采用LabVIEW和NI無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)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，基金會意識到遺跡需要連續(xù)監(jiān)測從而保護教堂不受環(huán)境衰退的侵害。因此，小組開發(fā)了一套實驗性的方案用于監(jiān)測教堂的環(huán)境參數(shù)，包括如下幾方面：

　　· 教堂中殿內(nèi)部17個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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　· 結構振動的測量

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

　　團隊選擇 LabVIEW來管理整個系統(tǒng)以及同時執(zhí)行多個進程。他們同時選擇了NI WSN技術用于測量溫度和濕度參，以及入口探測器，火警探測器和制動器。此外團隊使用NI WLS-9163 Wi-Fi模塊結合三軸加速計來測量結構振動。

　　團隊最大的挑戰(zhàn)來自于線路的安裝與傳感器的隱藏，要在不妨礙遺跡外觀的同時保持良好的無線電信號，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)絡的大概位置。

　　Figure 1: 節(jié)點貢獻計劃

　　團隊在與中殿相連的小房間內(nèi)安裝了兩個NI WSN-9791網(wǎng)關，基于美觀的考慮，將他們從人群的視野當中巧妙的隱藏了。然而，隱蔽的節(jié)點與中央計算機之間無線信號質(zhì)量就變差了。為解決這一問題，團隊放置了高增益的外部天線(9 dB)并為兩個網(wǎng)關使用了1.5米的延長線，將天線的放置靠近木門的內(nèi)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(jié)點，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(nèi)的平均值，并將其傳給網(wǎng)關。只有在檢測到變化的時候，數(shù)字輸入(通道0和1)才會發(fā)送數(shù)據(jù)。只有當網(wǎng)關發(fā)送指令時數(shù)字輸出才會被激活，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(jié)點時沒有使用保護性外殼，如圖3所示。后來，團隊安裝節(jié)點時使用了可以著色容易隱藏的防水外殼。這樣可以選擇無線信號更好的位置。

　　團隊使用LabVIEW管理測量系統(tǒng)，開發(fā)了一套基于多線程的應用程序，可以同時執(zhí)行若干進程。這些進程包括如下任務：

　　Figure 2: 測量節(jié)點