無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在船只機(jī)械監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用

　　設(shè)備安全性

　　另外一個(gè)與環(huán)境相關(guān)的問題是設(shè)計(jì)一個(gè)能裝載Mote 和電池的安全性較高的外殼。Crossbow 在這個(gè)階段的另一個(gè)任務(wù)是開發(fā)一套適合BP設(shè)備的商用系統(tǒng)?！拔覀兂浞謱W(xué)習(xí)了封裝技術(shù)，并且設(shè)計(jì)出了一款高安全系數(shù)且適合工程應(yīng)用和環(huán)境的的特殊外殼。”Suh 說。

　　如何處理所有數(shù)據(jù)

　　在項(xiàng)目的最后階段，項(xiàng)目組又面臨一個(gè)嚴(yán)峻的問題，那就是要想準(zhǔn)確地確定機(jī)械問題的所在，必須獲取大量的震動(dòng)數(shù)據(jù)并對(duì)之進(jìn)行分析。而挑戰(zhàn)在于如何協(xié)調(diào)大數(shù)據(jù)量傳感器監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集和低速率網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（IEEE 802.15.4）用于Mote 和網(wǎng)關(guān)之間的通信之間的關(guān)系。

　　具體的解決方案是通過在Mote 上處理大批的數(shù)據(jù)，來減少傳輸給網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)量。剛開始時(shí)，Mote 用的是8 位的處理器，然而這被證明滿足不了大量數(shù)據(jù)處理需要的。所以Intel 和Crossbow 采用了Intel 32位的X-Scale 處理器代替原有的8 位處理器。

　　“當(dāng)你著眼于傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的傳感器會(huì)有不同的數(shù)據(jù)帶寬范圍要求。”Crossbow 的Suh 說，“在一些實(shí)際應(yīng)用中，你可能需要通過一個(gè)的溫度傳感器采集溫度，要獲得數(shù)據(jù)并不需要太多的處理量。但在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用了高帶寬的震動(dòng)傳感器。我們決定采用比8 位處理器能力更強(qiáng)的微處理器。所以我們采用了32 位微處理器?！?P>　　Intel 進(jìn)一步通過軟件增強(qiáng)了Mote 的處理性能?！白畹湫偷氖悄憧梢栽贛ote 上作FFT和其它計(jì)算來提取出數(shù)據(jù)中的頻率特征?！盜ntel 的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總監(jiān)Ralph Kling 這樣說，“為了做一些更高級(jí)的處理，我們從Rockwell 獲得了使用其接口IP 知識(shí)產(chǎn)權(quán)核的許可，并將其在本領(lǐng)域的許多經(jīng)驗(yàn)算法移植到Mote 上，使Mote 更好地實(shí)施監(jiān)控。我們的目的是要在網(wǎng)絡(luò)邊界內(nèi)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，而不像先前那樣把數(shù)據(jù)都傳輸回后端的服務(wù)器?！?P>　　Intel 還在網(wǎng)關(guān)上加入了可將數(shù)據(jù)解析為XML 格式的軟件?！拔覀冇幸惶卓蓪?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象和檢索的基于XML 的數(shù)據(jù)系統(tǒng)?！盞ling 說，“XML是一種通用中間件格式，用在網(wǎng)關(guān)和后端服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)關(guān)還提供一個(gè)連接后端Rockwell服務(wù)器的接口并將數(shù)據(jù)處理成為服務(wù)器可以接受的格式。”

　　能量供應(yīng)

　　在BP開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)商用系統(tǒng)的過程中，如何獲得能量，如何利用能量，以及如何確保有足夠的能量等一系列能耗問題越來越被關(guān)注。為了解決這些問題，研究小組采用了低功率無線電IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)，并在Mote 上實(shí)施能量的安全管理模式。

　　此外，對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理工作減少了數(shù)據(jù)傳輸量，這也節(jié)省了電能的消耗?！拔覀儨p少無線傳輸量，”Cassar 說，“射頻組件會(huì)消耗大部分的電能，而新處理器驚人的處理能力減少了數(shù)據(jù)量，從而大大提高電池壽命?！?P>　　另一項(xiàng)任務(wù)是電能的獲取?！拔覀?cè)贚och Rannoch上測(cè)試的另一項(xiàng)技術(shù)是獲取機(jī)械的振動(dòng)產(chǎn)生的能量，從而把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，”Cassar先生，“我們嘗試了兩種方式，一種是用可充電鋰電池檢驗(yàn)是否可以完全支持Mote工作。另一種是用可充電的大容量電容器作為儲(chǔ)存媒介。我們認(rèn)識(shí)Mote 的能量獲取方式在這個(gè)項(xiàng)目中扮演著重要角色?！?P>　　試驗(yàn)結(jié)果

　　Loch Rannoch 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了一套用于系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)維修的高效自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而這些工作以前大都由人來完成。“操作人員通過手持設(shè)備，如PDA，就能直接獲得各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并同時(shí)檢測(cè)一個(gè)加速度讀數(shù)?！盋assar 說，“以前對(duì)于每臺(tái)機(jī)器，操作員記錄測(cè)量?jī)x器的位置并測(cè)量幾秒鐘的數(shù)據(jù)。這是一個(gè)非常乏味的工作，但必須每六到八周，做一次，有時(shí)會(huì)更久些。然而他們每次采集到的數(shù)據(jù)其實(shí)是十分少的，因?yàn)橐荒瓴艓状尾杉瘮?shù)據(jù)。我們現(xiàn)在將網(wǎng)絡(luò)設(shè)定為每18 小時(shí)采集一次數(shù)據(jù)。再以不用像以前拿著手持設(shè)備每8 周去檢測(cè)設(shè)備，而是每18 小時(shí)自動(dòng)采集一次數(shù)據(jù)?！?P>　　從Loch Rannoch 項(xiàng)目中獲得的其它經(jīng)驗(yàn)

　　◆傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在惡劣的環(huán)境中很好地工作。

　　◆射頻和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇是十分重要的。這兩者都可以提高通信的可靠性。

　　◆先進(jìn)的平臺(tái)能很好地配合這種特殊的應(yīng)用，因?yàn)橥ㄟ^在網(wǎng)絡(luò)邊界內(nèi)的預(yù)處理大幅度降低了數(shù)據(jù)的傳輸量。