無(wú)線測(cè)量技術(shù)應(yīng)用解析

概覽

　　本文從水、土壤和氣候監(jiān)測(cè)直至橋梁與民用設(shè)施的結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)測(cè)，無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)的出現(xiàn)使得降低安裝成本和系統(tǒng)成本、提高靈活性、簡(jiǎn)化系統(tǒng)部署成為可能，無(wú)線測(cè)量還能夠解決之前使用有線解決方案難以解決甚至是不可能完成的應(yīng)用。

　　無(wú)線測(cè)量簡(jiǎn)介

　　一個(gè)完整的無(wú)線測(cè)量網(wǎng)絡(luò)無(wú)非有三部份組成：傳感器部分（WSN），數(shù)據(jù)處理部分，數(shù)據(jù)應(yīng)用部分。

　　感器部分就是WSN---無(wú)線傳感器，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求進(jìn)行選擇使用；而數(shù)據(jù)應(yīng)用部分實(shí)際上就是軟件系統(tǒng)，可根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行分類(lèi)設(shè)計(jì)；核心的部分是數(shù)據(jù)處理單元，可根據(jù)應(yīng)用需要選擇單片機(jī)或ARM系統(tǒng)。

　　無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)的支撐系統(tǒng)也是很重要的，對(duì)WSN部分，肯定由電池供電，而對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用部分，只需要一臺(tái)能夠上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，而數(shù)據(jù)處理部分可根據(jù)實(shí)際需要采用不同的供電系統(tǒng)。

　　無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)是三個(gè)部分互相沒(méi)有硬聯(lián)接，換句話(huà)說(shuō)它們之間除了數(shù)據(jù)交換之外，沒(méi)有任何物理的關(guān)系，從而有效避免了相互間的復(fù)雜干擾和資源分配，我想，這才是無(wú)線測(cè)量技術(shù)獲得大力發(fā)展的關(guān)鍵所在。

　　環(huán)境監(jiān)測(cè)

　　環(huán)境監(jiān)測(cè)主要包括檢查土壤、水和空氣的完整性，調(diào)節(jié)室內(nèi)存儲(chǔ)環(huán)境的溫度與濕度。室外環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)于農(nóng)業(yè)、公用事業(yè)和氣象等行業(yè)而言是很重要的。室內(nèi)監(jiān)測(cè)應(yīng)用包括家庭或建筑自動(dòng)化以及零售或醫(yī)療。環(huán)境監(jiān)測(cè)還包括有害氣體檢測(cè)，它對(duì)于工業(yè)設(shè)施或采礦應(yīng)用十分重要。無(wú)線技術(shù)通過(guò)讓您能夠在戶(hù)外或是在更大的地理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，擴(kuò)展了這些應(yīng)用。

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感中心（CENS）正在領(lǐng)導(dǎo)熱帶雨林環(huán)境數(shù)據(jù)采集的項(xiàng)目。他們沒(méi)有使用線纜，不但降低了成本，還簡(jiǎn)化了安裝。采用NI的技術(shù)，CENS的科學(xué)家無(wú)需在雨林深處使用電力線纜、牽引電纜，也無(wú)需建立布線基礎(chǔ)設(shè)施以及測(cè)量系統(tǒng)；他們安裝了NI的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、電池、太陽(yáng)能面板和移動(dòng)調(diào)制解調(diào)器，通過(guò)因特網(wǎng)收集數(shù)據(jù)。他們使用谷歌地圖來(lái)定位傳感器節(jié)點(diǎn)的位置并記錄部署位置。

　　能源監(jiān)測(cè)

　　在當(dāng)今，能源危機(jī)日益嚴(yán)重。全球市場(chǎng)中，資源生產(chǎn)和利用過(guò)程的監(jiān)測(cè)具有極高的重要性。為了降低對(duì)環(huán)境的影響并且更加合理的利用自然資源，我們首先需要精確采集數(shù)據(jù)，然后再基于對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行決策和改進(jìn)。無(wú)線技術(shù)十分適合這些類(lèi)型的應(yīng)用，因?yàn)樵摷夹g(shù)可以輕易的實(shí)現(xiàn)分布式的采集，并且能夠提供管理大型系統(tǒng)所需的足夠數(shù)據(jù)。

　　這里我們舉個(gè)例子，無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)可以為電網(wǎng)建立一個(gè)分布式監(jiān)測(cè)解決方案，用于測(cè)量能耗、檢測(cè)故障和評(píng)估信號(hào)完整性。無(wú)線技術(shù)還適用于可再生能源領(lǐng)域，例如監(jiān)測(cè)分布式太陽(yáng)能或風(fēng)場(chǎng)的能源輸入、輸出和環(huán)境狀況。無(wú)線技術(shù)還可以用于住宅、商用和工業(yè)建筑，用于準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)能源消耗，并將數(shù)據(jù)提供給公用事業(yè)企業(yè)或終端用戶(hù)，以便降低能源使用量。

　　建筑監(jiān)測(cè)

　　家庭和建筑自動(dòng)化是十分適合無(wú)線技術(shù)的成長(zhǎng)型行業(yè)。建筑自動(dòng)化系統(tǒng)用于在建筑內(nèi)提供關(guān)于室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)、保護(hù)資產(chǎn)、降低輻射以及控制HVAC設(shè)備或其他系統(tǒng)的信息。許多建筑自動(dòng)化集成商需要能夠方便安裝在現(xiàn)有建筑中的解決方案以減少價(jià)格昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施變更的需要，這使得無(wú)線技術(shù)相比有線技術(shù)而言更有吸引力。在新的建筑中，無(wú)線測(cè)量和監(jiān)測(cè)解決方案可以幫助用戶(hù)獲得LEED認(rèn)證。

機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測(cè)

　　在科技發(fā)展迅速的當(dāng)今，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，設(shè)備的可靠性、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行成本都會(huì)大大影響其競(jìng)爭(zhēng)地位。為了優(yōu)化機(jī)器的預(yù)測(cè)性維護(hù)從而優(yōu)化機(jī)器的可靠性和可用性，監(jiān)測(cè)諸如機(jī)械、振動(dòng)和能源因素等健康指標(biāo)是廣為采用的方法。使用無(wú)線振動(dòng)和能源監(jiān)測(cè)設(shè)備，可靠性工程師能夠解決過(guò)去一直難以解決的成本問(wèn)題。無(wú)線測(cè)量還適用于大面積或包含移動(dòng)部件的機(jī)器監(jiān)測(cè)應(yīng)用。使機(jī)器的利用率有效提高，機(jī)器也可以得到有效保護(hù)。

　　結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

　　工程師和科學(xué)家正在使用最新的傳感與測(cè)量技術(shù)，在全世界建立更智能、更安全的民用設(shè)施。無(wú)線技術(shù)通過(guò)允許工程師測(cè)量過(guò)去難以測(cè)量或無(wú)法測(cè)量的對(duì)象，從而擴(kuò)展了測(cè)量技術(shù)。通過(guò)結(jié)合模塊化、商業(yè)現(xiàn)成可用的無(wú)線硬件和靈活的NI LabVIEW圖形化編程軟件，工程師能夠更加簡(jiǎn)單、安全的進(jìn)行無(wú)線測(cè)量，提高世界上建筑的結(jié)構(gòu)安全性。

　　在橋梁監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，部署無(wú)線系統(tǒng)，可以剔除電纜安裝成本，讓研究員可以在不同橋梁之間重用硬件，從而降低了納稅人用于橋梁測(cè)量的總硬件成本。摒棄電纜的無(wú)線解決方案還解決了電纜被故意切斷等破壞行為帶來(lái)的問(wèn)題。