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传感器节点

发表时间:2019-12-22 08:57

传感器节点


“三化”时代的传感器节点与传统传感器不同,不仅包括传感器部件,而且集成了微型处理器、无线通信芯片和供能装置,能够对感知的信息进行综合分析处理和网络传输。


传感器的种类有很多,根据基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等很多类。传感器与传感网有着不可分割的关系。一个传感器和一个传感网络节点的区别就在于能否植入一个通信模块。


传感器节点设计


在设计传感器硬件平台和软件程序时应考虑以下几个方面。


一、低成本与微型化。低成本的节点才能被大规模部署,微型化的节点才能使部署更加容易。低成本与微型化是实现传感网络大规模部署的前提。


二、低功耗。由于环境条件的局限,传感器节点大多采用普通电池供电,只有一小部分采用太阳能等可持续能源。而我们通常需要整个网络系统能工作一年或更长时间,这就需要在硬件和软件设计中考虑使用低功耗技术。低功耗是实现传感器网络长时间部署的前提。


三、灵活性与扩展性。传感节点用于各种不同的应用中,因此节点硬件和软件的设计必须具有灵活性和扩展性。此外,灵活性和可扩展性也是实现传感器大规模部署的重要保障。节点的设计需要满足一定的标准接口,如节点和传感器的接口同意有利于给节点安装不同功能的传感器。此外,软件设计最好是可裁剪的(Component Based),能够根据不同应用需求,安装不同功能的软件模块。同时,软件设计还必须考虑系统在时间上的可扩展性。例如,传感网络能够不断地添加新节点,且这一过程不影响网络已有的性能。又如,节点软件能够通过网络自动更新程序,不需要每次把部署的节点收回、烧录,再重新部署。


四、传感器节点一般不经常与人进行交互。即使对穿戴在人身上的传感器,人们一般也不经常对其进行控制。无人看守通常是传感器节点与普通计算机的最大区别。鲁棒性是实现传感器网络长时间部署的重要保障。对于普通的计算机而言,一旦系统崩溃了,人们可以采用重启的方式恢复系统,而传感器节点则不行。因此,节点程序的设计必须满足鲁棒性的要求,以保证节点长时间正常工作。


传感器节点硬件平台基本特征。


1、传感器。随着传感器技术的发展,有许多传感器可供节点平台使用。


2、微处理器。微处理器是无线传感器节点中负责计算的核心。目前的微处理器芯片同时集成内存、闪存、模/数转换器、数字IO等。影像节点工作整体性能的几个处理器关键特性:功耗特性、唤醒时间、供电电压、运算速度、内存大小。


3、通信芯片。通信芯片是无线传感节点中重要组成部分。通信芯片的能耗有两大特点。其一,在一个无线传感节点的总能量消耗中,通信芯片耗能所占的比例最大。其二,低功耗的通信芯片在发送状态和接受状态小号的能量差不多。这意味着,只要通信芯片在开着的,不管他有没有在接收数据,他都在消耗着差不多的能量。


通信芯片的传输距离通常是我们在选择一个传感器节点时的重要指标。


4、供能装置。除了使用电池供电外,节点也可以使用可再生能源,如太阳能、风能等。


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