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无线传感器网络在环境监测中的应用

 发布时间:2021-05-31 点击量:65

近年来,随着无线传感器网络技术的迅猛发展,人们对于环境保护提出了更高要求,越来越多的企业和机构都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络技术。通过无线传感器网络的实际效果来看,无线传感器网络技术无疑在推动经济社会发展、促进国家治理体系和治理能力现代化、满足人民日益增长的美好生活需要等方面发挥着越来越重要的作用。

一、无线传感器网络是什么?

无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。构成传感器节点的单元分别为:数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。

数据采集单元通常都是采集监测区域内的信息并加以转换,比如光强度跟大气压力与湿度等;

数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主;

数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等;

能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积,会选择微型电池的构成形式。

无线传感器网络当中的节点分为两种,一个是汇聚节点,一个是传感器节点。汇聚节点主要指的是网关能够在传感器节点当中将错误的报告数据剔除,并与相关的报告相结合将数据加以融合,对发生的事件进行判断。汇聚节点与用户节点连接可借助广域网络或者卫星直接通信,并对收集到的数据进行处理。

二、无线传感器网络的实际应用

无线传感器网络技术应用于环境监测,改变了以往单一传感器定点、定时测量的模式。实现了对观测对象多角度(多种类传感器)、同步、连续测量。因此获得的数据更有代表性,便于描述观测对象空间与时间变化规律,发现其内在联系。

三、环境监测对无线传感器节点的要求

环境监测传感器通常安装在室外无人值守的地区,例如扬尘监测仪、自动气象站等传感器设备,这类设备在室外传输数据时,容易受到干扰和其他信号的攻击,从而造成系统故障,导致影响传输效率。因此,为了保证传感器网络之间的通信就需要根据检测环境,对传感器网络节点提出一定的要求。

1、体积小

传感器网络节点应该在体积上足够小,保证对目标系统本身不会造成影响,在某些场合甚至需要节点能小到不被觉察的程度,以完成特殊任务。因此各节点的能源提供模块体积也要小。

2、环境适应性强

作为环境监测的传感器节点经常安放于环境较为恶劣,人迹罕至的区域。因此,节点能源提供模块需要具备较强的环境适应能力,主要是工作温度,水密性等指标应满足使用需要。

3、放电特性稳定

随着芯片制造技术和传感器技术的发展,节点传感器、处理器和无线收发模块的功耗大大降低。因此,节点对供电系统瞬时放电能力的要求不是很高,但持续放电稳定性对系统使用及寿命影响较大。

4、成本低

低成本是传感器节点的基本要求。只有成本低,才能大量布置,因此供电模块不能使用价格昂贵的技术方案。

5、应用于环境监测的节点由于使用环境艰险且数量巨大,因而能源模块采用低污染的技术方案。

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