無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
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3 WSN在風(fēng)洞測(cè)控中的應(yīng)用
在風(fēng)洞測(cè)控這個(gè)特定的場(chǎng)景下，需要對(duì)、一些關(guān)鍵部件和設(shè)備的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與跟蹤，以監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況，合理調(diào)度設(shè)備運(yùn)行，預(yù)報(bào)關(guān)鍵部件的失效概率，制定關(guān)鍵部件的維護(hù)或更換計(jì)劃，并避免出現(xiàn)大的系統(tǒng)故障或風(fēng)洞長(zhǎng)期的停轉(zhuǎn)，降低工作強(qiáng)度和人為誤差發(fā)生概率，提高風(fēng)洞試驗(yàn)效率，保障風(fēng)洞安全運(yùn)行。在不便于安裝有線傳感器的情況下，均可考慮無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。WSN的具體應(yīng)用需求包括：
①旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的監(jiān)測(cè)：包括軸流風(fēng)扇、攻角機(jī)構(gòu)、滾珠絲桿等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性的監(jiān)測(cè)與跟蹤，以及模型姿態(tài)檢測(cè)與跟蹤等。
②氣源系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：包括監(jiān)測(cè)位于野外的高／中壓儲(chǔ)氣罐群、高／中壓壓縮機(jī)組、吸附干燥站、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等，具體監(jiān)測(cè)溫度、壓力、有毒氣體濃度等參數(shù)。
③風(fēng)洞運(yùn)行監(jiān)測(cè)：對(duì)風(fēng)洞運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括試驗(yàn)時(shí)的壓力狀態(tài)、引射器的位置狀態(tài)、試驗(yàn)段的溫度狀態(tài)、風(fēng)洞安全聯(lián)鎖狀態(tài)等，具體監(jiān)測(cè)溫度、壓力、位置、電流、電壓等物理參數(shù)。
④其他沒(méi)有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，而有線傳感器系統(tǒng)安裝又不方便或不安全的應(yīng)用環(huán)境。
3.1 WSN應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
根據(jù)風(fēng)洞測(cè)控的布設(shè)區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜、待測(cè)參數(shù)數(shù)量多、范圍廣等實(shí)際需求，采用分層的WSN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。
3.2 WSN系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
WSN的性能很大程度上依賴于WSN節(jié)點(diǎn)的特性。圖3顯示的是一種商業(yè)化的WSN節(jié)點(diǎn)o Mica2dot節(jié)點(diǎn)采用4 MHz的Atmel ATmega 128L微處理器，具有868/916 MHz多通道射頻收發(fā)器，512 KB的片上存儲(chǔ)，并集成多種傳感器，直徑僅為25mm。基于TinyOS操作系統(tǒng)來(lái)完成節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通信。
TinyOS定義一系列非常簡(jiǎn)單的組件（component）模型，具有高度的模塊化特征。每個(gè)組件都完成一個(gè)特定的任務(wù)，整個(gè)操作系統(tǒng)基本上就是由一系列的組件模型組成。當(dāng)系統(tǒng)要完成某個(gè)任務(wù)時(shí)，就會(huì)調(diào)用事件調(diào)度器，事件調(diào)度器再有順序地調(diào)用各種組件，從而高效、有序地完成各種功能。工作在該操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序基于事件（event）驅(qū)動(dòng)模式，采用事件觸發(fā)去喚醒傳感器工作。TinyOS采用類似C的結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言NESC編寫應(yīng)用程序。
3.3 初步結(jié)果分析
在1.2mx1.2m風(fēng)洞進(jìn)行了WSN風(fēng)洞監(jiān)測(cè)應(yīng)用的初步嘗試，實(shí)現(xiàn)了WSN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理（見(jiàn)圖4），并開(kāi)發(fā)研制了1.2mx1.2m風(fēng)洞WSN無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)（見(jiàn)圖5），實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)溫度的測(cè)量。
4 結(jié)束語(yǔ)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）被認(rèn)為是影響人類未來(lái)生活的重要技術(shù)之一，這一新興技術(shù)為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。由于WSN本身的特點(diǎn)，使得它與現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間存在較大的區(qū)別，給人們提出了很多新的挑戰(zhàn)。由于WSN對(duì)國(guó)家和社會(huì)意義重大，國(guó)內(nèi)外對(duì)于WSN的研究正熱烈開(kāi)展，希望本研究能夠引起測(cè)控領(lǐng)域?qū)@一新興技術(shù)的重視，推動(dòng)對(duì)這一具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的新技術(shù)的研究、應(yīng)用和發(fā)展。
評(píng)論