什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由三個部分組成：節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和軟件?？臻g分布的測量節(jié)點通過與傳感器連接對周圍環(huán)境進行監(jiān)控。監(jiān)測到的數(shù)據(jù)無線發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以與有線系統(tǒng)相連接，這樣就能使用軟件對數(shù)據(jù)進行采集、加工、分析和顯示。路由器是一種特別的測量節(jié)點，你可以使用它在WSN中延長距離以及增加可靠性。

　　WSN架構(gòu)

　　你可以使用NIWSN平臺靈活的創(chuàng)建簡單而獨立的無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，也可以創(chuàng)建一個集成了有線和無線測量的完整測試系統(tǒng)，而且只需要用LabVIEW開發(fā)環(huán)境就可以訪問所有的NI平臺。

　　基本的WSN架構(gòu)

　　對于大多數(shù)的WSN應用來說，你只需要創(chuàng)建一個基本的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在這個架構(gòu)中，分布式測量節(jié)點從周圍的環(huán)境中獲得數(shù)據(jù)，然后將測量結(jié)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)建一個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在這個架構(gòu)中，分布式測量節(jié)點收集數(shù)據(jù)并將結(jié)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實時控制器，如圖2所示。基于Windows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(tǒng)的LabVIEW軟件。也就是說，你可以輕松地為任何基于Windows的系統(tǒng)添加無線數(shù)據(jù)記錄功能。如果連接至LabVIEW實時控制器，比如NICompactRIO或其它可編程自動化控制器（PAC），則可以把無線測量放置在有線測量或控制應用旁邊。在主控制器上運行LabVIEW軟件就可以對來自傳感器網(wǎng)絡(luò)的測量數(shù)據(jù)進行采集、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實時控制器。

　　改進你的WSN架構(gòu)

　　NI平臺可以幫助你進一步定制和增強WSN架構(gòu)。因為以太網(wǎng)連接的靈活性，你可以為你的WSN系統(tǒng)添加其它的設(shè)備和功能，無論是像數(shù)據(jù)庫和服務器這樣的企業(yè)級設(shè)備，還是有線I/O接口、控制系統(tǒng)和第三方WSN產(chǎn)品。LabVIEW實時模塊允許網(wǎng)關(guān)進行嵌入式數(shù)據(jù)記錄和開放式通信，同時，LabVIEWWSN模塊允許節(jié)點定制和節(jié)點層的本地決策。

圖3.NIWSN具有硬件定制和軟件改進選項。

　　集成LabVIEW可以幫助你增強無線測試系統(tǒng)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服務可以將你的測量數(shù)據(jù)發(fā)布到Web服務器上，比如集成在NI9792上的Web服務器，這樣，幾乎在任何地方都可以方便地遠程訪問你的WSN。在這個完整的系統(tǒng)架構(gòu)中，你可以先使用NIWSN快速而輕松地獲取數(shù)據(jù)，處理之后將其發(fā)布到服務器上，然后就能使用像iPhone或筆記本電腦這樣的無線智能設(shè)備方便地遠程訪問這些數(shù)據(jù)。

　　網(wǎng)關(guān)

　　在NIWSN系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)就相當于一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)員，負責管理節(jié)點認證，消息緩沖，以及在IEEE802.15.4無線網(wǎng)絡(luò)和有線以太網(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(shù)據(jù)進行采集、加工、分析和顯示。你可以在WSN中使用多個網(wǎng)關(guān)，并通過軟件設(shè)置每個網(wǎng)關(guān)在不同的無線通道中進行通信。你可以連接8個WSN終端節(jié)點（在星形拓撲中）或者多達36個WSN節(jié)點（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實時目標
?533MHz處理器
?2GB板載存儲能力
?集成Web服務器
?2.4GHz，IEEE802.15.4標準的無線電，可與NIWSN測量節(jié)點進行通信

　　NI9792由LabVIEW實時控制器和WSN網(wǎng)關(guān)組成，是實現(xiàn)嵌入式無線數(shù)據(jù)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(shè)備，有線I/O接口，控制系統(tǒng)或者第三方產(chǎn)品進行通信。這個高性能工業(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無線電，可與多達36個分布式NIWSN測量節(jié)點（在網(wǎng)狀拓撲中）進行通信。集成的Web服務器可以讓你在WSN系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)進行遠程訪問。

　　以太網(wǎng)關(guān)

?2.4GHz，IEEE802.15.4標準的無線電，可與NIWSN測量節(jié)點進行通信
?可通過以太網(wǎng)連接至Windows或LabVIEW實時主控制器
?-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)是一個傳遞設(shè)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標準的無線電能夠收集源自傳感器網(wǎng)絡(luò)的測量數(shù)據(jù)，10/100Mbits/s的以太網(wǎng)端口可靈活連接Windows或LabVIEW實時主控制器。

　　測量節(jié)點

　　NIWSN測量節(jié)點的特點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(jié)點由電池供電，4節(jié)AA堿性電池可持續(xù)工作3年，也可以將其與NI戶外外殼結(jié)合使用，從而進行長期的戶外部署。你可以使用WSN設(shè)備的LabVIEW驅(qū)動來添加第三方WSN網(wǎng)關(guān)和節(jié)點至你的測量系統(tǒng)。每個節(jié)點都提供可編程和不可編程兩種型號。對于可編程節(jié)點，可以使用LabVIEWWSN模塊的圖形化編程環(huán)境定制節(jié)點的行為。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(jié)點

?4節(jié)AA堿性電池供電
?長達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時高達12V

　　NIWSN-3202測量節(jié)點作為一款無線設(shè)備，提供4路±10V模擬輸入通道和4路雙向數(shù)字通道，你可以單獨將各路數(shù)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(shè)備提供的12V、20mA電源輸出可以直接驅(qū)動需要外部電源供電的傳感器。直接使用4節(jié)1.5V、AA堿性電池為該測量節(jié)點供電，4節(jié)電池的電量可持續(xù)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(jié)點

?4節(jié)AA堿性電池供電
?長達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熱電偶類型

　　NIWSN-3212測量節(jié)點作為一款無線設(shè)備，提供4路24位熱電偶輸入通道和4路雙向數(shù)字通道。你可以單獨將各路數(shù)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(jié)1.5V、AA堿性一次性電池為該測量節(jié)點供電，4節(jié)電池的電量可持續(xù)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(tǒng)上，對無線傳感器節(jié)點編程不僅需要編程人員具有嵌入式系統(tǒng)的知識，還要了解供應商所選定的某種基于文本的編程語言。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的無線傳感器節(jié)點添加智能，這種方法已經(jīng)成為開發(fā)數(shù)據(jù)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(jié)合，并在節(jié)點上運行，從而可實現(xiàn)算法重用。

　　LabVIEWWSNModulePioneer

?延長電池壽命
?實現(xiàn)自定義分析
?增加本地采樣率
?實現(xiàn)嵌入式?jīng)Q策制定

　　NILabVIEW無線傳感器網(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(jié)點。LabVIEWWSNModulePioneer可以通過優(yōu)化節(jié)點行為來延長電池使用壽命，也可以在可編程NIWSN測量節(jié)點上實現(xiàn)自定義分析和嵌入式?jīng)Q策的制定。

　　使用LabVIEW創(chuàng)建智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　了解如何用NILabVIEW建立一個完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）系統(tǒng)。你可以添加NIWSN硬件到任何Windows或嵌入式LabVIEW實時系統(tǒng)，從而建立一個完整的集成了有線和無線的測量系統(tǒng)。你同樣可以使用圖形化編程將智能嵌入到NIWSN測量節(jié)點中。