关于思托科技
产品及解决放案
服务及支持
合作伙伴
行业新闻
信息化解决方案
    软件定制开发
    全国房地产模拟考试系统
    贵金属分析系统软件
    ST系列水分仪产品
    锂电池自动分选系统
    网络考试系统
    法规库检索系统
    服务器托管及维护服务
    决策支持系统
    网络营销支持
    网络建设
    餐饮娱乐管理系统
    企业项目管理解决方案
    桌面管理
    邮件管理
    文档管理
    统一沟通解决方案
    商业智能BI
    软件资产管理SAM
    全员就绪PRB
    代理微软产品
    ERP软件报价
    无线传感网络
系统集成服务
系统集成项目案例
下一代网络
网络优化服务外包
企业异地0话费解决方案
NGN大型企业解决方案

天津公司
联系电话:
02287895172
13323316585

传真:
02287895171


  无线传感网络

 

1.什么是无线传感网络?
    所谓无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量廉价小型或微型的各类集成化传感器节点协作地实时感知、监测各种环境或目标对象信息,通过嵌入式系统对信息进行智能处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端,从而真正实现“无处不在的计算”理念。

    无线传感网络综合了传感技术、嵌入式计算技术、现代网络技术、无线通信技术、分布式智能信息处理技术等。传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统芯片SOC设计技术、纳米材料技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合,以实现其小型化或微型化、集成化、多功能化、系统化、网络化,特别是实现传感网络特有的超低功耗系统设计。无线传感网络可以在长期无人值守的状态下工作,在军事国防、工农业、城市管理、智能交通、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值、巨大的实用价值和广阔的市场前景。

2、系统介绍 
    该系统主要用于海陆空应用和其它仪器传感器。同时也是无线传感器网络领域里领先的全面解决方案提供者和智能尘埃无线传感器唯一的制造商。克尔斯博几年来一直走在为创造和开发微小的,智能的,无线传感装置和为大规模国防、环境、农业、工业监测和控制、建筑物自动控制、安全和财产跟踪搭建网状网络平台的前沿。克尔斯博的开放架构,基于TinyOS平台, 能够使高智能多用途传感装置动态的和可靠的进行自我调整,以便在任何时间,任何地点来有效地获取和发送物理数据。这种在方式和地点上的转化使得我们能够采集获取更详细而精确的物理信息,对传感器的使用和可能采集到的数据类型产生了深远的影响。
    美国克尔斯博科技公司的无线传感网络产品特点:

  1. 无线自组网
  2. 电池供电,低功耗,电池寿命1-2年
  3. 强大的可扩展性
  4. 多路径、多跳、智能化数据传输
  5. 本质安全
  6. 可选择的通信频段
  7. 支持Zigbee协议
  8. 完善的可视化软件操作系统
  9. 快速部署安装
  10. 系统流动性强
  11. 适应恶劣气候环境
  12. 体积小,便于不同的安装环境

3.网关

    功能描述:网络中数据的汇聚结点,程序烧写器。

4.数据传输模块

功能描述:数据的无线发送与接收。

5.传感器模块

功能描述:数据采集,并将采集来的数据传输给数据传输模块。

6.软件产品

功能描述:用于对客户开发的支持。

7.开发套件及系统

功能描述:对以上产品的组成以完成特定的功能或实现特定的开发要求。

二、无线传感网络在城市交通管理系统中的应用

1、对车辆和交通状况的监测

遍布于公路两侧的无线传感网络监测结点可以对车辆状况进行监测,例如监测汽车的速度、车流量等参数,并把监测结果实时的返回给交通指挥中心等相关部门,便于对交通违法行为和交通环境进行实时管理与控制,可以在一定程度上减缓城市交通拥堵状况。

图3.1.1:装载于电线杆上的传感器探测到汽车的行驶速度和身份等信息,通过其它结点的路由,采用多跳自组网络将数据传输到网关结点,再由网关结点通过以太网等形式将数据传输到交通管理部门,以便于对违规行驶等行为进行监控。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

图3.1.2:安装于道路附近的传感器结点探测到当前路面的交通状况,能够及时把车流量、平均车速等信息及时发送到相关部门,再由相关部门发布车辆行驶缓慢的通告,便于其它车辆避开此路段,达到了缓解交通堵塞的目的,并节省了人工监测的成本。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

2、对路灯、信号灯等交通标志的监测与控制

利用无线传感器网络的无线传输和实时监测特性可以将路灯、信号灯等其它交通标志组成一个网络,对交通情况进行实时的监测和控制。

图3.2.1:在路灯上安装无线传感网络系统,由传感器感知光线强弱的变化,根据光强度控制路灯的开和关,有效避免路灯在天色昏暗的时候不亮或者清晨阳光充足时不熄的现象,能够极大的节约能源。同时,无线传感网络还可以将路灯的状况及时反馈给监管人员,便于对发生故障的路灯进行定位和及时修理。
产品推荐:MPR2400CA+MTS300CA

图3.2.2:在一个十字路口安装了无线传感网络系统,通过传感器探测路口车流量和正在等候的车辆长度,将这些数据实时的反馈给交通信号灯,通过一定的算法计算红绿灯的时间长度,能够有效减少车辆等候的时间。同时,这些传感器还可以有效的监测交通事故和交通违规的发生并进行报警,可以提高公路交通安全指数。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

3、 对交通环境的监测

利用安装在道路两侧的无线传感网络系统,可以实时监测路面状况、积水状况以及公路的噪音、粉尘、气体等参数,达到了道路保护、环境保护和行人健康保护的目的。

图3.3.1:道路两侧的传感器结点可以实时监测道路破损、路面不平等情况,在暴雨时可以监测路面积水情况,并将这些数据通过无线传感网络实时的发送到相关部门,便于相关部门对道路进行检修或者发布道路积水警报及进行险情排除等工作。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

图3.3.2:道路两侧的传感器结点还可以实时监测公路附近的环境状况,例如噪音、粉尘及有毒气体浓度等参数,并通过无线传感网络系统将这些数据实时发送出去,便于有关部门对道路情况进行监测。
产品推荐:MPR2400CA+MTS300CA

三、无线传感网络在地铁、车站、机场、码头的环境监测中的应用

1、对人流量的监测和管理

无线传感网络在公共场所的监测可以有效保证人们在这些场所活动的安全。

图4.1:在地铁、车站、机场、码头等公共场所安装了无线传感网络监控系统,可以对旅客流量等信息进行有效的监测,相关数据能够实时的通过无线网络传递到控制室。同时,具备诸如红外测温等功能的传感器能够对疾病的发现、控制与预防起到很大的作用,确保公共场所的安全。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

2、 反恐监控

无线传感网络对公共场所的安全监测可以担任反恐的重要任务。

图4.2:放置于这些人流量大的交通枢纽的无线传感网络系统,可以通过特殊的传感器探测环境参数,当发生火灾等事故或有人释放有毒气体时,传感器产生报警,并把数据实时发送到控制室,以便于值班人员迅速采取措施组织人员疏散。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

四、无线传感网络在铁路监测中的应用

1、无线传感网络对铁路环境的监测

安装在铁路上的无线传感网络结点可以对铁路环境进行实时监测。

图5.1:无线传感网络系统可以对铁路沿线的情况进行监测,当铁路上有障碍物或者有人、车等其它物体靠近铁路及在铁路上滞留时,传感器产生报警,信号通过无线传感网络传到网关结点,再通过其它方式传递到相关部门,以便于故障的及时发现和排除。
产品推荐:MSP-SYS410CA

2、无线传感网络对列车环境的监测

安装在列车上的无线传感网络系统可以对列车情况进行监测。

图5.2:无线传感网络安装在列车上,可以实时监测列车的运行情况、故障情况以及车厢内环境的舒适度等参数。
产品推荐:MPR410CB+MTS400CA

五、无线传感网络在货运和物流系统中的应用

无线传感网络与RFID技术相结合,在货运和物流领域具有更广阔的市场前景。

图6.1:无线传感网络用在货运系统中,监视货物在运输途中的状况,例如温度、湿度、光照、振动情况等,数据被实时的发送给监测中心,以便于货物的保存和安全。
产品推荐:MPR410CB+MTS400CA

图6.2:无线传感网络用于存储系统中,用于监测货物的位置及环境温湿度等状况,与RFID系统相结合,还可以识别货物的种类等参数,便于物流存储管理。
产品推荐:MPR2400CA+MTS400CA

六、无线传感网络在高速公路系统中的应用

无线传感网络应用于高速公路系统,可以方便的进行车辆和路面情况的监控。

图7.1:无线传感网络与RFID相结合,可用于高速公路收费系统,可以进行车辆靠近报警与识别,并把数据实时的反馈给收费系统。尤其无线传感网络的长传输距离突破了RFID技术的局限,可真正实现不停车收费等自动功能,节省了人工。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

图7.2:无线传感网络用于高速公路监控系统,可以实时监测公路的路面状况,便于有关部门及时对公路进行维护。同时,安装于道路两侧的传感器结点还可监视行驶车辆的速度等情况,能够把数据实时反馈给有关部门,便于对违章行为的纠正,可以有效减少交通事故的发生。
产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

七、无线传感网络在智能停车场系统中的应用

无线传感网络用于智能停车场可以有效的节省人工,实现停车场的智能化管理。

图8:无线传感网络用于智能停车场,主要可以实现以下三个功能:

  1. 安装于停车场内的传感器结点可以感知是否有车停入相应车位,并把数据通过无线传感网络反馈至中央系统,便于整个停车场自动统计空闲车位的数量和位置。
  2. 分布于停车场内的无线传输结点可以引导车辆进入空闲车位,并随时显示它附近的车辆运行情况,可以有效避免刮蹭等事故的发生。
  3. 无线传感网络与RFID技术相结合,可以通过传感器结点感知车辆在停车场内的停留情况及停留时间,只在出口处设立一个收费结点,即可实现不停车收费。

产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

八、无线传感网络在无人驾驶汽车系统中的应用

无线传感网络用于无人驾驶汽车进行监测与控制,数据传递实时、准确。

产品推荐:MICA2、MICA2DOT、MICAz及OEM模块均可满足要求。

附I:无线传感器网络和RFID技术开始走向融合

文章来源:电子工程专辑

中国微计算机学会理事长、复旦大学计算机科学系教授陈章龙在上海举行的“瑞萨论坛2005”上建议中国本土企业应该加大对RFID和无线传感器网络(WSN)技术的关注力度,并特别指出:“WSN与RFID结合起来组成的WSID网络,其应用前景不可估量。”
无线传感器网络是由大量传感器结点通过无线通信技术自组织构成的网络。它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。这些应用一般不需要很高的带宽,但是对功耗要求却很高,大部分时间必须保持低功耗。由于无线传感结点通常使用存储容量受限的嵌入式处理器/控制器,因此对协议栈的大小也有严格限制。另外,WSN对网络安全性、结点自动配置、网络动态重组等方面也有一定的要求。
WSN的特殊性对应用于该技术的网络协议提出了较高要求。虽然蓝牙、Ad hoc等技术都是人们谈论的热点,不过,陈章龙表示,Zigbee(IEEE802.15.4)才是目前最具竞争力的WSN网络协议。
“ZigBee传输速度为20k~250kbps,这对于3C和IA(信息家电)来说,已经足够了。”陈章龙表示。ZigBee的其他优势还包括:16位/64位 IEEE寻址、CSMA-CA信道接入、支持点对点、星状及网格网络拓扑、可自组成网、全握手(Fully handshaked)协议保证了传输的稳定性。ZigBee在2.4G ISM频段内有5MHz 16个频道,915MHz频段内有10个频道,868MHz频段内有1个频道。此外,它还具有低功耗的特点。
WSN并不是一种新兴的技术,早在海湾战争中它就被派上了用场:当时的美军部队使用大量的智能灰尘传感器结点,将光、声信息汇集起来,从而能够实现快速锁定目标,进行定向轰炸。随着相关技术(如网络协议)的不断成熟,WSN的应用范围也在逐渐扩大。陈章龙举例说:“目前家庭网关、家电设备以及外设控制之间都是利用RS485电力线或专线进行互连。这在价格上很难接受。如果选用Zigbee的WSN,则会大大节省开支。”
 

    美国国防部国防高级研究计划局(DARPA)和美国空军(USAF)正在合作开发的网络嵌入式系统技术(NEST)是WSN在军事方面的最新应用。利用广泛散布于特定区域、检查站、建筑物和护卫车队等地的WSN结点,作战人员能够对狙击手和其他隐蔽的射手进行定位。这些结点能够跟踪子弹产生的冲击波,在结点范围内测定子弹发射时产生声震和枪震的时间,以判定子弹的发射源。
    “WSN还可以应用在环境监测、洪水预报、动物栖息的监控、温度/照明/安全控制、城市交通管理、库存和物流管理等。”陈章龙说,“特别要指出的是,WSN和RFID技术的融合。由于RFID抗干扰性较差,而且有效距离一般小于10m,这对它的应用是个限制。如果将Zigbee的WSN同RFID结合起来,利用前者高达100m的有效半径,形成WSID网络,其应用前景不可估量。”
    陈章龙的建议得到了业界其他人士的认同。无线数据研究集团总裁Ian McPherson表示,Zigbee无线电有希望成为主动的RFID标签。尽管Zigbee产品的主要用途并不是用来代替被动RFID,但利用更多的传感器和更少的网关,它们可以降低主动RFID的成本。
    WSN正在受到越来越多技术人员和科学家们的关注。波士顿大学在去年底牵头创办了传感器网络协会,期望通过相互合作促进传感器联网技术领域的合作项目。该协会吸收了BP、霍尼韦尔、Inetco Systems、Invensys、L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems等多家公司参与其中。而哈佛大学及麻萨诸塞大学也成为学术参与者之一。此外,在中国,国防科技大学、复旦大学、中科院计算所等科研院所也已开始进行WSN的项目研究。
    目前,WSN 的研究热点主要有:网络体系结构、路由及数据分发、链路层协议、WSN和IPv6的结合、数据的采集捕获技术、融合处理技术和数据库技术、功耗管理、定位技术、安全、适合WSN 的软件开发环境和软件工具、模拟器、应用系统的开发等。
附II:压电薄膜交通传感器及其应用

    随着全球智能化交通技术(ITS)的发展,与众多技术一样,压电薄膜交通传感器在过去数年里取得了长足的发展。它为用户提供的不仅是良好的性能,高度的可靠性,简易的安装方法,还有逐步降低的价格。它独一无二的特性使其在日益扩展的应用中成为理想的选择。
    压电薄膜交通传感器,被用于检测车轴数、轴距、撤诉监控、车型分类、动态称重(WIM)、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通信息采集(道路监控)及机场滑行道。压电薄膜交通传感器的产出是可获取精确的、具体的数据,如精确的速度信号、触发信号和分类信息及长期反馈交通信息统计数据。
检测原理
    压电材料是一种经特殊加工后能将动能转化成电能的材料。一些聚合体材料,例如共聚物P(VDF-TrFE)使这一特性有了很大提高。
    压电薄膜交通传感器由金属编织芯线、压电材料和金属外壳制成同轴结构。在制造过程中,将压电材料置于一个强电场中极化,数量级为每一毫米厚的压电材料大约100000V。无护套电缆的电晕场也采用这种电场。极化场使非结晶聚合体变成半晶体的形式,同时又保留了很多聚合体的柔韧特性。
    压电材料在受机械冲击或振动时产生电荷。在原子层,偶极子(氢-氟偶对)的排列顺序被打乱,并试图使其恢复原来的状态,这个偶极子被打乱的结果就是有一个电子流形成。当有压力施加到传感器上时,就产生了电荷(电压),而当去掉负载时,就会产生一个相反极性的信号。它产生的电压可以相当高,当传感器产生的电流却比较小。
    压电薄膜交通传感器在轮胎经过传感器时采集信号,港英线圈只能显示出一个大金属物体经过了线圈,只能提供车辆的有限的特征信息。而压电薄膜交通传感器检测经过传感器的轮胎,产生一个与施加到传感器上的压力成正比的模拟信号,并且输出的周期与轮胎停留在传感器上的时间相同。每当一个轮胎经过传感器时,传感器就会产生一个新的电子脉冲。压电薄膜交通传感器在行驶中称重(WIM)的检测原理是受力产生的信号积分。  
产品特性:

  1. 芯线:16AWG扁平编织镀银铜芯线。
  2. 压电材料:极化压电聚合物涂层P(VDF~TrFE)。
  3. 外护套:0.4mm黄铜管,CDA~260,ASTM B587~88。
  4. 外形尺寸:6.6mm宽×1.6mm厚。
  5. 绝缘电阻:芯线与屏蔽层间的绝缘电阻:>500Mohm。
  6. 压电常数:>20pC/N(标准值)。
  7. 无源信号电缆:RG58型(HDPE),采用地下/直埋外层护套。电缆外径为4.75mm,额定电容为89pF/m。
  8. 工作温度范围:-40~80℃。
  9. 温度灵敏度:0.2%/℃(取决于封灌材料)。

产品特点
电容式传感器:不能检测静止在传感器上的车辆,只能检测动态信号,内阻很高,在低频时信号衰减很大,低速时应考虑采用较高的电路输入阻抗,速度范围取决于电路设计,一般为5公里/小时到200公里/小时,较成功的系统达到10米/分钟(0.6公里/小时)。
无源传感器:可在前置放大器前长距离传送而不需要供电。
寿命长:超过4千万次ESAL(等效单轴负载),如果安装质量好,可达一亿次(ESAL)。
大信号:200公斤轮载,载以时速88.5公里行驶时,输出最小250mV信号。
动态特性好:可测自行车,摩托车,小汽车和重型货车。
高信噪比:传感器的扁平结构使非受力方向的噪声最小,包括路面噪声和邻车道车辆的噪声。
最小的路面破坏:安装切口仅为19mm×19mm,并可与路面轮廓一致。
一次安装获取多种信号:如轴数、重量、车速、轴距,与电感线圈配合从而实现行驶中称重(WIM)、车辆分类统计、车速监测、闯红灯拍照。

天津市思托科技有限公司 地址:天津市南开区大学道199号天铁科贸大厦610室 邮编:300192
电话:86-022-87895172 86-022-59849596 手机:13323316585(津) 传真:86-022-87895171 邮箱:[email protected]
天津市思托科技有限公司版权所有。 2004 - 2015 All rights reserved.津ICP备08102244号