無線傳感器網(wǎng)絡技術研究
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3 WSN在風洞測控中的應用
在風洞測控這個特定的場景下，需要對、一些關鍵部件和設備的技術參數(shù)進行監(jiān)測與跟蹤，以監(jiān)控設備的運行情況，合理調(diào)度設備運行，預報關鍵部件的失效概率，制定關鍵部件的維護或更換計劃，并避免出現(xiàn)大的系統(tǒng)故障或風洞長期的停轉，降低工作強度和人為誤差發(fā)生概率，提高風洞試驗效率，保障風洞安全運行。在不便于安裝有線傳感器的情況下，均可考慮無線傳感器網(wǎng)絡。WSN的具體應用需求包括：
①旋轉機構的監(jiān)測：包括軸流風扇、攻角機構、滾珠絲桿等旋轉機構振動特性的監(jiān)測與跟蹤，以及模型姿態(tài)檢測與跟蹤等。
②氣源系統(tǒng)監(jiān)測：包括監(jiān)測位于野外的高／中壓儲氣罐群、高／中壓壓縮機組、吸附干燥站、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等，具體監(jiān)測溫度、壓力、有毒氣體濃度等參數(shù)。
③風洞運行監(jiān)測：對風洞運行狀態(tài)進行監(jiān)測，包括試驗時的壓力狀態(tài)、引射器的位置狀態(tài)、試驗段的溫度狀態(tài)、風洞安全聯(lián)鎖狀態(tài)等，具體監(jiān)測溫度、壓力、位置、電流、電壓等物理參數(shù)。
④其他沒有基礎網(wǎng)絡設施，而有線傳感器系統(tǒng)安裝又不方便或不安全的應用環(huán)境。
3.1 WSN應用系統(tǒng)的體系結構
根據(jù)風洞測控的布設區(qū)域結構復雜、待測參數(shù)數(shù)量多、范圍廣等實際需求，采用分層的WSN網(wǎng)絡拓撲結構，如圖2所示。
3.2 WSN系統(tǒng)的實現(xiàn)
WSN的性能很大程度上依賴于WSN節(jié)點的特性。圖3顯示的是一種商業(yè)化的WSN節(jié)點o Mica2dot節(jié)點采用4 MHz的Atmel ATmega 128L微處理器，具有868/916 MHz多通道射頻收發(fā)器，512 KB的片上存儲，并集成多種傳感器，直徑僅為25mm。基于TinyOS操作系統(tǒng)來完成節(jié)點數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通信。
TinyOS定義一系列非常簡單的組件（component）模型，具有高度的模塊化特征。每個組件都完成一個特定的任務，整個操作系統(tǒng)基本上就是由一系列的組件模型組成。當系統(tǒng)要完成某個任務時，就會調(diào)用事件調(diào)度器，事件調(diào)度器再有順序地調(diào)用各種組件，從而高效、有序地完成各種功能。工作在該操作系統(tǒng)上的應用程序基于事件（event）驅動模式，采用事件觸發(fā)去喚醒傳感器工作。TinyOS采用類似C的結構化編程語言NESC編寫應用程序。
3.3 初步結果分析
在1.2mx1.2m風洞進行了WSN風洞監(jiān)測應用的初步嘗試，實現(xiàn)了WSN的拓撲結構管理（見圖4），并開發(fā)研制了1.2mx1.2m風洞WSN無線傳感器網(wǎng)絡測量系統(tǒng)（見圖5），實現(xiàn)了對風洞試驗段內(nèi)溫度的測量。
4 結束語
無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）被認為是影響人類未來生活的重要技術之一，這一新興技術為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。由于WSN本身的特點，使得它與現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡技術之間存在較大的區(qū)別，給人們提出了很多新的挑戰(zhàn)。由于WSN對國家和社會意義重大，國內(nèi)外對于WSN的研究正熱烈開展，希望本研究能夠引起測控領域對這一新興技術的重視，推動對這一具有國家戰(zhàn)略意義的新技術的研究、應用和發(fā)展。
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