無線傳感器一般指沒有導(dǎo)線連接的傳感器。無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內(nèi)，在工作時它將由電池或振動發(fā)電機提供電源，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，由隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微型節(jié)點，通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。它可以采集設(shè)備的數(shù)字信號通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的無線網(wǎng)關(guān)，直接送入計算機，進行分析處理。如果需要，無線傳感器也可以實時傳輸采集的整個時間歷程信號。監(jiān)控中心也可以通過網(wǎng)關(guān)把控制、參數(shù)設(shè)置等信息無線傳輸給節(jié)點。數(shù)據(jù)調(diào)理采集處理模塊把傳感器輸出的微弱信號經(jīng)過放大，濾波等調(diào)理電路后，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，送到主處理器進行數(shù)字信號處理，計算出傳感器的有效值，位移值等。

基本簡介

無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內(nèi)，在工作時它將由電池或振動發(fā)電機提供電源，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，由隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微型節(jié)點，通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。它可以采集設(shè)備的數(shù)字信號通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的無線網(wǎng)關(guān)，直接送入計算機，進行分析處理。如果需要，無線傳感器也可以實時傳輸采集的整個時間歷程信號。監(jiān)控中心也可以通過網(wǎng)關(guān)把控制、參數(shù)設(shè)置等信息無線傳輸給節(jié)點。數(shù)據(jù)調(diào)理采集處理模塊把傳感器輸出的微弱信號經(jīng)過放大，濾波等調(diào)理電路后，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，送到主處理器進行數(shù)字信號處理，計算出傳感器的有效值，位移值等。

主要特點

振動傳感器

每個節(jié)點的最高采樣率可設(shè)置為4KHz，每個通道均設(shè)有抗混疊低通濾波器。采集的數(shù)據(jù)既可以實時無線傳輸至計算機，也可以存儲在節(jié)點內(nèi)置的2M數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，保證了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。節(jié)點的空中傳輸速率可以達到250Kbps，有效室外通訊距離可達300m。節(jié)點設(shè)計有專門的電源管理軟硬件，在實時不間斷傳輸情況下，節(jié)點功耗僅30mA，使用內(nèi)置的可充電電池，可連續(xù)測量18小時。如果選擇帶有USB接口的節(jié)點，您既可以通過USB接口對節(jié)點充電，也可以快速地把存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)下載到計算機里面。

應(yīng)變傳感器

節(jié)點結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，由電源模塊、采集處理模塊、無線收發(fā)模塊組成，封裝在PPS塑料外殼內(nèi)。節(jié)點每個通道內(nèi)置有獨立的高精度120-1000Ω橋路電阻和放大調(diào)理電路，可以方便地由軟件自動切換選擇1/4橋，半橋，全橋測量方式，兼容各種類型的橋路傳感器，比如應(yīng)變，載荷，扭距，位移，加速度，壓力，溫度等。節(jié)點同時支持2線和3線輸入方式，橋路自動配平。采集的數(shù)據(jù)既可以實時無線傳輸至計算機，也可以存儲在節(jié)點內(nèi)置的2M數(shù)據(jù)存儲器，保證了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。節(jié)點的空中傳輸速率可以達到250K bps，有效室外通訊距離可達300 m。節(jié)點設(shè)計有專門的電源管理軟硬件，在實時不間斷傳輸情況下，節(jié)點功耗僅30mA，使用內(nèi)置的可充電電池，可連續(xù)測量十幾個小時。如果選擇帶有USB接口的節(jié)點，您既可以通過USB接口對節(jié)點充電，也可以快速地把存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)下載到計算機里面。

扭矩傳感器

節(jié)點結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，封裝在樹脂外殼內(nèi)。節(jié)點每個通道內(nèi)置有高精度120-1000Ω橋路電阻和放大調(diào)理電路，可以方便地由軟件自動切換選擇1/4橋，半橋，全橋測量方式。節(jié)點同時支持2線和3線輸入方式， 橋路自動配平。節(jié)點的空中傳輸速率可以達到250K BPS，有效實時數(shù)據(jù)傳輸率達到4K SPS，有效室內(nèi)通訊距離可達100米。節(jié)點設(shè)計有專門的電源管理軟硬件，在實時不間斷傳輸情況下，節(jié)點功耗僅25mA，使用普通9V電池，可連續(xù)測量幾十個小時。對于長期監(jiān)測應(yīng)用，以5分鐘間隔發(fā)送一次扭矩值，數(shù)年不需要更換電池，大大提高了系統(tǒng)的免維護性。

應(yīng)用技術(shù)

1、低功耗設(shè)計

所有模塊采用超低功耗設(shè)計，整個傳感器節(jié)點具有非常低的電流消耗，使用兩節(jié)普通干電池可以工作數(shù)年之久，使維護周期大大延長。從而也可以使用微型振動發(fā)電機，利用壓電原理收集結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的微弱振動能量，轉(zhuǎn)化為電量，為傳感器提供電源，為了降低功耗，傳感器選用超低功耗的產(chǎn)品，傳感器在不采集的時候關(guān)斷電源或置于睡眠模式。做到真正的免維護。

2、時間同步

BEETECH無線傳感器，基于時間同步和固定路由表的TDMA發(fā)送協(xié)議，可實現(xiàn)“ 同時”睡眠,”同時”醒來，適合無線傳感器工業(yè)自動化在線監(jiān)測和檢測。

應(yīng)用領(lǐng)域

腦功能研究

美國布朗大學(xué)的一個研究小組發(fā)明了一種可以植入腦部并可對外發(fā)射無線信號的傳感器（無線傳感器），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(fā)明的新型傳感器可直接植入大型動物的腦部（豬和恒河猴），并可將記錄到的腦信號通過無線技術(shù)傳輸?shù)襟w外監(jiān)控設(shè)備。動物可以在較大范圍內(nèi)自由活動，實驗成功記錄了它們與周圍環(huán)境發(fā)生相互作用的數(shù)據(jù)。無線傳感器還可以進行無線充電，實現(xiàn)長期記錄。目前的結(jié)果顯示該傳感器在一年時間內(nèi)都可以保持穩(wěn)定的信號傳輸。

喚醒方式

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點的喚醒方式有以下幾種：

（1）全喚醒模式：這種模式下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點同時喚醒，探測并跟蹤網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的目標(biāo)，雖然這種模式下可以得到較高的跟蹤精度，然而是以網(wǎng)絡(luò)能量的消耗巨大為代價的。

（2）隨機喚醒模式：這種模式下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點由給定的喚醒概率p隨機喚醒。

（3）由預(yù)測機制選擇喚醒模式：這種模式下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點根據(jù)跟蹤任務(wù)的需要，選擇性的喚醒對跟蹤精度收益較大的節(jié)點，通過本拍的信息預(yù)測目標(biāo)下一時刻的狀態(tài)，并喚醒節(jié)點。

（4）任務(wù)循環(huán)喚醒模式：這種模式下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點周期性的出于喚醒狀態(tài)，這種工作模式的節(jié)點可以與其他工作模式的節(jié)點共存，并協(xié)助其他工作模式的節(jié)點工作。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)今信息領(lǐng)域新的研究熱點，綜合了傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式計算處理技術(shù)等多種技術(shù)的交叉學(xué)科，涉及的范圍十分廣泛，因而相關(guān)的研究內(nèi)容也十分豐富，目前世界各國均對其各方面開展了研究。

隨著微電子機械系統(tǒng)、功耗無線電通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、微型傳感器技術(shù)及集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，使得由大量低成本、低功耗、小體積、短距離通信多功能的微型傳感器通過無線鏈路自組織為無線傳感器網(wǎng)絡(luò) - WSN成為現(xiàn)實。WSN已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、交通、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、衛(wèi)生保健、空間探索等各個領(lǐng)域，在當(dāng)前國際上備受關(guān)注，涌現(xiàn)了許多研究熱點領(lǐng)域。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點結(jié)構(gòu)

傳感器節(jié)點的基本組成和功能包括如下幾個單元：傳感單元、處理單元、無線通信單元和供電單元等。此外，其他可以選擇的功能部分有定位系統(tǒng)、移動系統(tǒng)以及電源供電系統(tǒng)等。

傳感器單元由傳感器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊組成，用于感知、獲取監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;處理單元由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括處理器、存儲器等，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)節(jié)點各部分的工作，存儲和處理自身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù);無線通信單元由無線通信模塊組成，負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點進行通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù);供電單元通常采用微型電池，為傳感器節(jié)點提供正常工作所必需的能源。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點

人們一度認(rèn)為成熟的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)機制和技術(shù)可以應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。但隨著深入的研究發(fā)現(xiàn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有的技術(shù)要求和應(yīng)用目標(biāo)明顯不同于Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)。Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)致力于為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，是以傳輸數(shù)據(jù)為目的;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將能源的高效使用作為首要設(shè)計目標(biāo)，是以數(shù)據(jù)為中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有許多區(qū)別于Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的獨有特征。

①規(guī)模大、密度高。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)不同，通常密集部署在大片的監(jiān)測區(qū)域，為了獲取更精確、完整的信息，需要部署規(guī)模很大、密度很高的傳感器節(jié)點，以便通過大量冗余節(jié)點的協(xié)同工作來提高系統(tǒng)的工作質(zhì)量。

②以數(shù)據(jù)為中心。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，終端用戶不會具體關(guān)心單個節(jié)點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通常只關(guān)心某個區(qū)域內(nèi)某個監(jiān)測指標(biāo)的數(shù)值。

③可靠性差。與Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點出現(xiàn)故障的可能性要大得多。傳感器節(jié)點是通過隨機撒播的方式部署在指定的惡劣環(huán)境或無人區(qū)域，在無人值守狀態(tài)下工作，網(wǎng)絡(luò)維護變得十分困難。

④傳感器節(jié)點的能力有限。傳感器節(jié)點具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力都是十分有限的。

⑤與應(yīng)用相關(guān)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過感知客觀世界來獲取外界的信息。由于不同的應(yīng)用關(guān)心的信息不同，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)只能針對每一個具體的應(yīng)用來開展設(shè)計工作，不能像Internet那樣有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺。由于應(yīng)用的不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求也不同，硬件平臺、軟件系統(tǒng)和通信協(xié)議都會有很大的差異。

⑥動態(tài)變化快。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般都在比較惡劣的環(huán)境下工作，不斷變化的外界環(huán)境，如突發(fā)事件、節(jié)點能量耗盡、無線通信鏈路斷續(xù)等，都會嚴(yán)重影響系統(tǒng)功能，這就要求傳感器節(jié)點調(diào)整自身的工作狀態(tài)及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以適應(yīng)環(huán)境的變化。

發(fā)展趨勢

未來：無線傳感器的國產(chǎn)化隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的興起，各種3G、WIFI等方式的興起，可以說給無線傳感器的發(fā)展一個十分重要的時機。無線傳感器應(yīng)該憑借著機會，加快自身發(fā)展的國產(chǎn)化、網(wǎng)絡(luò)化。一是提高民企企業(yè)和合資企業(yè)的市場份額。首先，依靠自身傳統(tǒng)的技術(shù)和裝備手段保證自身的份額，同時利用中小企業(yè)的聯(lián)動性，整合發(fā)展。提速學(xué)習(xí)核心技術(shù)，爭取能夠獲得更大的市場份額，打破國外廠商在無線傳感器上的壟斷地位。二是抓住物聯(lián)網(wǎng)等新型產(chǎn)業(yè)的興起，爭取自身在無線物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中獲得一個較高的地位。目前，我國在無線傳感器上的發(fā)展已經(jīng)在日益增長，也有了自己的一套發(fā)展模式。雖然在整體上的檔次還不如國外技術(shù)，但我國企業(yè)能依托外資企業(yè)在過發(fā)展的契機，結(jié)合各種高端科技，將發(fā)展滯后的無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)順利推進，加大自身的市場份額，提升無線物聯(lián)網(wǎng)的國產(chǎn)化。同時擴大自身的市場份額。三是提高國產(chǎn)傳感器的發(fā)展技術(shù)和制造工藝，使得國有企業(yè)能占有穩(wěn)定的份額，減少價格劣勢，發(fā)揮國有企業(yè)在市場中的主導(dǎo)地位。使得技術(shù)總體上跟不上國外發(fā)展的前提下，仍然不會被巨大的價格打入冷宮，使得大多數(shù)無線傳感器企業(yè)可以購買到全新的設(shè)備，在新技術(shù)和新工藝上也能慢慢追趕上外資企業(yè)的步伐。