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1、第20章 传感器网络,自动检测技术及仪表控制系统 第二版,化学工业出版社,Contents,20.1传感器网络的产生与发展,（1）传感器网络,20.1传感器网络的产生与发展,（1）传感器网络 传感器节点示意图,20.1传感器网络的产生与发展,（2）传感器网络的构成 传感器网络构成示意图,20.1传感器网络的产生与发展,（2）传感器网络的构成 基站：连结传感器网络与外部世界是枢纽，信息 中转站 传感器节点：完成特定的检测和分析任务 通信系统：将传感器网络通信基站与传感器网络任务管理的最终用户连接起来 任务管理端：最终用户实现对传感器网络的控制和管理的设备和系统。,20.1传感器网络的产生与发展,
2、（3）传感器网络的发展 传感器网络最初主要应用与军事领域，但是随着技术的发展，传感器节点的成本越来越低，而功能日益强大，使得以前造价昂贵的传感器网络已经能够进入民用领域。 传感器网络在民用领域的应用：生态环境监测、基础设施安全、先进制造、物流管理、医疗健康、工业传感、智能交通控制和智能能源等。,20.2 传感器网络的功能与特点,（1）传感器网络的主要功能 基本功能： 参数计算 事件检测 目标监测 目标跟踪,20.2 传感器网络的功能与特点,（2）传感器网络的主要特点 传感器节点数量巨大且密度较高 常规运行处于低功耗状态 具有很强的网络自组织能力 具备信息融合的数据处理 具有灵活的数据搜索功能
3、对检测环境干扰和侵蚀小 具备鲁棒性和容错能力,20.3 传感器网络的关键技术,（1）自组织网络体系结构 平面结构 所有节点在网络中的 地位平等，为传送数 据彼此会自动形成相 互连通的网络，并通 过某些节点与传感器 网络外界进行通信。 传感器网络平面结构示意,20.3 传感器网络的关键技术,（1）自组织网络体系结构 分级结构 网络被划分成多个族， 每个族由一个族头和 多个成员组成，族头 彼此形成高一级网络。 族头结点负责族间数 据的转发。 传感器网络分级结构示意,20.3 传感器网络的关键技术,（2）自组织路由算法 传感器网络铺设后，某些节点可能会不断的改变自身的位置，任意节点都有可能随时关机与
4、开机，使得网络结构处于动态变化的过程，要求网络具备自组织能力。 传感器节点除了必须具有报文转发能力外，还要具备理由器的功能，负责维护网络的拓扑结构和路由信息以完成报文的转发。,20.3 传感器网络的关键技术,（3）信息接入技术 信道接入式传感器网络“智能尘埃”使用的是共享的单信道通讯方式，所有的节点都是使用这个共享的信道尽心通讯，因此，每个节点如何有效的接入与使用该信道是传感器网络能否高效工作的核心技术。 采用CSMA（Carrier Sense Multiple Access）协议,20.3 传感器网络的关键技术,（4）电源管理技术 能源是传感器网络正常工作的最重要技术，如何有效节约能源是网
5、络化微型传感器必须考虑的关键技术。 节点按功耗分，工作模式分为：睡眠模式、空闲模式、接收模式、发送模式。,20.3 传感器网络的关键技术,（5）微型化技术 现阶段传感器网络节点的微型化技术主要集中在硬件电路的设计上 随着微机电加工（MEMS）技术的日趋成熟，在不久的将来，传感器网络节点的体积将会越来越小。,20.3 传感器网络的关键技术,（6）检测与数据融合技术 传感器网络中传感器功能单一，只具备检测一个简单参数的功能。 复杂和综合的参数检测需要多传感器的协作和数据融合 利用MEMS技术，使各类传感器微型化，保证各类检查功能的完整是实现，并使用多传感器检测和数据融合技术，是传感器网络得以产生、
6、发展和应用根本。,20.4 传感器网络的典型应用,（1）动物习性监测 在美国COA的主持下，于2002年在名为Great Duck Island、面积仅为237英亩的小岛上进行了机传感器网络动物习性监测实验，监测内容有： 当承担繁殖任务的海燕因觅食而需要调整孵蛋工作时，在2472小时的生活周期中，他们如何使用巢穴？ 在长达7个月的繁殖其中，巢穴和海绵的环境变化如何？ 海燕数控的多少对海燕生存的微环境会产生何种变化,20.4 传感器网络的典型应用,（1）动物习性监测 动物习性监测实验系统结构,20.4 传感器网络的典型应用,（1）动物习性监测 第95号海燕巢穴温度差统计,20.4 传感器网络的典型应用,（2）智能交通系统 智能交通系统就是将先进的自动检测技术、数据通讯技术、自动控制技术以及智能信息处理与决策等有效融合起来，运用于整个交通系统而建立起一种在大范围内，全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合职能管理系统。 传感器网络的出现和产生，将在一定程度上促进智能交通系统的发展。 将传感器网络技术应用到停车场管理系统中。是目前国际上的研究热点问题,20.4 传感器网络的典型应用,（2）智能交通系统 停车场管理系统体系结构图,20.4 传感器网络的典型应用,（2）智能交通系统 停车场车位与传感器节点敷设示意,Thank You !,
