采用LabVIEW和NI無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )監測一座12世紀的名勝古跡

　　在這座具有歷史意義的教堂改造完成后，基金會(huì )意識到遺跡需要連續監測從而保護教堂不受環(huán)境衰退的侵害。因此，小組開(kāi)發(fā)了一套實(shí)驗性的方案用于監測教堂的環(huán)境參數，包括如下幾方面：

　　· 教堂中殿內部17個(gè)位置的空氣溫度以及相對濕度

　　· 教堂外部的空氣溫度和相對濕度

　　· 一套位于教堂上部的微型氣象站的數據采集系統

　　· 結構振動(dòng)的測量

　　教堂的保護團隊決定將這些測量數據存儲于一臺位于教堂內部的中央計算機，數據將被傳送到遠程站點(diǎn)用以觀(guān)察和管理。另外，還需要安裝一個(gè)紅外入口探測器、一個(gè)火警探測器以及一個(gè)用于遙控外部設備的裝置。

　　團隊選擇 LabVIEW來(lái)管理整個(gè)系統以及同時(shí)執行多個(gè)進(jìn)程。他們同時(shí)選擇了NI WSN技術(shù)用于測量溫度和濕度參，以及入口探測器，火警探測器和制動(dòng)器。此外團隊使用NI WLS-9163 Wi-Fi模塊結合三軸加速計來(lái)測量結構振動(dòng)。

　　團隊最大的挑戰來(lái)自于線(xiàn)路的安裝與傳感器的隱藏，要在不妨礙遺跡外觀(guān)的同時(shí)保持良好的無(wú)線(xiàn)電信號，由于遺跡石墻和柱子的存在，這是很困難的。圖1描述了教堂中殿的傳感器網(wǎng)絡(luò )的大概位置。

　　Figure 1: 節點(diǎn)貢獻計劃

　　團隊在與中殿相連的小房間內安裝了兩個(gè)NI WSN-9791網(wǎng)關(guān)，基于美觀(guān)的考慮，將他們從人群的視野當中巧妙的隱藏了。然而，隱蔽的節點(diǎn)與中央計算機之間無(wú)線(xiàn)信號質(zhì)量就變差了。為解決這一問(wèn)題，團隊放置了高增益的外部天線(xiàn)(9 dB)并為兩個(gè)網(wǎng)關(guān)使用了1.5米的延長(cháng)線(xiàn)，將天線(xiàn)的放置靠近木門(mén)的內框上，如圖2所示。

　　團隊使用了低功耗和易于連接的NI WSN-3202 模擬輸入節點(diǎn)，以及型號為為HMP50的溫度與濕度計。這一裝置每10秒鐘讀取一次溫度和濕度度值，計算每分鐘內的平均值，并將其傳給網(wǎng)關(guān)。只有在檢測到變化的時(shí)候，數字輸入(通道0和1)才會(huì )發(fā)送數據。只有當網(wǎng)關(guān)發(fā)送指令時(shí)數字輸出才會(huì )被激活，然后連接到特定位置的固態(tài)繼電器上。

　　起初，遺跡保護團隊安裝WSN-3202節點(diǎn)時(shí)沒(méi)有使用保護性外殼，如圖3所示。后來(lái)，團隊安裝節點(diǎn)時(shí)使用了可以著(zhù)色容易隱藏的防水外殼。這樣可以選擇無(wú)線(xiàn)信號更好的位置。

　　團隊使用LabVIEW管理測量系統，開(kāi)發(fā)了一套基于多線(xiàn)程的應用程序，可以同時(shí)執行若干進(jìn)程。這些進(jìn)程包括如下任務(wù)：

　　Figure 2: 測量節點(diǎn)