李 薇

(張家口市地震局萬全地震臺,河北 張家口 075000)

0 引 言

隨著后PC時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)技術成為全球關注的技術，它融合嵌入式技術、計算機技術、通信技術、微電子技術，成為研究的熱點.物聯(lián)網(wǎng)的應用領域十分廣泛，涵蓋人們生活的衣食住行，從衣服、食品、煙酒的電子標簽溯源，到智能建筑、智能家居及車載網(wǎng)，到處都有物聯(lián)網(wǎng)的影子.

短距離無線通信技術與傳感器技術的結(jié)合，孕育了WSN技術，WSN技術逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術.

1 無線傳感器節(jié)點國外研究現(xiàn)狀

(1)無線傳感器節(jié)點的發(fā)展階段

隨著WSN的發(fā)展，無線傳感器節(jié)點成為無線傳感器領域的研究熱點之一，其從最初的雛形逐步發(fā)展到如今的較為成熟的技術，無線傳感器節(jié)點的發(fā)展經(jīng)歷了五個階段[1]，如表1所示.

表1 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的發(fā)展階段

(2)無線傳感器節(jié)點設計的硬件平臺

近些年來，多家研究機構(gòu)根據(jù)自己的需要，已設計開發(fā)了各自的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點平臺，其中比較典型的硬件平臺主要有如下幾種[2].如表2所示.

(3)典型嵌入式操作系統(tǒng)

目前，已有多種適合開發(fā)無線傳感器節(jié)點的操作系統(tǒng)，其中比較典型的有以下幾種[3].如表3所示.

表2 典型硬件平臺

表3 典型的嵌入式操作系統(tǒng)

2 國內(nèi)外主流傳感器節(jié)點

國外主流傳感器節(jié)點主要有下述幾種：加州大學伯克利分校研究的Smart dust，結(jié)合了MEMS技術和集成電路技術，具有光通信能力，使用太陽能電池供電，能夠以塵埃的方式附著在別的物體上甚至浮動在空氣中；加州大學伯克利分校研究的Mica系列節(jié)點，具有一定的可擴展性，用于WSN的研究，包括WeC、Renee、Mica、Mica2、Mica2dot和Spec等[4]；SUN公司推出的SUNSPOT節(jié)點，采用低功耗高性能處理器芯片，具有過充自我保護功能，能夠擴展，連接不同的傳感器[5].

國內(nèi)開發(fā)的WSN節(jié)點主要有：寧波中科集團開發(fā)的GAINS系列節(jié)點，采用ATMEL公司的ATmegal28處理器，射頻部分采用Chipcon公司的CCl000[6]；東南大學開發(fā)的傳感器節(jié)點，采用Freescfle公司的ZigBee無線收發(fā)射頻芯片MCl3192和Phi1ips公司的32位ARM芯片LPC2138[7]；北京交通大學研制的一種基于IPV6的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，采用ATMEL公司的ATmegal28處理器，射頻部分采用CC2420，采用溫度傳感器LM61和光敏電阻[8].另外清華大學、北京郵電大學、上海交通大學、中國科技大學、中科院也開展了無線傳感器節(jié)點的研究.縱觀現(xiàn)有各種傳感器節(jié)點，大部分的結(jié)構(gòu)和組成相似，主要由傳感器模塊、處理器模塊及無線通信模塊組成[9].

(5)傳感器節(jié)點的應用與研究趨勢

目前，隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，傳感器節(jié)點的應用與研究出現(xiàn)以下幾個趨勢：

(1)節(jié)點通用性增強：隨著節(jié)點所能集成的傳感器種類的增加，其具有的功能以及所能適用的場景越來越多[10].

(2)節(jié)點無線通信能力增強：節(jié)點的通信距離、信號強度及信號的穩(wěn)定性都有所提高[11].

(3)節(jié)點能耗降低、生命周期變長：目前大多數(shù)節(jié)點都增加了休眠機制，這樣一來就減小了節(jié)點的功耗，同時隨著環(huán)境能量的應用，節(jié)點的供電方式趨向多元化，因此節(jié)點的生命周期也隨之加長[12].

3 結(jié) 論

本文對無線傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)及硬件部分進行了設計和選型，采用TI CC2430設計實現(xiàn)了CC2430的驅(qū)動電路及其外圍接口電路，并設計了SHT10、TSL2561的驅(qū)動電路，最后對節(jié)點進行了PCB布線.在以上電路和封裝的基礎上，進行了節(jié)點PCB設計，并進行了布線.經(jīng)仿真測試節(jié)點功能正常.

參 考 文 獻

[1]裴旭明.基于TinyOS的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計[D].西安電子科技大學.2010:4～6

[2]鄭潔霽.無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計[D].電子科技大學,2010:3～5

[3]Yong Wang;Byrav Ramamurthy;Xukai Zou;Yuyan Xue.An efficient scheme for removing compromised sensor nodes from wireless sensor networks[J].International Journal of Communication Systems,2010,3(4):320～333

[4]Wenjing Guo;Wei Zhang;Routing between nodes and multiple gateways in Wireless Mesh Sensor Network[J],Journal of Circuits,Systems,and Computers,2011,20(8):1477

[5]徐永亮,華宇.無線傳感器網(wǎng)絡時間同步實驗平臺的研究[J].網(wǎng)絡與通信,2008,31(2):127～132

[6]唐軍輝.基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計[D].東北大學,2008:3～4

[7]馮立波,李永戰(zhàn).一種通用的無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)控平臺[J].儀表技術與傳感器,2008,10(2):55～57

[8]董云鵬.無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計與實現(xiàn)[D].北京交通大學,2008:3～5

[9]王培東,李強.無線傳感器節(jié)點節(jié)能方法研究[J].網(wǎng)絡與通信,2011,30(5):66～69

[10]SN Pakzad,GL Fenves,S Kim.Design and implementation of scalable wireless sensor network for structural monitoring[J].J.Infrastruct.Systs.14,89～101(March 2008)

[11]何鴻,劉楓.基于TinyOS 2.x無限傳感器節(jié)點的節(jié)能策略研究[J].電腦知識與技術,2009,5(33):9382～9384