低功耗無(wú)線檢測(cè)

圖 2：26 天內(nèi) 16 個(gè)通道上的數(shù)據(jù)包投送

channel：通道

Time (days)：時(shí)間 (天)

出于這些原因，WSN 采用多個(gè)通道是至關(guān)重要的。通過(guò)時(shí)間同步和調(diào)度將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)時(shí)隙，即可在特定的已知通道上對(duì)傳輸進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)度，而且通道的選擇能隨著每一次傳輸而變更。此外，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行調(diào)度還可解決“隱性終端問(wèn)題”，并實(shí)際消除網(wǎng)絡(luò)中的沖突。這樣一種機(jī)制在超過(guò) 10,000 個(gè) WirelessHART 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地驗(yàn)證，通常可實(shí)現(xiàn)多年的電池使用壽命和高于 99.9% 的可靠性。

在能量收集方面須考慮的問(wèn)題

一旦 WSN 的功耗要求適當(dāng)?shù)刈钚』院螅娫吹倪x擇范圍就變寬了。環(huán)境能源到處都有：光、振動(dòng)和熱量?jī)H僅是這類能源的幾個(gè)例子，這類能源可以不受限制地得到，并可轉(zhuǎn)換成充足的電能，以運(yùn)行低功耗 TSCH WSN。以下例子說(shuō)明了一些實(shí)際的能量收集技術(shù)，這些技術(shù)產(chǎn)生超過(guò) 150µW 的功率，這在 802.15.4e 網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行一個(gè)典型的 IPv6 路由節(jié)點(diǎn)是富富有余了 (例如，Dust Networks 的 SmartMesh™ IP 產(chǎn)品)。

照明 ── 在一個(gè)典型的辦公樓中，大多數(shù)區(qū)域都有充足的室內(nèi)光線，可運(yùn)行低功耗 TSCH WSN。根據(jù)美國(guó) General Services Administration (其負(fù)責(zé)制定美國(guó)公共建筑的指引) 提供的數(shù)據(jù)，更明亮的區(qū)域 (例如：工作站區(qū)域和閱讀面) 具有 500 lux 的照度。即使在那些被認(rèn)為是“一般照明”的區(qū)域 (比如：大廳、樓梯間以及機(jī)械室和通信間) 中，照度至少也達(dá)到了 200 lux，而對(duì)于大多數(shù)會(huì)議室來(lái)說(shuō) 300 lux 則是十分普遍的。就 200 至 300 lux 的光照強(qiáng)度而言，有很多室內(nèi)小型光伏電池可供使用 (例如：G24i 4100 低照度太陽(yáng)能電池板或 Sanyo AM-1815 室內(nèi)太陽(yáng)能電池)，其能為運(yùn)作 802.15.4e TSCH 網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè) IPv6 路由器提供足夠的功率。

熱能 ── 熱電發(fā)生器 (TEG) 靠發(fā)熱表面的熱量產(chǎn)生功率，例如通常認(rèn)為非常熱的常見(jiàn)設(shè)備 (例如: 電腦監(jiān)視器或大電流電動(dòng)機(jī)) 產(chǎn)生的廢熱。由于無(wú)線解決方案變得越來(lái)越節(jié)能，所以從普遍存在和低至 10ºC 的溫差所產(chǎn)生的能量就可作為能源使用了。以下數(shù)據(jù)可供參考：身體內(nèi)部的溫度和室溫之間的典型溫差約為 15º C。

很多能量收集傳感器僅產(chǎn)生幾百毫伏的輸出，因此常常需要升壓型DC/DC 電壓轉(zhuǎn)換器，以將這類輸出轉(zhuǎn)換至可用的電源電壓范圍。凌力爾特的 LTC3105 等 IC 提供最大功率點(diǎn)控制，以便傳感器以峰值效率工作。LTC3105 還允許給電路增加備份電池。因?yàn)檫@些電路的電池僅在環(huán)境能源不足或不存在時(shí)使用，所以電池壽命可以顯著延長(zhǎng)，從而降低了與更換電池有關(guān)的費(fèi)用。反過(guò)來(lái)，如果能源出現(xiàn)間歇 (例如，如果周末照明燈或機(jī)器關(guān)閉)，那么在能量收集電路中包括備份電池，可以提供更強(qiáng)的保證和電源連續(xù)性。

總結(jié)

通過(guò)使傳感器的廣泛部署具有實(shí)用性和簡(jiǎn)易性，加快了物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)步伐。對(duì)于客戶和開(kāi)發(fā)人員的群體來(lái)說(shuō)，低功率的可靠無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將轉(zhuǎn)化為“無(wú)電線 / 無(wú)擔(dān)憂”。時(shí)間同步的槽隙式多通道系統(tǒng)為 WSN 賦予了客戶關(guān)鍵型優(yōu)勢(shì)：可靠性和全網(wǎng)絡(luò)的低功耗操作。WirelessHART 和 802.15.4e 標(biāo)準(zhǔn)是這種網(wǎng)絡(luò)方案的絕佳體現(xiàn)。低功率運(yùn)作在選擇電源時(shí)確保了極大的靈活性，并提供了永久供電的可能性。所有這些因素合起來(lái)，使隨處使用傳感器變得容易得多，也實(shí)際得多。