無線感測器
無線感測器
無線感測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，構成無線感測器網路節點，由隨機分佈的集成有感測器、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路。它可以採集設備的數字信號通過無線感測器網路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，無線感測器也可以實時傳輸採集的整個時間歷程信號。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。數據調理採集處理模塊把感測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，計算出感測器的有效值，位移值等。
每個節點的最高採樣率可設置為4KHz，每個通道均設有抗混疊低通濾波器。採集的數據既可以實時無線傳輸至計算機，也可以存儲在節點內置的2M數據存儲器內，保證了採集數據的準確性。有效室外通訊距離可達300m，節點功耗僅30mA，使用內置的可充電電池，可連續測量18小時。如果選擇帶有USB介面的節點，您既可以通過USB介面對節點充電，也可以快速地把存儲器內的數據下載到計算機裡面。
節點結構緊湊，體積小巧，由電源模塊、採集處理模塊、無線收發模塊組成，封裝在PPS塑料外殼內。節點每個通道內置有獨立的高精度120-1000Ω橋路電阻和放大調理電路，可以方便地由軟體自動切換選擇1/4橋，半橋，全橋測量方式，兼容各種類型的橋路感測器，比如應變，載荷，扭距，位移，加速度，壓力，溫度等。節點同時支持2線和3線輸入方式，橋路自動配平，也可以存儲在節點內置的2M數據存儲器。有效室外通訊距離可達300m。可連續測量十幾個小時。
節點結構緊湊，體積小巧，封裝在樹脂外殼內。節點每個通道內置有高精度120-1000Ω橋路電阻和放大調理電路。橋路自動配平。節點的空中傳輸速率可以達到250KBPS，有效實時數據傳輸率達到4KSPS，有效室內通訊距離可達100米。節點設計有專門的電源管理軟硬體，在實時不間斷傳輸情況下，節點功耗僅25mA，使用普通9V電池，可連續測量幾十個小時。對於長期監測應用，以5分鐘間隔發送一次扭矩值，數年不需要更換電池，大大提高了系統的免維護性。
1、低功耗設計
所有模塊採用超低功耗設計，整個感測器節點具有非常低的電流消耗，使用兩節普通乾電池可以工作數年之久，使維護周期大大延長。從而也可以使用微型振動發電機，利用壓電原理收集結構產生的微弱振動能量，轉化為電量，為感測器提供電源，為了降低功耗，感測器選用超低功耗的產品，感測器在不採集的時候關斷電源或置於睡眠模式。做到真正的免維護。
2、時間同步
BEETECH無線感測器，基於時間同步和固定路由表的TDMA發送協議，可實現“同時”睡眠,”同時”醒來，適合無線感測器工業自動化在線監測和檢測。
美國布朗大學的一個研究小組發明了一種可以植入腦部並可對外發射無線信號的感測器（無線感測器），可能為腦功能研究提供新的工具。在最新研究中，研究人員發明的新型感測器可直接植入大型動物的腦部（豬和恆河猴），並可將記錄到的腦信號通過無線技術傳輸到體外監控設備。動物可以在較大範圍內自由活動，實驗成功記錄了它們與周圍環境發生相互作用的數據。無線感測器還可以進行無線充電，實現長期記錄。結果顯示該感測器在一年時間內都可以保持穩定的信號傳輸。
無線感測器網路中，節點的喚醒方式有以下幾種：
（1）全喚醒模式：這種模式下，無線感測器網路中的所有節點同時喚醒，探測並跟蹤網路中出現的目標，雖然這種模式下可以得到較高的跟蹤精度，然而是以網路能量的消耗巨大為代價的。
（2）隨機喚醒模式：這種模式下，無線感測器網路中的節點由給定的喚醒概率p隨機喚醒。
（3）由預測機制選擇喚醒模式：這種模式下，無線感測器網路中的節點根據跟蹤任務的需要，選擇性的喚醒對跟蹤精度收益較大的節點，通過本拍的信息預測目標下一時刻的狀態，並喚醒節點。
（4）任務循環喚醒模式：這種模式下，無線感測器網路中的節點周期性的處於喚醒狀態，這種工作模式的節點可以與其他工作模式的節點共存，並協助其他工作模式的節點工作。
感測器網路系統通常包括感測器節點、匯聚節點和管理節點。
大量感測器節點隨機部署在監測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網路。感測器節點監測的數據沿著其他感測器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳後路由到匯聚節點，最後通過網際網路或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對感測器網路進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。
橋樑健康檢測及監測
橋樑結構健康監測(SHM)是一種基於感測器的主動防禦型方法，可以彌補安全性能十分重要的結構中，把感測器網路安置到橋樑、建築和飛機中，利用感測器進行SHM是一種可靠且不昂貴的做法，可以在第一時間檢測到缺陷的形成。這種網路可以提早向維修人員報告在關鍵結構中出現的缺陷，從而避免災難性事故。
糧倉溫濕度監測
無線感測器網路技術在糧庫糧倉溫度濕度監測領域應用最為普遍，這是由於糧庫糧倉溫度濕度的測點多，分佈廣，使用縱橫交錯的信號線會降低防火安全係數，應用無線感測器網路技術具有低功耗，低成本，布線簡單，安裝方便，易於組網，便於管理維護等特點。
混凝土澆灌溫度監測
在混凝土施工過程中，將數字溫度感測器裝入導熱良好的金屬套管內，可保證感測器對混凝土溫度變化作出迅速的反應。每個溫度監測金屬管接入一個無線溫度節點，整個現場的無線溫度節點通過無線網路傳輸到施工監控中心，不需要在施工現場布放長電纜，安裝布放方便，能夠有效解決溫度測量點因為施工人員損壞電纜造成的成活率較低的問題。
通過使用由大量互連的微型感測器節點組成的感測器網路，可以對不同環境進行不間斷的高精度數據搜集。採用低功耗的無線通信模塊和無線通信協議可以使感測器網路的生命期延續很長時間。保證了感測器網路的實用性。無線感測器網路相對於傳統的網路，其最明顯的特色可以用六個字來概括即：“自組織，自癒合”。這些特點使得無線感測器網路能夠適應複雜多變的環境，去監測人力難以到達的惡劣環境地區。BEETECH無線感測器網路節點體積小巧，不需現場拉線供電，非常方便在應急情況下進行靈活部署監測並預測地質災害的發生情況。
建築物振動檢測
建築物懸臂部分不會因為旁邊公路及地鐵交通所引發的振動而超過舒適度的要求；通過現場測量，收集數據以驗證由公路及地鐵交通所引發的振動與主樓懸臂振動之間的相互關係；同時，通過模態分析得到主樓結構在小振幅脈動振動工況下前幾階振動模態的阻尼比，為將來進行結構的小振幅動力分析提供關鍵數據。
本次應用採用高精度加速度感測器，捕捉大型結構微弱振動，同樣適用於風載，車輛等引起的脈動測量。
未來：無線感測器的國產化
隨著物聯網時代的興起，各種3G、WIFI等方式的興起，可以說給無線感測器的發展一個十分重要的時機。無線感測器應該憑藉著這個機會，加快自身發展的國產化、網路化。
一是提高民企企業和合資企業的市場份額。首先，依靠自身傳統的技術和裝備手段保證的市場份額份額，同時利用中小企業的聯動性，整合發展。提速學習核心技術，爭取能夠獲得更大的市場份額，打破國外廠商在無線感測器上的壟斷地位。
二是抓住物聯網等新型產業的興起，爭取自身在無線物聯網發展中獲得一個較高的地位。我國在無線感測器上的發展已經在日益增長，也有了自己的一套發展模式。雖然在整體上的檔次還不如國外技術，但我國企業能依託外資企業在過發展的契機，結合各種高端科技，將發展滯后的無線物聯網技術順利推進，加大自身的市場份額，提升無線物聯網的國產化。同時擴大自身的市場份額。
三是提高國產感測器的發展技術和製造工藝，使得國有企業能佔有穩定的份額，減少價格劣勢，發揮國有企業在市場中的主導地位。使得技術總體上跟不上國外發展的前提下，仍然不會被巨大的價格打入冷宮，使得大多數無線感測器企業可以購買到全新的設備，在新技術和新工藝上也能慢慢追趕上外資企業的步伐。
基本信息
- 中文名
- 無線感測器
- 應用實例
- 橋樑健康檢測及監測
- 特點
- 低功耗設計
- 應用領域
- 腦功能研究