無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
加入技術(shù)交流群
3 WSN在風(fēng)洞測控中的應(yīng)用
在風(fēng)洞測控這個特定的場景下，需要對、一些關(guān)鍵部件和設(shè)備的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測與跟蹤，以監(jiān)控設(shè)備的運行情況，合理調(diào)度設(shè)備運行，預(yù)報關(guān)鍵部件的失效概率，制定關(guān)鍵部件的維護(hù)或更換計劃，并避免出現(xiàn)大的系統(tǒng)故障或風(fēng)洞長期的停轉(zhuǎn)，降低工作強度和人為誤差發(fā)生概率，提高風(fēng)洞試驗效率，保障風(fēng)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(luò)。WSN的具體應(yīng)用需求包括：
①旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的監(jiān)測：包括軸流風(fēng)扇、攻角機(jī)構(gòu)、滾珠絲桿等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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(jī)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(fēng)洞運行監(jiān)測：對風(fēng)洞運行狀態(tài)進(jìn)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(fēng)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(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，而有線傳感器系統(tǒng)安裝又不方便或不安全的應(yīng)用環(huán)境。
3.1 WSN應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
根據(jù)風(fēng)洞測控的布設(shè)區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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?；赥inyOS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(wù)，整個操作系統(tǒng)基本上就是由一系列的組件模型組成。當(dāng)系統(tǒng)要完成某個任務(wù)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(yīng)用程序基于事件（event）驅(qū)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(jié)構(gòu)化編程語言NESC編寫應(yīng)用程序。
3.3 初步結(jié)果分析
在1.2mx1.2m風(fēng)洞進(jìn)行了WSN風(fēng)洞監(jiān)測應(yīng)用的初步嘗試，實現(xiàn)了WSN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管理（見圖4），并開發(fā)研制了1.2mx1.2m風(fēng)洞WSN無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)（見圖5），實現(xiàn)了對風(fēng)洞試驗段內(nèi)溫度的測量。
4 結(jié)束語
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）被認(rèn)為是影響人類未來生活的重要技術(shù)之一，這一新興技術(shù)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(luò)技術(shù)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(lǐng)域?qū)@一新興技術(shù)的重視，推動對這一具有國家戰(zhàn)略意義的新技術(shù)的研究、應(yīng)用和發(fā)展。
評論