网络化智能传感器
基于IEEE1451.1的网络化智能传感器设计
络 址
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脉 冲 信 号 接 收 电 路
信 息 模 型 ， 使 传 感 器 接 口 与 Ｎ ＣＡＰ
相 连 ， 它 使 用 了 面 向 对 象 的 模 型 定
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受 益 ， 这 就 是 Ｉ Ｅ １ ５１标 准 产 生 最 直 接 的 原 因 ” 。 ＥＥ ４ 在 各 方 努 力 下 ， Ｉ Ｅ和 ＮＩ Ｔ在 １ ９ ＥＥ Ｓ ９ ７年 和 １ ９ ９ ９年 颁
１ ２ 传 感 器 简 介 ．
机 器 人 手 爪 是 机 器 人 执 行 精 巧 和 复 杂 任 务 的 重
一
体 化 地 设 计 和 集 成 到 手 爪 中 ， 并 且 在 手
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是一个 １ ５芯 的 接 口 来 输 出 传 感 器 信 号 和 接
入 电 源 。 采 用 神 经 元 网 络 方 法 ， 对 多 传 感 器 的 数 据 进 行 融 合 ， 可 得 到 手 爪 的 握 力 大 小 ， 判 断 手 爪 是 否 与 工 件 安 全 连 接 （ 可 靠 即 抓 取 ） 用 机 器 人 手 腕 部 所 受 的 多 维 力 大 小 以
雎
力 ， 即 在 机 器 人 手 爪 上 配 置 多种 传 感 器 。 手 爪 通 过 传 感 器 获 得 外 部 环 境 的 信 息 ， 以 实 现 快 速 、 准 确 、 柔 顺 地 触 摸 、 抓 取 、 操 作 工件等 。 ＥＭ Ｒ 机 器 人 手 爪 的 感 觉 系 统 由 具 有 适 当空 问分 布的 ｌ 力 觉 、６个 接 近 觉 、 １个 ０个 距 离 觉 以 及 １个 温 度 传 感 器 构 成 。 它 们 被
智能家居系统中智能传感器网络的优化与应用
智能家居系统中智能传感器网络的优化与应用智能家居系统是指将传感器、控制器和通信技术等应用于家居环境中，实现智能化的居住方式。
而智能传感器网络作为智能家居系统的核心组成部分，起着非常重要的作用。
本文将从智能传感器网络的优化与应用角度出发，探讨如何提高智能家居系统的性能和用户体验。
首先，智能传感器网络的优化可以从以下几个方面着手。
首先是网络拓扑结构的优化。
智能家居系统中的传感器网络往往是无线网络，传感器节点的布局和连接方式对网络性能有着重要影响。
可以通过优化节点的位置和数量，以及节点之间的通信距离，减少传输延迟和能耗，提高网络的可靠性和稳定性。
其次是路由协议的优化。
传感器网络中的传输路由是实现节点之间通信的必要条件，同时也是网络性能的关键因素。
采用有效的路由算法，可以降低能耗并提高网络的吞吐量和传输效率。
例如，可使用分层路由协议，将网络划分为多个层次，减少节点间的通信量，提高网络的可扩展性。
另外，还可以通过优化传感器节点的功耗管理来提高智能传感器网络的性能。
传感器节点通常由有限的电池供电，有效的功耗管理可以延长节点的使用寿命并提高整个系统的可靠性。
可以采用动态功耗调整策略，根据节点的工作负载和电池剩余容量动态调整节点的功耗，以实现能耗的最优化。
在智能传感器网络的应用方面，智能家居系统可以实现许多便捷的功能和服务。
首先是环境监测和控制。
通过在家居环境中部署各类传感器，如温度传感器、湿度传感器和光照传感器等，可以实时监测室内环境的状态，并自动调节空调、照明和窗帘等设备，以提供舒适的居住环境。
其次是安防监控。
智能家居系统可以通过安装摄像头、门禁传感器和烟雾报警器等设备，实现对居住环境的远程监控和报警功能。
用户可以通过手机等终端设备随时查看家中的安全状况，并在发生异常情况时及时采取相应的措施。
另外，智能传感器网络还可以应用于能源管理和健康关怀等领域。
通过使用智能电表和智能插座等设备，可以实时监测家庭能源的使用情况，提供节能和优化用电的建议。
传感器技术的五大发展趋势
传感器技术的五大发展趋势一、智能化。
一个方向是多种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成，可全部或部分实现信号探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯，以及内部自检、自校、自补偿、自诊断等功能，具有低成本、高精度的信息采集、可数据存储和通信、编程自动化和功能多样化等特点。
另一个方向是软传感技术，即智能传感器与人工智能相结合，目前已出现各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高度智能传感器，并已经在智能家居等方面得到利用。
二、可移动化，无线传感网技术应用加快。
该技术被美国麻省理工学院(MIT)的《技术评论》杂志评为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。
目前研发重点主要在路由协议的设计、定位技术、时间同步技术、数据融合技术、嵌入式操作系统技术、网络安全技术、能量采集技术等方面。
迄今，一些发达国家及城市在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能建筑、智能交通等领域对技术进行了应用。
三、微型化，MEMS传感器研发异军突起。
随着集成微电子机械加工技术的日趋成熟，MEMS传感器将半导体加工工艺(如氧化、光刻、扩散、沉积和蚀刻等)引入传感器的生产制造，实现了规模化生产，并为传感器微型化发展提供了重要的技术支撑。
目前，MEMS传感器技术研发主要在以下几个方向：(1)微型化的同时降低功耗;(2)提高精度;(3)实现MEMS传感器的集成化及智慧化;(4)开发与光学、生物学等技术领域交叉融合的新型传感器。
四、集成化，多功能一体化传感器受到广泛关注。
传感器集成化包括两类：一种是同类型多个传感器的集成，即同一功能的多个传感元件用集成工艺在同一平面上排列，组成线性传感器(如CCD 图像传感器)。
另一种是多功能一体化，如几种不同的敏感元器件制作在同一硅片上，制成集成化多功能传感器，集成度高、体积小，容易实现补偿和校正，是当前传感器集成化发展的主要方向。
五、多样化，新材料技术的突破加快了多种新型传感器的涌现。
电力系统中的智能传感器网络技术
电力系统中的智能传感器网络技术随着科技的不断进步和电力系统的不断发展，智能传感器网络技术在电力系统中的应用越来越广泛。
这项技术通过将传感器与网络相连接，实现了对电力系统的智能化监测和管理，为电力系统的安全稳定运行提供了强有力的支持。
一、智能传感器网络技术的概述智能传感器网络技术是一种基于传感器和网络技术的综合应用，它可以实时、准确地获取电力系统中各个关键节点的信息，并通过网络传输给监控中心进行分析和处理。
传感器网络由大量的分布式传感器节点组成，这些节点能够自主地感知环境信息，并通过无线通信方式将数据传输到监控中心。
智能传感器网络技术的核心是数据采集、传输和处理，它能够实现对电力系统的全面监测和智能化管理。
二、智能传感器网络技术在电力系统中的应用1. 监测电力设备状态智能传感器网络技术可以实时监测电力设备的运行状态，包括电流、电压、温度、湿度等参数。
通过传感器节点的数据采集和传输，监控中心可以及时了解设备的运行情况，发现潜在的故障隐患，并采取相应的措施进行修复，从而提高电力系统的可靠性和安全性。
2. 检测电力质量智能传感器网络技术可以对电力质量进行实时监测和分析，包括电压波动、谐波、闪变等参数。
通过传感器节点的数据采集和传输，监控中心可以及时发现电力质量问题，并采取相应的措施进行调整和改善，从而保证电力系统的稳定运行和用户的用电质量。
3. 节能减排智能传感器网络技术可以实时监测电力系统中的能耗情况，包括用电量、功率因数等参数。
通过传感器节点的数据采集和传输，监控中心可以对电力系统进行优化调整，提高能源利用效率，减少能源浪费，实现节能减排的目标。
4. 故障诊断和预测智能传感器网络技术可以通过对电力系统中各个关键节点的数据采集和传输，实现对故障的诊断和预测。
监控中心可以通过对传感器数据的分析和处理，及时发现故障的迹象，并采取相应的措施进行预防和修复，从而提高电力系统的可靠性和可用性。
三、智能传感器网络技术的挑战与展望智能传感器网络技术在电力系统中的应用面临一些挑战，包括传感器节点的能耗、通信的可靠性、数据的安全性等方面。
迅速崛起的网络化智能传感技术
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引 言
网络 技术 的兴起 ， 以及 信 息 高速 公路 的建 设 ， 使 信 息在 广 袤空 间传输 和 处理 轻 而 易举 。 图 １为 网络 化 智能 传 感 器功 能模 型简 图 。
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“ 网络化智能传感器” 它是使智能传感器的处理
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一
随 着 信 息 技 术 的发 展 和 网络 时代 的 到来 ， 别 特
传感器智能化的技术途径
传感器智能化的技术途径传感器在现代社会中扮演着至关重要的角色，它们可以感知环境中的各种物理量和化学量，并将这些信息转化为电信号或其他形式的信息。
随着科技的不断发展，传感器的智能化已经成为一个不可逆转的趋势。
那么，要实现传感器的智能化，有哪些技术途径呢？1. 传感器互联网技术传感器互联网技术是传感器智能化的重要途径之一。
通过将传感器连接到互联网上，可以实现传感器之间的数据共享和交互，从而形成更加智能的传感器网络。
传感器互联网技术可以提高传感器系统的整体性能，使其更加智能化、高效化和可靠化。
2. 人工智能技术人工智能技术是实现传感器智能化的关键技术之一。
通过将人工智能技术应用于传感器系统中，可以使传感器具有更加智能的感知、识别和判断能力。
例如，利用深度学习算法对传感器获取的数据进行分析和处理，可以实现对环境中各种物理量和化学量的智能感知和识别。
3. 物联网技术物联网技术是传感器智能化的另一个重要途径。
物联网是一种通过互联网连接各种设备和传感器的技术，可以实现设备之间的智能互联和数据共享。
通过将传感器连接到物联网平台上，可以实现对传感器数据的集中管理和监控，从而使传感器系统更加智能化和高效化。
4. 大数据技术大数据技术是实现传感器智能化的关键技术之一。
传感器系统产生的数据量巨大，如何高效地处理和分析这些数据是传感器智能化的关键问题。
通过应用大数据技术，可以实现对传感器数据的高效管理、挖掘和分析，从而为传感器系统的智能化提供技术支持。
5. 云计算技术云计算技术可以为传感器系统的智能化提供强大的计算和存储基础。
传感器产生的海量数据可以通过云计算平台进行高效存储和处理，实现对传感器系统的数据管理和分析。
云计算技术还可以为传感器系统提供弹性和灵活性，使其更加智能化和高效化。
总结而言，传感器智能化的技术途径涵盖了传感器互联网技术、人工智能技术、物联网技术、大数据技术和云计算技术等多个方面。
通过综合运用这些技术，可以实现对传感器系统的智能化改造，提高其感知、识别和判断能力，从而为智能城市、智能工厂等领域的发展提供技术支持。
物联网环境中的智能传感器网络技术综述
物联网环境中的智能传感器网络技术综述智能传感器网络技术是物联网环境中的重要组成部分，它将传统的传感器技术与无线通信技术相结合，可以实现对环境中各类数据的感知、采集和传输。
智能传感器网络技术在物联网应用领域有着广泛的应用，如智能家居、智慧城市、工业自动化等领域。
本文将对物联网环境中的智能传感器网络技术进行综述。
一、智能传感器网络技术的基本原理智能传感器网络技术通过将传感器节点互相连接，构成一个网络，实现数据的采集、处理和传输。
传感器节点通常由传感器、微处理器、无线通信模块等组成。
当传感器探测到环境中的数据变化时，通过微处理器进行数据处理，并通过无线通信模块将数据传输到上层网络中。
整个传感器网络可以由基站或网关进行集中管理和控制。
二、智能传感器网络技术的关键技术1. 传感器节点设计：智能传感器网络中的传感器节点通常需要具备低功耗、小型化、多功能等特点。
传感器节点设计涉及到传感器的选择、功耗管理、通信协议等方面的技术问题。
2. 传感器数据采集与处理：传感器节点采集到的数据通常需要进行处理，以提取有用的信息并减少数据传输量。
传感器数据处理技术包括信号处理、数据压缩、数据融合等方面的技术手段。
3. 传感器网络拓扑结构：传感器网络的拓扑结构对网络的性能有着重要的影响。
常见的拓扑结构包括星型、树型、网状等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景。
4. 传感器网络路由算法：传感器网络中的节点通常需要通过多跳传输将数据传输到目的地。
传感器网络路由算法的设计可以提高网络的吞吐量、降低能耗，并保证数据的可靠传输。
5. 传感器网络安全与隐私保护：随着物联网应用的普及，传感器网络中的数据安全和隐私保护问题日益重要。
传感器网络安全技术主要包括数据加密、访问控制、身份认证等方面的技术手段。
三、智能传感器网络技术的应用领域1. 智能家居：智能传感器网络技术可以应用于智能家居系统中，实现对家居环境中温度、湿度、空气质量等参数的监测和控制。
工业自动化中的智能传感器网络研究
工业自动化中的智能传感器网络研究智能传感器网络是工业自动化领域中的重要研究方向之一。
随着科技的发展和工业智能化的推进，工业自动化系统对传感器网络的要求也不断提高。
智能传感器网络作为工业自动化系统的重要组成部分，具有实时性、可靠性和智能化等特点，被广泛应用于工业环境中。
传感器网络技术作为信息感知和数据采集的基础，可以实时监测生产过程中的各种参数和状态，将实时数据传输到控制中心并进行分析处理，实现实时监控和精确控制。
在工业自动化中，智能传感器网络不仅可以提高生产效率和质量，还可以降低能源消耗和环境污染，提高工作场所的安全性和可靠性。
目前，智能传感器网络领域的研究主要集中在以下几个方面：1. 传感器节点的设计和优化。
传感器节点是传感器网络系统的核心组成部分，它负责测量和采集环境中的物理量并进行数字化处理和传输。
传感器节点的设计需要考虑多个方面的因素，如功耗、通信距离、数据传输速率和节点的尺寸等。
研究人员致力于开发低功耗、高性能的传感器节点，以满足工业自动化系统对传感器网络的要求。
2. 网络拓扑结构的设计和优化。
网络拓扑结构是指传感器节点之间的物理连接方式和通信方式。
不同的网络拓扑结构对传感器网络的性能和可靠性有着重要的影响。
研究人员通过研究和优化网络拓扑结构，可以提高传感器网络的传输速率和抗干扰能力，同时降低能源消耗和成本。
3. 数据传输和信息处理技术的研究。
数据传输和信息处理技术是智能传感器网络中的关键问题。
传感器网络需要将采集到的数据传输到控制中心，并进行实时分析和处理。
研究人员通过研究和优化数据传输和信息处理技术，可以提高传感器网络的数据处理速度和准确性，同时降低传输延迟和能源消耗。
4. 安全和隐私保护技术的研究。
在工业自动化领域中，数据的安全性和隐私保护是非常重要的问题。
智能传感器网络在数据传输和处理过程中存在着安全隐患和威胁。
研究人员致力于开发安全和隐私保护技术，以保护传感器网络中的数据安全和隐私。
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(4)以数据为中心
在传感器网络中，人们只关心某个区域的某个 观测指标的值，而不会去关心具体某个节点的 观测数据。例如，人们可能希望知道“监测区 域的东南角上温度是多少”，而不会关心“节 点28所探测到的温度是多少”。这就是传感器 网络以数据为中心的特点。而传统网络传送的 数据是和节点的物理地址是联系在一起的。以 数据为中心的特点要求传感器网络能够脱离传 统网络的寻址过程，快速有效地组织起各个节 点的信息，并融合提取出有用的信息直接传送 给用户。
(2)多跳路由
网络中节点通信距离有限，所以节点只 能与它的邻居直接通信。如果希望与其 射频覆盖范围之外的节点进行通信，则 需要通过中间节点进行路由。固定网络 的多跳路由使用网关和路由器来实现， 而无线传感器网络中的多跳路由是由普 通网络节点来完成的，没有专门的路由 设备。这样每个节点既可以是信息的发 起者，也是信息的转发者。
由协议
9.4.4 传感器的应用
(1)军事方面 (2)环境科学 (3)医疗健康 (4)智能家居 (5)其它方面
9．4．3 路由协议
任何网络的数据传输都离不开路由协议。 路由协议负责将数据分组从源节点通过 网络转发到目的节点。它主要包括两个 方面的功能：寻找源节点和目的节点的 优化路径；将数据分组沿着优化路径正 确转发。
多种路由协议的几个类别：
(1)以数据为中心的路由协议 (2)基于簇(Cluster)的路由协议 (3)基于位置信息的协议 (4)基于数据流模型和服务质量要求的路
典型传感器节点结构图
典型无线传感器网络结构图
9．4．2 特点和局限
(1)节点数量大、密度高 (2)多跳路由 (3)自组织网络 (4)以数据为中心 (5)在电池能量、计算能力和存储容量等
方面有限制
(1)节点数量大、密度高
传感器节点的大规模性具有如下优点： 通过不同空间视角获得的信息具有更大 的信噪比；通过分布式处理大量的采集 信息能够提高监测的精确度，降低对单 个节点的精度要求；大量冗余节点的存 在，使得系统具有很强的容错性能；大 量节点能够增大覆盖的监测区域，减少 盲区。
(3)自组织网络
这包括网络自动配置和节点自动识别。在传感 器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置 在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不 能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预 先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点 到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不 可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点 具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理， 通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监 测数据的多跳无线网络系统。
9.4 无线传感器网络
9.4.1 定义和组成 9.4.2 特点和局限 9.4.3 路由协议 9.4.4 传感器的应用
9．4．1 定义和组成
无线传感器网络是由大量体积小、成本 低、具有无线通信和数据处理能力的传 感器节点组成的。传感器节点一般由传 感器、处理器、无线收发器和电源组成， 有的还包括定位装置和移动装置。
(5)在电池能量、计算能力和存储 容量等方面有限制
电源能量有限。传感器节点体积微小， 通常携带能量十分有限的电池。由于传 感器节点个数多、成本低，分布区域广， 而且部署区域环境复杂，有些区域甚至 人员不可到达，所以，试图通过更换电 池来补充传感器节点的能量是不现实的。 如何高效利用有限的能量，尽可能地延 长网络的生命周期是传感器网络面临的 首要挑战。