什么是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )主要由三個(gè)部分組成：節點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和軟件?？臻g分布的測量節點(diǎn)通過(guò)與傳感器連接對周?chē)h(huán)境進(jìn)行監控。監測到的數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以與有線(xiàn)系統相連接，這樣就能使用軟件對數據進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。路由器是一種特別的測量節點(diǎn)，你可以使用它在WSN中延長(cháng)距離以及增加可靠性。

　　WSN架構

　　你可以使用NIWSN平臺靈活的創(chuàng )建簡(jiǎn)單而獨立的無(wú)線(xiàn)監控網(wǎng)絡(luò )，也可以創(chuàng )建一個(gè)集成了有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)測量的完整測試系統，而且只需要用LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境就可以訪(fǎng)問(wèn)所有的NI平臺。

　　基本的WSN架構

　　對于大多數的WSN應用來(lái)說(shuō)，你只需要創(chuàng )建一個(gè)基本的網(wǎng)絡(luò )架構，在這個(gè)架構中，分布式測量節點(diǎn)從周?chē)沫h(huán)境中獲得數據，然后將測量結果發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，如圖1所示。

圖1.在WSN應用中，你可以創(chuàng )建一個(gè)網(wǎng)絡(luò )架構，在這個(gè)架構中，分布式測量節點(diǎn)收集數據并將結果發(fā)送至網(wǎng)關(guān)。

　　你可以將WSN以太網(wǎng)關(guān)連接至基于Windows的控制器或者LabVIEW實(shí)時(shí)控制器，如圖2所示?；赪indows的控制器可以是PC，也可以是嵌入式PC，需要安裝基于Windows操作系統的LabVIEW軟件。也就是說(shuō)，你可以輕松地為任何基于Windows的系統添加無(wú)線(xiàn)數據記錄功能。如果連接至LabVIEW實(shí)時(shí)控制器，比如NICompactRIO或其它可編程自動(dòng)化控制器（PAC），則可以把無(wú)線(xiàn)測量放置在有線(xiàn)測量或控制應用旁邊。在主控制器上運行LabVIEW軟件就可以對來(lái)自傳感器網(wǎng)絡(luò )的測量數據進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。

圖2.你可以將WSN以太網(wǎng)關(guān)連接至基于Windows的控制器或者LabVIEW實(shí)時(shí)控制器。

　　改進(jìn)你的WSN架構

　　NI平臺可以幫助你進(jìn)一步定制和增強WSN架構。因為以太網(wǎng)連接的靈活性，你可以為你的WSN系統添加其它的設備和功能，無(wú)論是像數據庫和服務(wù)器這樣的企業(yè)級設備，還是有線(xiàn)I/O接口、控制系統和第三方WSN產(chǎn)品。LabVIEW實(shí)時(shí)模塊允許網(wǎng)關(guān)進(jìn)行嵌入式數據記錄和開(kāi)放式通信，同時(shí)，LabVIEWWSN模塊允許節點(diǎn)定制和節點(diǎn)層的本地決策。

圖3.NIWSN具有硬件定制和軟件改進(jìn)選項。

　　集成LabVIEW可以幫助你增強無(wú)線(xiàn)測試系統的功能。LabVIEW不僅有常用的高級處理以及可視化功能，而且它的Web服務(wù)可以將你的測量數據發(fā)布到Web服務(wù)器上，比如集成在NI9792上的Web服務(wù)器，這樣，幾乎在任何地方都可以方便地遠程訪(fǎng)問(wèn)你的WSN。在這個(gè)完整的系統架構中，你可以先使用NIWSN快速而輕松地獲取數據，處理之后將其發(fā)布到服務(wù)器上，然后就能使用像iPhone或筆記本電腦這樣的無(wú)線(xiàn)智能設備方便地遠程訪(fǎng)問(wèn)這些數據。

　　網(wǎng)關(guān)

　　在NIWSN系統中，網(wǎng)關(guān)就相當于一個(gè)網(wǎng)絡(luò )協(xié)調員，負責管理節點(diǎn)認證，消息緩沖，以及在IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和有線(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò )之間建立橋梁，在以太網(wǎng)絡(luò )中，你可以使用各種NI軟件對測量數據進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。你可以在WSN中使用多個(gè)網(wǎng)關(guān)，并通過(guò)軟件設置每個(gè)網(wǎng)關(guān)在不同的無(wú)線(xiàn)通道中進(jìn)行通信。你可以連接8個(gè)WSN終端節點(diǎn)（在星形拓撲中）或者多達36個(gè)WSN節點(diǎn)（在網(wǎng)狀拓撲中）至WSN網(wǎng)關(guān)。你可以為NIWSN選擇兩種網(wǎng)關(guān)。

　　可編程網(wǎng)關(guān)

?LabVIEW實(shí)時(shí)目標
?533MHz處理器
?2GB板載存儲能力
?集成Web服務(wù)器
?2.4GHz，IEEE802.15.4標準的無(wú)線(xiàn)電，可與NIWSN測量節點(diǎn)進(jìn)行通信

　　NI9792由LabVIEW實(shí)時(shí)控制器和WSN網(wǎng)關(guān)組成，是實(shí)現嵌入式無(wú)線(xiàn)數據記錄的理想產(chǎn)品。NI9792具有雙以太網(wǎng)端口，使其可與企業(yè)級設備，有線(xiàn)I/O接口，控制系統或者第三方產(chǎn)品進(jìn)行通信。這個(gè)高性能工業(yè)級控制器具有533MHz的處理器，2GB的板載存儲能力和2.4GHz的IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)電，可與多達36個(gè)分布式NIWSN測量節點(diǎn)（在網(wǎng)狀拓撲中）進(jìn)行通信。集成的Web服務(wù)器可以讓你在WSN系統中對數據進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)。

　　以太網(wǎng)關(guān)

?2.4GHz，IEEE802.15.4標準的無(wú)線(xiàn)電，可與NIWSN測量節點(diǎn)進(jìn)行通信
?可通過(guò)以太網(wǎng)連接至Windows或LabVIEW實(shí)時(shí)主控制器
?-30℃到70℃的操作溫度范圍
?9到30V外部電源供電

　　NIWSN-9791以太網(wǎng)關(guān)是一個(gè)傳遞設備，不提供板載存儲功能和編程功能。以太網(wǎng)關(guān)的2.4GHz、IEEE802.15.4標準的無(wú)線(xiàn)電能夠收集源自傳感器網(wǎng)絡(luò )的測量數據，10/100Mbits/s的以太網(wǎng)端口可靈活連接Windows或LabVIEW實(shí)時(shí)主控制器。

　　測量節點(diǎn)

　　NIWSN測量節點(diǎn)的特點(diǎn)是傳感器的直接連接性，通信的可靠性，以及工業(yè)評級標準。測量節點(diǎn)由電池供電，4節AA堿性電池可持續工作3年，也可以將其與NI戶(hù)外外殼結合使用，從而進(jìn)行長(cháng)期的戶(hù)外部署。你可以使用WSN設備的LabVIEW驅動(dòng)來(lái)添加第三方WSN網(wǎng)關(guān)和節點(diǎn)至你的測量系統。每個(gè)節點(diǎn)都提供可編程和不可編程兩種型號。對于可編程節點(diǎn)，可以使用LabVIEWWSN模塊的圖形化編程環(huán)境定制節點(diǎn)的行為。查看本文關(guān)于軟件的介紹以了解更多LabVIEWWSN的功能。

　　NIWSN-3202模擬輸入測量節點(diǎn)

?4節AA堿性電池供電
?長(cháng)達3年的電池壽命
?4路模擬輸入通道
?可選輸入范圍：±10，±5，±2，±0.5V
?傳感器電源輸出，20mA時(shí)高達12V

　　NIWSN-3202測量節點(diǎn)作為一款無(wú)線(xiàn)設備，提供4路±10V模擬輸入通道和4路雙向數字通道，你可以單獨將各路數字通道按需要配置為輸入、漏極輸出或源極輸出。18針螺絲端子連接器可與傳感器直接連接，設備提供的12V、20mA電源輸出可以直接驅動(dòng)需要外部電源供電的傳感器。直接使用4節1.5V、AA堿性電池為該測量節點(diǎn)供電，4節電池的電量可持續工作3年，也可采用9V至30V的外部電源（需單獨采購）供電。

　　NIWSN-3212熱電偶測量節點(diǎn)

?4節AA堿性電池供電
?長(cháng)達3年的電池壽命
?4路電熱偶輸入通道
?支持J、K、R、S、T、N、B和E熱電偶類(lèi)型

　　NIWSN-3212測量節點(diǎn)作為一款無(wú)線(xiàn)設備，提供4路24位熱電偶輸入通道和4路雙向數字通道。你可以單獨將各路數字通道按需要配置為輸入、漏極輸出或源極輸出。18針螺絲端子連接器可直接連接J、K、R、S、T、N、B和E型熱電偶。直接使用4節1.5V、AA堿性一次性電池為該測量節點(diǎn)供電，4節電池的電量可持續工作3年，也可采用9V至30V的外部電源（需單獨采購）供電。

　　軟件

　　傳統上，對無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)編程不僅需要編程人員具有嵌入式系統的知識，還要了解供應商所選定的某種基于文本的編程語(yǔ)言。但有了LabVIEWWSNPioneer，你只需要使用同一種圖形化編程方法就可以為NI的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)添加智能，這種方法已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)數據采集和處理應用的工業(yè)標準。LabVIEWWSNPioneer還可靈活地將C代碼與圖形化代碼直接結合，并在節點(diǎn)上運行，從而可實(shí)現算法重用。

　　LabVIEWWSNModulePioneer

?延長(cháng)電池壽命
?實(shí)現自定義分析
?增加本地采樣率
?實(shí)現嵌入式?jīng)Q策制定

　　NILabVIEW無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)ModulePioneer拓展了LabVIEW圖形化編程環(huán)境，可創(chuàng )建和部署嵌入式應用至可編程NIWSN測量節點(diǎn)。LabVIEWWSNModulePioneer可以通過(guò)優(yōu)化節點(diǎn)行為來(lái)延長(cháng)電池使用壽命，也可以在可編程NIWSN測量節點(diǎn)上實(shí)現自定義分析和嵌入式?jīng)Q策的制定。

　　使用LabVIEW創(chuàng )建智能無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )

　　了解如何用NILabVIEW建立一個(gè)完整的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WSN）系統。你可以添加NIWSN硬件到任何Windows或嵌入式LabVIEW實(shí)時(shí)系統，從而建立一個(gè)完整的集成了有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)的測量系統。你同樣可以使用圖形化編程將智能嵌入到NIWSN測量節點(diǎn)中。