傳統的電力供電發電設備在線檢測系統一般采用布線或者GPRS的傳輸方式，不僅前期部署復雜，而且后期運營成本較高，大規模集中管理難度較大。無線傳感器網路由于多跳、自組織自愈合等特性成為解決這一問題的最佳選擇。

傳感器在監測過程中提供了精確和可靠的數據，但關鍵問題是系統需要一種靈活的方法將數據傳送回中心數據控制站。Crossbow公司的無線傳感器網絡技術和解決方案可滿足這一要求。該公司用于此項目的產品包括新型Mote節點IRIS、MoteWorks軟件環境(包括Xmesh協議棧)、Xserver中間件和MoteWeb可視化管理平臺。


傳感器節點探測出的數據通過XMesh無線多跳自組的網絡傳輸給基站，或通過中繼Mote傳輸給基站。Mote是無線傳感器網絡的基本節點，由處理器和RF芯片組成，它的體積較小，所以稱之為“Mote”。基站則是用來溝通無線傳感器網絡與已有的IP網絡的網關設備。


基站將這些數據傳輸到中心服務器，通過Xserver中間件解析后，用戶可以通過IT系統應用軟件進行監控。同時，數據接口完全兼容于客戶的原有信息管理系統，用戶能夠靈活的將新的傳感器數據加入原有的信息管理系統，從而通過IP網絡實時監控物理世界信息。


在實際部署時，Crossbow采用了分層網絡的架構。每個目前監測區域內的無線傳感器節點組成一個子網，子網內的節點依靠Xmesh無線多跳自組織協議，通過多跳的方式把數據傳遞給基站。基站在進行數據預處理之后，通過IP網絡遠距離將數據發送回中心服務器。


每個傳感器節點包含微風震蕩檢測傳感器、無線傳感器網絡節點、數據獲取板和電池供給模塊。微風震蕩檢測傳感器實時獲取高壓線纜的振動信息，無線傳感器網絡節點通過數據獲取板取得數字化后的微風振蕩信息，并在預處理后以無線多跳路由的方式將數據傳回基站。電源供給模塊根據安裝環境選擇不同模塊，比如最簡單的電池組適用于方便安裝部署的節點，電暈取電模塊適用于部署在高壓輸電線路上的節點，太陽能適用于部署在高塔等位置的節點等。


中繼Mote的硬件結構和Mote完全一樣，只是沒有連接傳感器。與普通Mote不同，中繼Mote不由電池供電，而是通過有線形式供電，并始終保持在工作狀態以保證全網的通信效率。中繼Mote將來自節點的數據通過Mesh網絡傳輸到基站。


MoteWeb是Windows平臺下支持無線傳感器網絡系統的B/S架構可視監控軟件。它可以通過WEB瀏覽器直接訪問WSN數據，具有友好的交互界面。無線網絡中所有節點的數據通過Xserver中間件解析后儲存在PostreSQL數據庫中。MoteWeb能將這些數據從數據庫中讀取并顯示出來，也能實時地顯示基站接收到的數據。管理者可以通過MoteWeb，以直接讀取數據、圖表或節點拓撲結構的方式快速整理、搜尋或查閱每個節點的數據信息。MoteWeb還可以根據管理者的設置，以手機短信和電子郵件的方式提供報警信息。


主要問題和解決方法


1.通訊問題

在將無線傳感器網絡應用到該項目的過程中，最大問題是如何保證Mote節點在電磁干擾下仍能正常組網通信。2.4GHz是最合適在該環境下使用的頻率。目前工作在2.4GHz的商用設備多為短距離通訊設備，如WiFi、藍牙等。400MHz與900MHz的干擾則相對較多。盡2.4GHz具有相對較好的表現，但植被和降雨仍會對無線信號產生較大衰減。Crossbow的IRIS節點，采用全新的AT1281＋RF230芯片組，以及模塊化設計生產，在通信距離指標上得到大幅提高，同時功耗反而得到一定程度的降低。


2．能源消耗

每個節點通過電池供電，在Crossbow公司被稱為ExtendLowPower(ELP)的電源管理機制下，電池電量能維持節點連續工作4年以上。電池的電壓隨時被監控，一旦電壓過低，節點會將電壓數據發至基站。


3.IT系統設計

中間件概念的提出使得無線傳感器網絡后臺IT系統的設計變得極其容易。Xserver提供了包括數據庫接口、XML接口等在內的通用數據接口，能將無線傳感器網絡世界的物理信息量轉換成各種服務器可以接受的格式。用戶可以很容易地將無線傳感器網絡的數據加入到原有的信息管理系統中去。