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无线传感器应用篇,交通管理、特殊环境中的无线传感器应用

2020-05-09 11:10 来源:中国电子网 作者:

无线传感器在生活中随处可见,因此对于无线传感器,我们并不陌生。前文中,小编介绍过无线传感器基本内容、无线传感器工作原理以及无线传感器的两大应用。本文中,小编将继续介绍无线传感器的另外两大应用。如果你对本文即将阐述的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。

无线传感器应用篇,交通管理、特殊环境中的无线传感器应用

一、无线传感器于交通管理的应用

在交通管理中利用安装在道路两侧的无线传感网络系统,可以实时监测路面状况、积水状况以及公路的噪音、粉尘、气体等参数,达到道路保护、环境保护和行人健康保护的目的。

1995年,美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”,预计到2025年全面投入使用。这种新型系统将有效地使用传感器网络进行交通管理,不仅可以使汽车按照一定的速度行驶、前后车距自动地保持一定的距离,而且还可以提供有关道路堵塞的最 新消息,推荐最 佳行车路线以及提醒驾驶员避免交通事故等。

由于该系统将应用大量的传感器与各种车辆保持联系,人们可以利用计算机来监视每一辆汽车的运行状况,如制动质量、发动机调速时间等。根据具体情况,计算机可以自动进行调整,使车辆保持在高效低耗的最 佳运行状态,并就潜在的故障发出警告,或直接与事故抢救中心取得联系。目前在美国的宾西法尼亚州的匹兹堡市就已经建成有这样的交通信息系统,并且通过电台等媒体附带产生了一定商业价值。

道路两侧的传感器结点可以实时监测道路破损、路面不平等情况,在暴雨时可以监测路面积水情况,并将这些数据通过无线传感网络实时的发送到相关部门,便于相关部门对道路进行检修或者发布道路积水警报及进行险情排除等工作。道路两侧的传感器结点还可以实时监测公路附近的环境状况,例如噪音、粉尘及有毒气体浓度等参数,并通过无线传感网络系统将这些数据实时发送出去,便于有关部门对道路情况进行监测。Senera的系统,可用于监测桥梁、高架桥、高速公路等道路环境。对许多老旧的桥梁,桥墩长期受到水流的冲刷,传感器能放置在桥墩底部用以感测桥墩结构;也可放置在桥梁两侧或底部,搜集桥梁的温度、湿度、震动幅度、桥墩被侵蚀程度等,能减少断桥所造成生命财产的损失。在旧金山,200个联网微尘已被部署在金门大桥,这些微尘用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离——可以精确到在强风中为几英尺。当微尘检测出移动距离时,它将把该信息通过微型计算机网络传递出去,信息最 后到达一台更强大的计算机进行数据分析,任何与当前天气情况不吻合的异常读数都可能预示着大桥存在安全隐患,系统将根据这一信息通知工程师对其进行修缮,以确保桥梁在遭受地震或其他自然灾害时仍保持完好无损。

智能交通系统(ITS)是在传统的交通体系的基础上发展起来的新型交通系统,它将信息、通信、控制和计算机技术以及其他现代通信技术综合应用于交通领域,并将“人-车-路-环境”有机地结合在一起。在现有的交通设施中增加一种无线传感器网络技术,将能够从根本上缓解困扰现代交通的安全、通畅、节能和环保等问题,同时还可以提高交通工作效率。因此,将无线传感器网络技术应用于智能交通系统已经成为近几年来的研究热点。智能交通系统主要包括交通信息的采集、交通信息的传输、交通控制和诱导等几个方面。无线传感器网络可以为智能交通系统的信息采集和传输提供一种有效手段,用来监测路面与路口各个方向上的车流量、车速等信息。它主要由信息采集输入、策略控制、输出执行、各子系统间的数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统主要通过传感器来采集车辆和路面信息,然后由策略控制子系统根据设定的目标,并运用计算方法计算出最 佳方案,同时输出控制信号给执行子系统,以引导和控制车辆的通行,从而达到预设的目标。无线传感器网络在智能交通中还可以用于交通信息发布、电子收费、车速测定、停车管理、综合信息服务平台、智能公交与轨道交通、交通诱导系统和综合信息平台等技术领域。

二、无线传感器于特殊环境的应用

无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,可用于特殊环境实现信号的采集、处理和发送;无线温湿度传感器网络以PIC单片机为核心,利用集成湿度传感器和数字温度传感器设计出温湿度传感器网络节点的硬件电路,并通过无线收发模块与控制中心通信,使之系统传感器节点的功耗低,数据通信可靠,稳定性好,通信效率高,可广泛应用于环境检测。

随着计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的相互渗透、结合,产生了基于无线技术的网络化智能传感器的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器,使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线通讯技术能够在工厂环境下,为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构,在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足,进一步完善了工业控制网络的通信性能。还有一些传感器网络的重要应用领域,例如石油管道通常要经过大片荒无人烟的地区,对管道监控一直是个难题,传统的人力巡查几乎是不可能的事情。而现有的监控产品往往复杂且昂贵。将无线传感器网络布置在管道上可以实时监控管道情况,一有破损或恶意破坏都能在控制中心实时了解。加州大学伯克利分校的研究员认为,如果美国加州将这种技术应用于电力使用状况监控,电力调控中心每年将可以节省7~8亿美元。

在运送某些特殊物品时,对货柜的环境参数有较高的要求。无线传感器网络可以很好地监测参数变化。接收信号强度指示(RSSI)是基于节点间距离的定位算法,采用多点定位算法可以实现无线传感器网络节点精确定位。对算法进行了仿真,并进行了网络节点实验环境测试,实验结果表明:该算法达到了RSSI多点定位的要求。仓储作业需要配备先进的仓储监控管理系统。在传统仓储作业管理信息系统中附加基于无线传感器网络的仓储环境监测和仓储作业设备运行状态监控功能,可以构建基于无线传感器网络的仓储监控管理系统,从而实现对仓储信息、仓储环境监测、仓储设备监控、仓储作业调度的统一计算机管理。由于无线传感器网络固有的技术特性,将无线传感器网络应用于仓储监控管理,需要针对仓储对象的特殊性,解决三个方面的关键技术问题,即研制开发具有单节点多参数检测与传送能力的无线传感器网络节点设备,建立混合武无线传感器网络;重点研究无线传感器网络节点的三维空间部署,满足网络覆盖度和连通度的要求,其中一种有效的节点部署方案,就是将确定的仓储空间进行基于立方体或球体的有限元划分;研究几类信息的综合处理与信息融合,满足对仓储信息与仓储作业调度进行统一计算机管理的需要。

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