無線測量技術(shù)應(yīng)用解析

概覽

　　本文從水、土壤和氣候監(jiān)測直至橋梁與民用設(shè)施的結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)測，無線測量系統(tǒng)的出現(xiàn)使得降低安裝成本和系統(tǒng)成本、提高靈活性、簡化系統(tǒng)部署成為可能，無線測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。

　　無線測量簡介

　　一個完整的無線測量網(wǎng)絡(luò)無非有三部份組成：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---無線傳感器，可以根據(jù)現(xiàn)場需求進行選擇使用；而數(shù)據(jù)應(yīng)用部分實際上就是軟件系統(tǒng)，可根據(jù)應(yīng)用的需要進行分類設(shè)計；核心的部分是數(shù)據(jù)處理單元，可根據(jù)應(yīng)用需要選擇單片機或ARM系統(tǒng)。

　　無線測量系統(tǒng)的支撐系統(tǒng)也是很重要的，對WSN部分，肯定由電池供電，而對數(shù)據(jù)應(yīng)用部分，只需要一臺能夠上網(wǎng)的計算機，而數(shù)據(jù)處理部分可根據(jù)實際需要采用不同的供電系統(tǒng)。

　　無線測量系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是三個部分互相沒有硬聯(lián)接，換句話說它們之間除了數(shù)據(jù)交換之外，沒有任何物理的關(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，這才是無線測量技術(shù)獲得大力發(fā)展的關(guān)鍵所在。

　　環(huán)境監(jiān)測

　　環(huán)境監(jiān)測主要包括檢查土壤、水和空氣的完整性，調(diào)節(jié)室內(nèi)存儲環(huán)境的溫度與濕度。室外環(huán)境監(jiān)測對于農(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)測應(yīng)用包括家庭或建筑自動化以及零售或醫(yī)療。環(huán)境監(jiān)測還包括有害氣體檢測，它對于工業(yè)設(shè)施或采礦應(yīng)用十分重要。無線技術(shù)通過讓您能夠在戶外或是在更大的地理區(qū)域內(nèi)進行測量，擴展了這些應(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)采集的項目。他們沒有使用線纜，不但降低了成本，還簡化了安裝。采用NI的技術(shù)，CENS的科學(xué)家無需在雨林深處使用電力線纜、牽引電纜，也無需建立布線基礎(chǔ)設(shè)施以及測量系統(tǒng)；他們安裝了NI的無線傳感器節(jié)點、電池、太陽能面板和移動調(diào)制解調(diào)器，通過因特網(wǎng)收集數(shù)據(jù)。他們使用谷歌地圖來定位傳感器節(jié)點的位置并記錄部署位置。

　　能源監(jiān)測

　　在當(dāng)今，能源危機日益嚴(yán)重。全球市場中，資源生產(chǎn)和利用過程的監(jiān)測具有極高的重要性。為了降低對環(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)，然后再基于對這些數(shù)據(jù)的分析進行決策和改進。無線技術(shù)十分適合這些類型的應(yīng)用，因為該技術(shù)可以輕易的實現(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)。

　　這里我們舉個例子，無線測量系統(tǒng)可以為電網(wǎng)建立一個分布式監(jiān)測解決方案，用于測量能耗、檢測故障和評估信號完整性。無線技術(shù)還適用于可再生能源領(lǐng)域，例如監(jiān)測分布式太陽能或風(fēng)場的能源輸入、輸出和環(huán)境狀況。無線技術(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，以便降低能源使用量。

　　建筑監(jiān)測

　　家庭和建筑自動化是十分適合無線技術(shù)的成長型行業(yè)。建筑自動化系統(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格昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施變更的需要，這使得無線技術(shù)相比有線技術(shù)而言更有吸引力。在新的建筑中，無線測量和監(jiān)測解決方案可以幫助用戶獲得LEED認(rèn)證。

機器狀態(tài)監(jiān)測

　　在科技發(fā)展迅速的當(dāng)今，市場競爭越來越激烈，設(shè)備的可靠性、連續(xù)運行時間和運行成本都會大大影響其競爭地位。為了優(yōu)化機器的預(yù)測性維護從而優(yōu)化機器的可靠性和可用性，監(jiān)測諸如機械、振動和能源因素等健康指標(biāo)是廣為采用的方法。使用無線振動和能源監(jiān)測設(shè)備，可靠性工程師能夠解決過去一直難以解決的成本問題。無線測量還適用于大面積或包含移動部件的機器監(jiān)測應(yīng)用。使機器的利用率有效提高，機器也可以得到有效保護。

　　結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

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

　　在橋梁監(jiān)測應(yīng)用中，部署無線系統(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量的總硬件成本。摒棄電纜的無線解決方案還解決了電纜被故意切斷等破壞行為帶來的問題。