果没有要报告的活动或事件，传感器就会“进入睡眠状态”。在一个事件或预定的时间段内，传感器醒来，评估情况，报告状态，然后回到睡眠状态。这个循环也可以由轮询算法触发，轮询算法依次处理每个传感器。占空比也可以调整开关传感器，有效地减少一半的功耗。关键是这些传感器被设计成低功耗节点。

大小问题

新一代无线传感器的最大特点是它们的尺寸。传感器的名字让人联想到不同的图像:“智能尘埃”，“商业现货尘粒”，或简单地称为“尘粒”。它们的大小从纳米级到宏观级不等。前者描述了生物或小型无源传感器，这些传感器可以嵌入也可以不嵌入;后者指的是较大的传感器，如收费标签、门禁卡等。这个想法是部署一个小型、低功耗、低比特率的分布式传感器基础设施，具有不同程度的计算能力，将形成更大、高分辨率、几乎有机的网络。

数据处理将通过传统方式进行，由固定的中央数据处理设施从网络接收数据并执行大部分处理工作。在网络内部的数据处理也正在被考虑，在某种意义上，创建了一个“分布式处理器”。最终实现的是一个大型分布式网络，与各种各样的传感器进行通信，这些传感器将自主运行。这将需要一个共同的、开放的通信和数据标准，以确保无缝的互操作性。

应用无线传感器技术

可以使用无线传感器的应用程序非常多。一个常见的应用是安全系统。无线接入控制和区域监控已经广泛应用于无线技术。另一个是国家电网，或者更熟悉的是全国气象站网络。这些已经实现的传感器网络的共同特点是能够在现有的通信基础设施上进行通信。然而，许多系统高度专门化并采用专有通信方案，这大大增加了成本和复杂性，因此需要标准化的方法。

据设想，未来的传感器网络将通过一个大型网状架构进行通信，每个节点都有能力转发来自其他节点的数据，最终到达一个聚合器，在那里不同的数据将被处理。传感器将被大量部署在高密度网络中。它们将在节点之间使用短距离、低功耗的无线链路进行互联，而现有的通信基础设施，特别是无线局域网和互联网连接，将用于长途通信。

无线传感器网络将有助于家庭、工厂、处理厂、船舶、飞机的仪器检测和控制——这方面的应用不胜枚举。有了无处不在的传感器网络，运行的每一个方面都可以被监控，例如，允许建筑物报告结构弱点，或发现固定的传统传感器无法发现的异常的处理过程。在工业流程中，无线传感器可以被注入到流程流中，并连续监测数千个点。监测不同参数的智能传感器也可以作为微型实验室，将数据发送回SCADA系统以进行所需的操作。即使是人体也可以使用这种技术进行测量，并将广泛用于监测血液化学或身体复杂的电活动，将这些数据传达给患者的医生，并警告潜在的有害事件。无线传感器网络的应用不胜枚举。

最后，提醒一句:正如我们所看到的移动设备的爆炸式增长，我们很容易变得依赖它们，失去独立思考的能力。无线传感器网络并不能取代批判性和分析性的思想和行动。应该彻底考虑正在幕后进行的网络战争。就像传统的网络可以被一个合适的蠕虫或机器人所破坏一样，无线传感器网络也可以被普通的入侵方法所破坏，甚至变得更危险。虽然无线传感器网络为我们理解和改善各自专业的能力提供了巨大的希望，但如果不是我们的世界，过于依赖技术也会引发灾难。伴随普遍性而来的是脆弱性。

丹尼尔·e·卡帕诺是高级仪器仪表项目经理吗Gannett Fleming工程与建筑公司在纽约。他是一个控制工程编辑顾问委员会成员。由CFE媒体内容经理杰克·史密斯编辑，控制工程，jsmith@cfemedia.com

更多的建议

关键概念

• 无线传感器通常是小型、独立、低功率的单元，具有适度的处理能力。
• 最重要的新一代无线传感器的特点是它们的尺寸。
• 无线无线技术已经广泛应用于门禁控制和区域监控。

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