无线传感网络在工业生产检测系统中的应用
传感器网络的技术和应用
传感器网络的技术和应用随着物联网技术逐渐成熟，传感器网络的应用也越来越广泛。
传感器网络技术是一种新型计算机技术，它可以实现对物理环境的实时监测和感知，对现代工业、农业、交通、医疗、安全等各领域产生了重要的影响。
传感器网络是一种由多个传感器节点组成的分布式传感系统，每个传感器节点都具有独立的计算能力和传感功能。
这些节点通过无线通信协议相互连接，形成一个动态的网络，它们可以轻松地实现大规模的自治性和协作性，并在监测任务完成后自动离开。
传感器网络的应用广泛，主要包括以下几个方面。
一、智能农业传感器网络可以帮助现代农业实现精细化管理，实现对农作物生长状况、土壤水分、气象变化等方面进行实时监测。
这将有助于农业生产的精准化，提高农作物产量和品质。
二、垃圾分类随着城市垃圾处理的日渐严格，传感器网络可以帮助实现垃圾分类与回收的自动化管理。
传感器可以监测垃圾的种类和数量，将其自动分类，进一步实现垃圾的减量化、资源化和可持续化。
三、智能交通传感器网络可以实现车流量、路况以及交通安全等方面的监测和优化。
这将有助于改善交通拥堵状况，提高交通运输效率和安全性。
四、环境监测传感器网络可以帮助实现对环境污染、气候变化等方面的实时监测和预警。
它们可以监测空气质量、水质状况、噪声污染等，为环境保护和污染治理提供有力的支持。
五、智能家居传感器网络可以实现对家居用电设备、空气质量、家庭安全等方面的实时监测和智能化控制。
这将为人们提供更加便捷、智能的居住环境，提高家庭生活的品质和舒适度。
在应用传感器网络技术时，还需要考虑一些关键问题。
例如，网络的能力和可靠性、传感器的能耗、数据传输的安全等。
而这些问题又可以通过多项技术来得到解决。
例如，网络拓扑结构的优化、传感器节点能耗的降低、数据的加密和压缩等。
总之，传感器网络技术的应用具有广泛的应用前景，可以为各个领域提供实时、准确、智能的监测和控制能力。
它将为人们在生产、生活和环境保护等方面带来更多的便利和福利。
无线传感器网络技术与应用
无线传感器网络技术与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是近年来兴起的一种新型网络技术，它通过大规模分布在监测区域内的传感器节点，实时采集、处理并传输监测数据。
随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络在各个领域的应用也越来越广泛。
本文将围绕无线传感器网络技术的基本原理和典型应用进行论述。
一、无线传感器网络技术的基本原理无线传感器网络由庞大数量的分布在监测区域内的传感器节点组成。
每个传感器节点都具备自主采集环境信息、处理数据并通过无线通信进行传输的能力。
传感器节点之间可以通过无线连接建立起通信网络，将采集到的数据实时传输给基站或其他节点。
无线传感器网络的技术原理主要包括传感器节点的自组织、数据采集与传输以及能源管理。
首先，传感器节点可以通过自组织和自适应的方式建立网络连接，实现动态部署和组网，灵活适应网络拓扑结构的变化。
其次，传感器节点通过感知环境并进行数据采集，将采集到的数据进行处理，并选择合适的传输方式将数据传输给其他节点或基站。
最后，考虑到传感器节点的能源有限，能源管理是无线传感器网络技术的重要方面，包括节点休眠、能量收集与节能优化等。
二、无线传感器网络的典型应用领域1. 环境监测无线传感器网络在环境监测领域的应用得到了广泛关注。
通过部署大量的传感器节点，可以实时监测空气质量、水质、温度、湿度等环境参数，以便及时发现和应对环境污染、灾害等情况。
2. 智能交通利用无线传感器网络技术可以实现智能交通系统的建设与优化。
传感器节点可以实时感知车流量、交通拥堵情况，并将这些信息传输给中心控制系统，该系统可以根据实时数据进行调度，优化交通流量，提高道路利用率，减少交通事故等。
3. 农业监测无线传感器网络可以应用于农业领域，实现对土地、作物、水资源等的实时监测和精确管理。
通过传感器节点采集农田土壤、作物生长环境以及气象等数据，农民和相关管理人员可以及时了解农业生产状况，进行科学决策，提高农业生产效益。
无线传感网络的应用
无线传感网络的应用无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由无线传感器节点组成的自组织网络，能够感知和收集环境信息并将信息传输到目的地，是当今信息技术领域的一个研究热点。
WSN的应用范围极广，从农业、工业到城市管理，都有着广泛的应用前景。
一、农业领域农业是WSN应用领域之一。
利用WSN进行农业数据采集，可以实现精确的农业生产管理。
在农业领域，WSN可以实现对土壤、气象、植物的监测，通过数据指导农民制定针对性的农业生产方案，达到节约资源、提高生产效率、减少对环境污染等效果。
以土壤监测为例，WSN可以解决传统的人工采样测土质量的劳动强度大、测量数据难以全面准确等问题。
在土壤监测中，可以使用无线传感节点采集土壤温度、pH值、湿度等数据，建立一张土壤地图并分析不同区域土壤质量，从而针对性调整农药、化肥使用，并实现农作物的科学种植。
二、工业领域WSN在工业领域的应用，可以优化生产工艺、增强生产线的安全性和稳定性。
利用WSN进行工业智能化监控，可以实现对车间温度、湿度、机器运行状态、进度等情况的实时监测和控制，可最大程度地提高生产效率和质量。
在制造业中，WSN可以实现制造预警与管理，通过无线传感器实现对机器的监测和运转状态的实时记录，若有异常出现，立即发出警报。
这样可以使工厂在错误发生前及时介入，解决问题而不会影响生产进度。
三、城市管理领域WSN在城市管理领域的应用，有着更广泛的应用前景。
智能城市的构建需要对城市环境、基础设施、人口流通情况等进行大量数据采集和实时处理，WSN可以为此提供关键技术支持。
例如，WSN可以监测城市环境，对噪音、气体浓度、温度、湿度等数据进行采集和处理，实现对城市公共环境状态的实时监测和优化调整。
同时，WSN也可以对交通状况进行监测，针对出现的堵车情况，及时调整交通信号控制，减少堵车现象，实现城市交通的智能化管理。
总之，WSN已经成为一种重要而必要的技术手段，广泛应用于生产、农业、交通、医疗等领域。
无线通讯技术在工业领域的应用
无线通讯技术在工业领域的应用
无线通讯技术是目前工业领域中最为重要的技术之一。
它为工业领域提供了很多便利和优势。
无线通讯技术可以在所有工业领域中使用，包括农业、能源、医疗和交通等领域。
随着无线通信技术的不断发展，现在越来越多的企业开始采用无线通讯技术来提高其生产效率、降低其生产成本、提高产品质量、优化供应链，以及满足客户的需求。
1. 控制系统
无线通讯技术可以用于控制系统中，如自动化控制系统、过程控制、计算机控制等。
它可以大大提高控制系统的可靠性、安全性和灵活性，同时也可以降低控制系统的成本。
2. 监测系统
无线通讯技术可以用于监测系统中，如环境监测、物流监测、生产监测等。
它可以帮助企业实时监测产品的生产过程、运输过程、使用过程等，从而提高产品的质量和效率。
3. 资源管理
无线通讯技术可以用于资源管理中，如人力资源管理、物资管理、能源管理等。
它可以帮助企业实时监控成本、增加效率、提高生产能力和优化资源分配。
4. 自动化
无线通讯技术可以用于自动化中，如工业控制、机器人技术、智能制造等。
它可以使企业在生产过程中更加智能、高效和自动化化。
5. 客户服务
无线通讯技术可以用于客户服务中，如电子商务、在线售后服务等。
它可以更好地服务客户，快速解决客户问题，提高客户满意度。
ZigBee与OPC技术在工业管控系统中的应用
８８ ６ ＭＨＺ 欧洲 ） ９１ Ｍ ＨＺ 美 国） 均为免执 照频段 。 （ 和 ５ （ ，
Ｚ ｇ ｅ的 以上 技术特 点决定 了它将 是无 线传 感器 网络 ｉ Ｂｅ
的最好选择 【。 ２ １
（） 采用统一 的协议标 准实现 ２
５ 信 息 集 成 技 术 的 选择
工业 现场无 线技术方 案的选择 ： ０ ． ． 、红外 、 ８２ １ ４ ５ Ｈｏ ＲＦ ｍｅ 、蓝牙、８ ２ １ｂ ０ ． 、Ｈｉｅ Ｌ ｌ ｐ ｒ ＡＮ１ 。 等
（）低成 本 ， ｉＢ ｅ ４ Ｚｇ ｅ 协议简单 （ 不到蓝牙 的 １ ０ ， ／１）从
而降 低 了对 通信控 制器 的要 求 ， ８位 单片机就 能满 足要 求， 目前各 家半导体制造商所推 出的 Ｚｇ ｅ 芯片的价格 ｉＢ ｅ 都 在 ８美元 以下 ， 外围 电路简 单 ， 而且 Ｚ ｇ ｅ 协 议是免 ｉＢ ｅ
确 定其安 全属性 ；
（）免 执照频段 ， ９ 使用 的频段分 别为 ２ ４ ．ＧＨｚ全球） （ 、
在 应用程序 之 间传 输数据 ， 完成 应用程序 之 间的数据 交 换。Ｄ Ｅ集成方 式虽然具有 较强的实时 陛， Ｄ 且借助 ｗｉ－ ｎ ｄ ｗｓ ｏ 平台较容易 实现 ， 但是整个 协议转换 较复杂 ， 软件 开销 比较大 ， 以只适合 配置 简单 的小 型系统 。 所
图 ３ Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ无线网络
要考 虑 目前流 行 的几 种无 线 技术 的 传输 速度 、 适 用场 合 。将 它们 引入到 工业控 制 网络 时 ， 要结 合工业 控 制 网络 ， 低成 本 、可靠性 与实 时性 有保 证的重要 特征 来 仔 细 考 虑 。从 数 据 传 输 率 的 角 度 不 难 看 出 ， Ｈｉ ｅ ＬＡＮ２ ０ １ ｂ较适合 于 家庭娱 乐型 网络 ， ｐｒ 、８ ２． １ Ｈｏ ＲＦ、蓝 牙则适 合于数 据文件 和语音 的传 输。 而 ｍｅ 则 Ｉ Ｅ ８ ２ １ ． Ｅ Ｅ ０ ． ４低数 据传输率 的监测和控 制 网络 的 ５ 首选 技 术 。 由于现 阶段 工 业监 控场 合 主要 的应 用 是机
无线传感网络在施工隧道监测系统中的应用
郭 晓 程 贺 智 宏
（ 西安市地下铁道有 限责任公 司， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 提 出了一种 基 于无 线传 感 器 网络 的 隧道 施 工监控 系统设 计方 案 ， 确定 关键 因素判 定指 标 ， 从 节点 的硬 件 和软 件 模 块功 能 、 模块接 口以及决策实现等几方面进行讨论， 实现施工隧道安全监测， 并以火灾、 突水、 有害气体 以及塌方等方面进行模拟测试。 关键 词 ： 无 线传 感 器 网络 ； 隧道 施 工 ； 节点； 监 控 系统
引言 如图 １ 所不 。
目 前我 国正在大力 发展城 市地铁 建设 ，全 国共有几 十座城 市同时 ２ ． ２软 件模 块及接 口关 系。 采 用模块化 十 的软件 ， 分 为八大模块 ， 在修 建地铁 ， 预计 到 ２ ０ ２ ０ 年我 国地铁 总里程将 达 到 ６ １ ０ ０公里 。伴随 它们是 ： 数据采集及 管理 ， 决 策分析 ， 应 急处 理 ， 数据 管理 、 查 询及 打 印 ， 地铁建没陕速发展 ， 施工安全事故也频频发生 ， 尤其是重大事故的不断 参数设置， 系统调试 ， 主界面管理， 系统服务。 它们通过接 口相互连接 ， 数 发生 ， 给地 铁隧道 的安全 生产工作 敲响了警钟目 。 地 铁建设 工程 作为一类 据采 集及管理模 块能将 采收集 到的数 据存储到 数据库 中 ，并且 获取监 复杂 的地下 隐蔽工程 ， 其施工 中的不确定 因素有 很多 ， 先 进的监 测装置 听端 口号以及网关连接等参数 ；决策分析模块可以从数据库中提取特 是确保地铁隧道施工顺利进行的重要保障。 定时间范围内的数据并对其分析，根据分析的结果可以调用应急处理 现阶段， 在对隧道工程施工的监控工作中， 通常都是采用有线的传 模块； 主界面管理模块可以显示获取的数据 ， 并且还能获取地图元素的 输控制 ， 施工 现场 的环境 十分复 杂 ， 并 且还 伴有 大量 的机 械设 备 ， 因此 颜色和位置等信息。各模块间接口关系如图 ２ 。 这对数 据采集设 备的要求 也是 很高的 ，同时设备 的布置 工作也是 比较 ２ ． ３隧道决策 分析设 计。在 收集完 数据后 ， 系统 会将数 据存储 到数 困难 的一环 。而随着我 国无线传感器 网络的快 速发展 ， 在隧道监控 中应 据库中， 之后会对数据进行融合的操作， 从而得到隧道的即时状态。隧 用无线通信 技术就成 为了可能日 。 道—个标段通常都是很长的， 如果分析整个隧道的传感器数据 ， 那么就 无线传感器网络是由三部分组成的， 分别为观测者、 传感器节点以 很难 知道 到底哪 个位置 出现 了险 隋。 所以， 建 议采用基于监 控单元 的决 及感知对象 ， 功耗很低的许多微小网络节点构成了无线通信网络 ， 通过 策分析方式 ， 将每一个标段分成若干个小的监控单元， 各个单元内分别 实时感知、 监测和采集网络分布区域内的各种微观隧道信息， 同时还要 收集传感器数据， 同时存储到数据库中， 之后再对各单元的状态进行分 对所收集的信息进行处理， 以提高信息的准确性日 。 本文便是针对当前隧 析 ， 本 系统 对隧道 内的火灾 、 突水 、 危 险气体 超标 以及 塌方 四种 险情 进 道监测中面临的成本高、 实时性差以及网络等诸多问题 ， 提出了一种在 行 检测 ， 分别输 出 了其 所处 的等级 ， 当危 险等级 超标 时 就会有相 应 的应 无线传感器网络基础上的安全监控系统 ， 这个系统能够实时的收集各 急处理措施 。 种数 据 ，并 及时 的监控 隧道 工程施 工 中有 害气体 是否超标 以及突水 和 ３方 法的实现 塌方等 事故 ， 如果发 现危 险 ， 能够 及 时提示 报警 ， 并且 向外 界输 出 隧道 对施工 隧道的安全 检测工作 都是 以每一个 单元为单 位 的 ， 通 过分 当前 的危 险状态 ， 对安全生 产具有重要 指导意义 。 析收集 到 的该单 元节点 在某段 时间 内的所有数 据 ，从而得 出其 安全等 １主要事故指 标评判标准 级 。建 议选取 ２ － ８ 分钟 内这个范 围内 的数 据 ， 这是 因为 时间太 短 ， 结果 １ ． １隧道火灾 判断方法 。 火灾 的判 断方法为判 断为分析传 感器所收 的准确 性会很 差 ， 而时 间太长则 分析 的时间就会 更长 。另外 ， 分 析隧道 集到 的实时数 据 ， 如果发 现风速 数据异 常 ， 那么就 应立 即则 检测故 障点 的灾害时，要对多个传感器收集到的数据进行分析 ， 不同类型的传感 的风机状态 ， 若风机异常 ， 那么就不是风机的故障 ； 若风机的工作状态 器 ， 其所 占的权重也是有 所差异 的。隧道危 险等级的具体 计算 公式为 ： 是正 常 的 ， 一 氧化 碳 、 温度 以及 烟雾 等数 据时 异常 ， 应采 用安 全评 估服 务， 考 虑各参数见 的关联性 ， 评估报警 等级 。 １ ． ２有害气体超标判断方法。其判断方法是需要两级数据决策 ， 当 在此公式中， 代表传感器权重值， Ｍ 则代表传感器数值对应的警 风 速数据 异常时 ，特别是 二氧化碳 、甲烷或 是粉尘浓 度上 升趋势较 大 戒 等级 ， ｎ 。 为前 ８ ０ ％ 时 间内传 感器数 值个数 ， ｎ ２ 则为 后 ２ ％ 时 间内传感 ０ 时， 应 监测单 元 的风机状态 ， 排 除风 机故障 ； 当监 测到 的数据在 １ ５ 分 钟 器数值个数 。 仍未下降时 ， 应采用安全评估服务， 不考虑各气体之间的数据关联性， 首先提取 隧道单元 数据 ，通 过调整 传感器 权重确保 相关传 感器数 而是计算各气体报警的概率。 据正常获取 ， 根据传感器数值警戒值计算传感器数值所在等级Ｍ， 计算 １ ． ３隧道 突水 判断方法 。当排水沟水位 多于警 戒水位 线的 ９ ０ ％时 ， 前８ ％ 时间内传感器数值所在等级乘以各 自权重后的均值 ，计算后 ０ 并且仍有上升趋势时 ， 应立即计算突水报警概率。 如果完全超过警戒水 ２ ％ 时间内传感器数字所在等级乘以相应权重后的均值， ０ 根据上式计算 位， 则 立 即报 警。 出隧道危险等级进行相应的评级及预警。 １ ４隧道塌方判断方法。岩层移动报警是要评估两个参数的， 分别 ４模拟测试 分析 为地表沉降和地表运动加速度 ， 采用安全洋估服务， 考虑两个参数的数 ４ｌ 测试方案。 测试方案采用定时调用的方法， 即先设定定时器， 利 据相关 性 ， 其报警 的概率随着在 这两个参数 的增大而增 大的 。 用其循环性对各单元进行检测 ， 每个单元的检测分成火灾、 突水 、 有害 ２施工 隧道监控 总体 十 气 体超标 、 塌方 ， 因为提 出数据 的时间对 各 单元的检测 时间是 有直 接影 Ｚ１ 监 控系统体 系结构 。此 系统 的结构 是集移 动人员定 位 、 传感器 响的 ， 所 以建 议定 时器设为 ３ 秒 循环 一次 ， 而提 出数据 的时 间范 围对分 数 据采集 、 数据分 析 、 数 据处理 、 灾Ｊ 隋处 理设备 、 ３ ８远程联动设 备等 多功 析的准确性和响应速度也是有直接影响的， 所以， 应提出不同长度时间 能为一体的系统 ， 实时的检测隧道内部的各种灾害 ， 将数据上报到监控 内的数据进行分析 ， 从而保证结果的准确度和实时性 。模拟灾害时， 在 中心， 之后再对这些数据分析处理 ， 根据不同的险情等级 ， 调用各个灾 实验室环 境下是不 能模拟 塌方 的 ， 所 以应采 用测试 的方法 ， 不断 给压力 情处理设备并启动 ３ Ｇ远程联动机制， 尽可能的降低损失， 其硬件结构 传感器 增压 ， 并 且改 变其位 移值 ， 从 而模 拟塌方 灾 害 的特点 ； 而火 灾则 只能采用燃烧废纸的方法， 传感器在废纸周围进 行检测； 测试有害气体超标时 ， 所有的超标气体 都是采用同一种方法的， 所以只需依据二氧化碳 的浓 度来检测有 害气体 的超 隋况 。 ４ ． ２测 试结果 与分析 。 在分 别对 ２ 分钟 以及 ４ 分 钟时 间内的数 据进行模 拟分 析时 ， 通 过上 述 的公 式可知 ， 与靠 近当前时 间 ８ ％ 时间 内的数 据 ０ 权重占 ８ ％ ，所 以其 灾 害 的时 间分别 为 是 ２ ０ ４ ３ ０ ｓ 和４ ８ － ６ ０ ｓ ， 具体 的测试 结果见表 １ 、 表２ ： 从以上决策分析测试结果可以看出，决策 分析算法能够判断出隧道灾害 ，并且准确率极 高， 而它 的实 时性是要受 到历史数 据所选 取 的时 图 Ｉ监 控 系统 硬件 结构 图 ２模 块 间接 口关 系 间所影 响的 ， 并且检 测需 要 的时 间是与 时间长短
无线传感器网络(WSN)的特点与应用
无线传感器网络（WSN）的特点与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量的分布式无线传感器节点组成的网络系统。
每个节点都具备感知、处理、存储和通信等能力，用于采集、传输和处理环境中的各种信息。
WSN的特点及其广泛应用使其成为了当代信息技术领域的研究热点。
一、特点1. 分布式自组织：WSN中的节点可以自组织地构建网络，无需人工干预。
节点通过相互通信和协调来共同完成任务，具备较强的自适应性和冗余容错能力。
2. 节点资源受限：WSN中的节点通常具备较小的计算、存储和能量资源。
为了降低成本和延长网络寿命，节点的硬件资源通常被设计为低功耗、低成本的微型设备。
3. 多传感器融合：WSN中的节点通常配备多种类型的传感器，如温度、湿度、光线、声音等。
通过对不同传感器数据的融合分析，可以提供更全面和准确的环境监测和信息获取。
4. 无线通信：WSN中的节点通过无线通信方式进行数据传输和网络连接。
无线通信不受地理位置限制，节点之间可以自由通信，提供了较大范围的网络覆盖。
二、应用1. 环境监测与物联网：WSN可以应用于环境监测领域，如气象、水质、土壤等。
通过部署大量节点，能够实时、精确地获取环境参数，为环境保护和资源管理提供科学依据。
2. 智能交通系统：WSN可用于智能交通系统中，通过节点部署在道路、交叉口等位置，实现车流量、车速等交通信息的实时监测和分析，并通过数据传输实现交通信号的智能控制。
3. 农业生产与精准农业：WSN可以用于农业领域，通过节点在田地中的布置，实时监测农田土壤湿度、温度以及农作物的生长情况，提供数据支持，实现农业生产的科学化和精细化管理。
4. 工业自动化与智能制造：WSN在工业自动化中的应用十分广泛，例如在工厂生产线上布置节点进行生产过程监控、设备状态检测和故障预警等，提高生产效率和质量。
5. 灾害监测与救援：WSN可以用于灾害监测和救援领域，如地震、火灾、洪水等。
无线传感器网络环境下的矿井安全监测系统设计
无线传感器网络环境下的矿井安全监测系统设计随着科技的不断发展，矿井安全监测系统在保护矿工生命安全、预先预警矿井灾害等方面起着至关重要的作用。
无线传感器网络的广泛应用为矿井安全监测系统的设计提供了全新的思路和技术手段。
本文将介绍无线传感器网络环境下的矿井安全监测系统的设计原理、组成部分以及应用前景。
1. 设计原理无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在空间中的无线传感器节点组成，节点之间通过无线通信进行信息传输和共享。
它具有自组织、低成本、灵活部署等特点，能够在宽广的矿井区域内实现实时监测。
矿井安全监测系统的设计原理是将各种传感器节点布置在井下，通过采集和传输环境数据，实现对矿井安全状态的实时监测和预警。
2. 组成部分（1）传感器节点：传感器节点是矿井安全监测系统的核心组成部分。
它通过多种传感器来采集环境参数，如温度、湿度、气体浓度等，然后将采集的数据通过无线通信传输给数据处理节点。
传感器节点具有小型化、低功耗、高精度等特点。
（2）数据处理节点：数据处理节点负责接收传感器节点发送的数据，并对数据进行处理和分析。
数据处理节点具有多种算法和模型，能够实时地分析数据，识别异常情况，并根据预定的规则产生相应的预警信息。
（3）通信网络：通信网络用于传输传感器节点采集到的数据和数据处理节点生成的预警信息。
通信网络可以通过无线传感器网络、有线网络或者蜂窝网络等方式实现。
不同的网络类型有不同的传输距离和带宽要求。
（4）监控中心：监控中心是矿井安全监测系统的运维中心，负责接收和显示矿井安全监测系统的数据和预警信息。
监控中心通常配备专业的监控软件，能够实时地显示矿井的安全状态，并及时做出响应。
3. 应用前景无线传感器网络环境下的矿井安全监测系统具有广阔的应用前景。
首先，它能够实现对矿井环境的实时监测。
传感器节点的布置可以覆盖整个矿井区域，监测环境参数的变化。
一旦发现异常，数据处理节点会及时产生预警信息，提醒矿工注意安全，减少人身伤害和财产损失。