国内外WSN产品技术综述

国内外WSN产品技术综述
周宝珠
测控1004
国内外WSN产品技术综述WSN是Wireless Sensor Network的简称，即无线传感器网络。

现有的无线传感网标准有
Zigbee， ISA100.11a， WirelessHART， WIA-PA等。

其中Zigbee 标准是民用标准，常用在智能家居等可靠性要求较低的场合；
ISA100.11a, WirelessHART, WIA-PA均为工业标准，能够满足工业应用场合的高可靠性，高稳定性要求。

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观测者。

传感器、感知对象和观测者构成了无线传感器网络的三个要素。

随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系统（SOC, System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展, 孕育出WSN, 并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。

它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。

然而从很多方面来说，现在的无线传感器网络就如同远在1970 年的因特网，那时因特网仅仅连接了不到200所大学和军事实验室，并且研究者还在试验各种通讯协议和寻址方案。

而现在，大多数传感器网络只连接了不到100个节点，更多的节点以及通讯线路会使其变得十分复杂难缠而无法正常工作。

另外一个原因是单个传感器节点的价格目前还并不低廉，而且电池寿命在最好的情况下也只能维持几个月。

不过这些问题并不是不可逾越的，一些无线传感器网络的产品已经上市，并且具备引人入胜的功能的新产品也会在几年之内出现。

无线传感器[2]网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括温度、湿度、压力、应力、位移、速度、加速度、倾角、液体流量、电流、电压、地震强度、电磁场强、噪声、光强度、土壤成分、移动物体的大小和方向等周边环境中多种多样的物理量。

基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。

这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、救灾、航空、反恐、防爆、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。

WSN没有固定的网络型态，可以是星型网络拓扑(Star Topology)、网状网络拓扑(Mesh Topology)、点对点(Peer To Peer, P2P)或综合以上型态的网路，但都一定具备下列的功能：
1. Sensor/Microcontroller（传感器/微控制器）：感知、处理环境中的物理信息，如温度、湿度等。

2. Radio Frequency（射频通信）：节点或网关用其进行无线通信。

3. Software（客户端软件）：供观测者在PC/智能手机上方便快捷地访问传感器采集到的数据，一般是由网关提供的系统管理程序。

在设计传感器网络时，要充分考虑通信和信息安全，结合传感器网络的特点，满足其独特的安全需求：数据机密性、数据完整性、数据新鲜性、可用性、鲁棒性、访问控制。

下面简练介绍下国内外WSN 产品
1.NI发布全新无线IO适用于能源电力、工业测控及环境测量
借助于最新的WSN C系列网关，直接插入任意CompactRIO底板，实现底板到分布式WSN测量节点的无线连接
·对数千种传感器和仪器的无线可编程接口，使用最新的WSN系列节点
·使用LabVIEW创建完备的有线和无线测控系统，可完美适用于环境测量、工业测控以及能源监测等应用
新闻发布－2012年9月－美国国家仪器公司（National Instruments, 简称NI）近日发布了一款新型无线网关和两款新型测量节点，进一步扩展了NI 无线传感器网络(WSN)平台的性能，证实了NI在推动无线测量技术领域发展上所作出的承诺。

借助于NI LabVIEW 系统设计软件，工程师可以方便地集成有线和无线测控系统，并可将自主开发的程序部署至WSN 节点，实现本地控制、数据分析和基于事件的报警或通知功能。

2.中兴长天无线传感器网络模块
◆视距可靠传输距离可达1500m；采用GFSK的调制方式；
◆载频470-510 MHz，专业抄表频段，无需申请频率；
◆无线模块提供8个信道，可扩展到64信道；
◆接口速率：
1200/2400/4800/9600/19200bps/38400/57600/bps；
◆信道速率：
1200/2400/4800/9600/19200bps/38400/57600/bps；
◆接口方式：TTL/RS232/RS485由用户选择，接口格式：
8N1/8E1/8O1（特殊格式需定置）；
◆收发一体，半双工, 数据收发转换自动完成，只要向接口收/
发数据即可，转换时间短；
◆无线模块可用于点对点,点对多点,多点对点等多种通信组合
方式；
◆无线模块串口数据透明传输，可传输较长的数据帧；
◆无线模块自动过滤掉空中产生的假数据，长期使用可靠性
好，故障率极低；
◆无线模块供电要求：DC +4.5V~+5.5V；
◆低功耗：功率50mw，接收电流<27mA，发射电流<66mA，
休眠时电流<25uA；
◆无线模块提供三种省电模式：硬件唤醒, 串口唤醒, 空中唤
醒；
◆无线模块的工作温度：-30℃~+80℃；
◆体积：40mm×25mm×8 mm（不含天线）；
◆互通型号：HSD-IL，HSD-1M，HSD-1P；
3.中兴长天无线传感器网络节点
调制方式GFSK
工作频段475MHz
编码方式高效前向纠错编码
数据格式8N1(无校验)、8E1（偶校验）、801（奇校验）发射功率17dBm(50mW)
接收灵敏度 -117dbm@ 9600bps
传输速率1200、2400、4800、9600、19200、38400、5 7600、
电源TTL：DC +3.6V~+8V;
RS232/RS485:DC +4.5V~+5.5V
接口方式TTL/RS232/RS485可选
尺寸40.0mm*25.0mm*8.0mm(不含天线头)
发射电流<66mA
接收电流<27mA
休眠电流<25uA
信道数8（64）
工作温度-30℃~75℃
工作湿度10%~90%相对湿度，无冷凝
通讯距离空旷可靠通讯距离>150m(BER=10-3/9600bps)
4.
调制方式GFSK
工作频段475MHz
编码方式高效前向纠错编码
数据格式8N1(无校验)、8E1（偶校验）、801（奇校验）
发射功率17dBm(50mW)
4.中兴长天粮情测控端机
系统测点容量：系统最多可接65536部测控分机，每部测控分机最大检测1024点。

还可根据用户需求扩大容量。

测温范围：-55—+125℃，精度：±0.1℃,重复误差±0.5℃。

测湿范围：1%—99%RH（非结露），精度：±2%RH，重复误差±1%RH。

检测速度：每秒不小于60点。

通信距离：1 km以上（通过无线传感器网络多跳功能可延伸10公里以上）
硬件平台：CPU时钟1GHz以上，内存512M以上，硬盘80G以上。

软件平台：WINDOWS系统及数据库系统
系统运行环境
电源电压：DC 9V-24V
工作环境温度：-20℃—+60℃
工作湿度：10%—95%（非结露）
5.中兴长天测温电缆
6.成都感智索蓝科技有限公司智能实验室/家居系统
成都感智索蓝科技有限公司智能实验室/家居系统（SLRF-SMTH）可为用户提供房间内的各种、照明、窗帘、制冷、供暖、通信、安防、节能、环保等电子电气设备智能化控制与远程监测，以及非法入侵实时手机报警功能。

支持无线高清视频/图像采集功能，最大分辨率可达130万像素（1280x1024），实现对现场环境真实状况呈现，且支持现场红外触发自动拍照功能，第一时间将非法入侵的照片传到服务器实时告警。

为用户营造一个安全、舒适、方便、和谐的室内环境。

7.成都感智索蓝科技有限公司物联网（WSN）Wi-Fi网关
模组化设计：可插拔Zigbee数传模块，可插拔Wi-Fi模块；操作简洁：串口命令配置TCP/IP通信参数配置；以Wi-FI协议与PC-WiFi 路由器无缝互联；以TCP/IP协议与PC路由器RJ45网口互联；以
RS232协议与PC-USB接口互联；支持单机版WSN-USB网关功能，亦支持局域网WSN-Ethernet网关功能，亦支持远程互联网WSN-Internet网关功能；供电方式：电源适配器；三通道双数据融合网关：支持WSN-WiFI网关，亦支持WSN-USB网关，还支持WSN-ETH RJ45网口以太网网关
8.NI 9792 Programmable Gateway NI 9792(可编程网关)
LabVIEW实时目标
533MHz处理器
2GB的板载存储
集成的Web服务器
的2.4 GHz IEEE 802.15.4无线电通信的NI WSN测量节点
双以太网端口
-40至70°C温度等级
9至35 VDC冗余电源输入
面板和DIN导轨安装选项
NI 9792是一个LabVIEW实时控制器和WSN网关，这意味着该网关可以独立操作，无需连接到主机。

在网关上部署LabVIEW实时应用程序可以在本地运行，WSN数据收集和系统中的其他设备，如蜂窝调制解调器或企业网络的连接。

随着串行端口，10/100 Mbit / s 和10/100/1000 Mbit / s以太网端口，您就可以沟通，通过TCP / IP，UDP，Modbus / TCP协议和串行协议。

2GB的板载存储，NI 9792是完美的嵌入式监控应用中，你想从分布式无线测量节点的汇总数据。

NI 9792还具有集成的Web （HTTP）和文件（FTP）服务器，这样就可以远程访问主机的测量数据，与互联网连接的任何地方。

9.NI 9795 C系列网关
直接使用NI CompactRIO集成
无缝结合有线和无线系统
沟通与多达36个节点每NI CompactRIO机箱
NI 9795提供的NI WSN和CompactRIO平台之间的紧密集成。

这
NI C系列网关任何可用插槽中插入您的CompactRIO系统，所以你可以补充现有的测量和控制系统的无线I / O。

“世界上一些最具挑战性的应用都需要将有线和无线测控系统结合起来，”NI嵌入式系统产品市场总监Jamie Smith表示，“借助最新的WSN C系列网产品特性.”
无线传感器网络技术与时代接轨，顺应时代潮流，必将引领时代进步。