簡(jiǎn)介無(wú)線(xiàn)測量應用

　　本文從水、土壤和氣候監測直至橋梁與民用設施的結構完整性監測，無(wú)線(xiàn)測量系統的出現使得降低安裝成本和系統成本、提高靈活性、簡(jiǎn)化系統部署成為可能，無(wú)線(xiàn)測量還能夠解決之前使用有線(xiàn)解決方案難以解決甚至是不可能完成的應用。

　　無(wú)線(xiàn)測量簡(jiǎn)介

　　一個(gè)完整的無(wú)線(xiàn)測量網(wǎng)絡(luò )無(wú)非有三部份組成：傳感器部分（WSN），數據處理部分，數據應用部分。

　　感器部分就是WSN---無(wú)線(xiàn)傳感器，可以根據現場(chǎng)需求進(jìn)行選擇使用；而數據應用部分實(shí)際上就是軟件系統，可根據應用的需要進(jìn)行分類(lèi)設計；核心的部分是數據處理單元，可根據應用需要選擇單片機或ARM系統。

　　無(wú)線(xiàn)測量系統的支撐系統也是很重要的，對WSN部分，肯定由電池供電，而對數據應用部分，只需要一臺能夠上網(wǎng)的計算機，而數據處理部分可根據實(shí)際需要采用不同的供電系統。

　　無(wú)線(xiàn)測量系統的最大優(yōu)勢是三個(gè)部分互相沒(méi)有硬聯(lián)接，換句話(huà)說(shuō)它們之間除了數據交換之外，沒(méi)有任何物理的關(guān)系，從而有效避免了相互間的復雜干擾和資源分配，我想，這才是無(wú)線(xiàn)測量技術(shù)獲得大力發(fā)展的關(guān)鍵所在。

　　環(huán)境監測

　　環(huán)境監測主要包括檢查土壤、水和空氣的完整性，調節室內存儲環(huán)境的溫度與濕度。室外環(huán)境監測對于農業(yè)、公用事業(yè)和氣象等行業(yè)而言是很重要的。室內監測應用包括家庭或建筑自動(dòng)化以及零售或醫療。環(huán)境監測還包括有害氣體檢測，它對于工業(yè)設施或采礦應用十分重要。無(wú)線(xiàn)技術(shù)通過(guò)讓您能夠在戶(hù)外或是在更大的地理區域內進(jìn)行測量，擴展了這些應用。

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò )傳感中心（CENS）正在領(lǐng)導熱帶雨林環(huán)境數據采集的項目。他們沒(méi)有使用線(xiàn)纜，不但降低了成本，還簡(jiǎn)化了安裝。采用NI的技術(shù)，CENS的科學(xué)家無(wú)需在雨林深處使用電力線(xiàn)纜、牽引電纜，也無(wú)需建立布線(xiàn)基礎設施以及測量系統；他們安裝了NI的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)、電池、太陽(yáng)能面板和移動(dòng)調制解調器，通過(guò)因特網(wǎng)收集數據。他們使用谷歌地圖來(lái)定位傳感器節點(diǎn)的位置并記錄部署位置。

　　能源監測

　　在當今，能源危機日益嚴重。全球市場(chǎng)中，資源生產(chǎn)和利用過(guò)程的監測具有極高的重要性。為了降低對環(huán)境的影響并且更加合理的利用自然資源，我們首先需要精確采集數據，然后再基于對這些數據的分析進(jìn)行決策和改進(jìn)。無(wú)線(xiàn)技術(shù)十分適合這些類(lèi)型的應用，因為該技術(shù)可以輕易的實(shí)現分布式的采集，并且能夠提供管理大型系統所需的足夠數據。

　　這里我們舉個(gè)例子，無(wú)線(xiàn)測量系統可以為電網(wǎng)建立一個(gè)分布式監測解決方案，用于測量能耗、檢測故障和評估信號完整性。無(wú)線(xiàn)技術(shù)還適用于可再生能源領(lǐng)域，例如監測分布式太陽(yáng)能或風(fēng)場(chǎng)的能源輸入、輸出和環(huán)境狀況。無(wú)線(xiàn)技術(shù)還可以用于住宅、商用和工業(yè)建筑，用于準確監測能源消耗，并將數據提供給公用事業(yè)企業(yè)或終端用戶(hù)，以便降低能源使用量。

　　建筑監測

　　家庭和建筑自動(dòng)化是十分適合無(wú)線(xiàn)技術(shù)的成長(cháng)型行業(yè)。建筑自動(dòng)化系統用于在建筑內提供關(guān)于室內環(huán)境狀態(tài)、保護資產(chǎn)、降低輻射以及控制HVAC設備或其他系統的信息。許多建筑自動(dòng)化集成商需要能夠方便安裝在現有建筑中的解決方案以減少價(jià)格昂貴的基礎設施變更的需要，這使得無(wú)線(xiàn)技術(shù)相比有線(xiàn)技術(shù)而言更有吸引力。在新的建筑中，無(wú)線(xiàn)測量和監測解決方案可以幫助用戶(hù)獲得LEED認證。

　　機器狀態(tài)監測

　　在科技發(fā)展迅速的當今，市場(chǎng)競爭越來(lái)越激烈，設備的可靠性、連續運行時(shí)間和運行成本都會(huì )大大影響其競爭地位。為了優(yōu)化機器的預測性維護從而優(yōu)化機器的可靠性和可用性，監測諸如機械、振動(dòng)和能源因素等健康指標是廣為采用的方法。使用無(wú)線(xiàn)振動(dòng)和能源監測設備，可靠性工程師能夠解決過(guò)去一直難以解決的成本問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)測量還適用于大面積或包含移動(dòng)部件的機器監測應用。使機器的利用率有效提高，機器也可以得到有效保護。

　　結構健康監測

　　工程師和科學(xué)家正在使用最新的傳感與測量技術(shù)，在全世界建立更智能、更安全的民用設施。無(wú)線(xiàn)技術(shù)通過(guò)允許工程師測量過(guò)去難以測量或無(wú)法測量的對象，從而擴展了測量技術(shù)。通過(guò)結合模塊化、商業(yè)現成可用的無(wú)線(xiàn)硬件和靈活的NI LabVIEW圖形化編程軟件，工程師能夠更加簡(jiǎn)單、安全的進(jìn)行無(wú)線(xiàn)測量，提高世界上建筑的結構安全性。

　　在橋梁監測應用中，部署無(wú)線(xiàn)系統，可以剔除電纜安裝成本，讓研究員可以在不同橋梁之間重用硬件，從而降低了納稅人用于橋梁測量的總硬件成本。摒棄電纜的無(wú)線(xiàn)解決方案還解決了電纜被故意切斷等破壞行為帶來(lái)的問(wèn)題。

　　分布式溫度監測

　　分布式溫度監測是跨越多個(gè)領(lǐng)域的應用。食品和飲料供應商必須在整個(gè)冷鏈中，將易變質(zhì)食品保存在一定溫度中。藥店、醫院和其他醫療相關(guān)設施必須監測和控制血液、藥品和設備的溫度。零售商店和超市必須在運輸過(guò)程、倉庫和貨架上正確的儲藏易變質(zhì)食品。原料制造商還需要調節制造設施的溫度。NI無(wú)線(xiàn)系統提供了高精度溫度測量，并且可以與例如DIAdem等強大的數據管理軟件結合，按照執法機構的要求記錄這些產(chǎn)品的溫度。

　　運輸

　　人口的不斷激增讓人們對停車(chē)和運輸的監測和管理產(chǎn)生了更多興趣。很多城市就出現了停車(chē)難的問(wèn)題。要得出有效的結論并建立更有效的運輸系統，您必須對現有系統進(jìn)行數據采集和分析。無(wú)線(xiàn)測量和監測解決方案可以用于跟蹤記錄行人、車(chē)輛、火車(chē)和地鐵的行為；NI軟件可以用于對數據進(jìn)行可視化表達和分析。此類(lèi)監測系統通常覆蓋較大的地理區域，通常位于室外，從而讓無(wú)線(xiàn)技術(shù)成為極具吸引力的解決方案。

　　無(wú)線(xiàn)測量系統是將交通引導到開(kāi)放式停車(chē)區域的理想方法。為了實(shí)現這個(gè)方法，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的工程師團隊基于NI無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）平臺成功部署了停車(chē)場(chǎng)空位監測系統，用于監測停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛進(jìn)出事件，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式將數據傳送到NI CompactRIO基站進(jìn)行信息處理，并將該信息傳送到網(wǎng)絡(luò )數據庫。

　　工業(yè)監測

　　工業(yè)監測指監測并控制不同的機器設備、工廠(chǎng)或生產(chǎn)狀態(tài)，并將數據記錄到企業(yè)系統中的過(guò)程。生產(chǎn)行業(yè)激烈的競爭，促使人們不斷提升設備速度，使得人們更加重視機器和自動(dòng)化效率以及性能和質(zhì)量控制。通過(guò)為系統添加新的測量手段，無(wú)線(xiàn)技術(shù)能夠幫助您改進(jìn)流程。使用集中式的、實(shí)時(shí)設備健康數據采集系統和電子郵件或SMS報警系統，無(wú)線(xiàn)監測系統能極大的提高機器設備持續工作時(shí)間及可靠性，助力儀器制造商贏(yíng)得更多市場(chǎng)份額。

　　醫療

　　無(wú)線(xiàn)解決方案可以用于醫院的財產(chǎn)或溫度監測以及血庫或醫藥公司的溫度監測。除了這些建筑和溫度監測應用外，無(wú)線(xiàn)技術(shù)還非常適用于病人監測或在威脅生命狀況發(fā)生時(shí)，向醫療專(zhuān)業(yè)人員發(fā)出警報。無(wú)線(xiàn)系統還可以用于在家庭環(huán)境下或者在救護車(chē)中監測病人情況，并將重要信息發(fā)送給待命的醫生。

　　總結

　　無(wú)線(xiàn)技術(shù)相比有線(xiàn)解決方案有以下優(yōu)點(diǎn)：降低安裝成本，提高靈活性，并且能夠在新的或是過(guò)去難以測量的環(huán)境中進(jìn)行測量。這些優(yōu)點(diǎn)幫助工程師和科學(xué)家建立新的測量應用，提供更智能的基礎設施，并且提供過(guò)去無(wú)法實(shí)現的解決方案。

　　面向測量應用的無(wú)線(xiàn)技術(shù)的主要技術(shù)還有著(zhù)能夠最小化或者避免電線(xiàn)和電纜的使用的優(yōu)勢。根據應用與環(huán)境的不同實(shí)際狀況，物理布線(xiàn)可能會(huì )相當昂貴、不便，或者甚至無(wú)法實(shí)現。其應用范例包括平臺的移動(dòng)/旋轉、移動(dòng)應用（如車(chē)輛和起重機）和使布線(xiàn)工作復雜化的結構。

　　無(wú)線(xiàn)通信還拓展了數據采集與I/O的距離或范圍，使其超越了布線(xiàn)方式下的實(shí)際性能。因此，大規模操作，如水處理和儲罐區，廣泛使用了無(wú)線(xiàn)技術(shù)。雖然無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)硬件所需的初始投資或許會(huì )高于傳統的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的硬件，但是包括系統安裝開(kāi)銷(xiāo)和運營(yíng)成本在內的整個(gè)系統的成本通常會(huì )有顯著(zhù)的下降。