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無線傳感器

  無線傳感器的組成模塊封裝在一個外殼內,在工作時它將由電池或振動發電機提供電源,構成無線傳感器網絡節點,由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的微型節點,通過自組織的方式構成網絡。它可以采集設備的數字信號通過無線傳感器網絡傳輸到監控中心的無線網關,直接送入計算機,進行分析處理。如果需要,無線傳感器也可以實時傳輸采集的整個時間歷程信號。監控中心也可以通過網關把控制、參數設置等信息無線傳輸給節點。數據調理采集處理模塊把傳感器輸出的微弱信號經過放大,濾波等調理電路后,送到模數轉換器,轉變為數字信號,送到主處理器進行數字信號處理,計算出傳感器的有效值,位移值等。

  主要特點振動傳感器

  每個節點的最高采樣率可設置為4KHz,每個通道均設有抗混疊低通濾波器。采集的數據既可以實時無線傳輸至計算機,也可以存儲在節點內置的2M數據存儲器內,保證了采集數據的準確性。有效室外通訊距離可達300m,節點功耗僅30mA,使用內置的可充電電池,可連續測量18小時。如果選擇帶有USB接口的節點,您既可以通過USB接口對節點充電,也可以快速地把存儲器內的數據下載到計算機里面。

  應變傳感器

  節點結構緊湊,體積小巧,由電源模塊、采集處理模塊、無線收發模塊組成,封裝在PPS塑料外殼內。節點每個通道內置有獨立的高精度120-1000Ω橋路電阻和放大調理電路,可以方便地由軟件自動切換選擇1/4橋,半橋,全橋測量方式,兼容各種類型的橋路傳感器,比如應變,載荷,扭距,位移,加速度,壓力,溫度等。節點同時支持2線和3線輸入方式,橋路自動配平,也可以存儲在節點內置的2M數據存儲器。有效室外通訊距離可達300 m??蛇B續測量十幾個小時。

  扭矩傳感器

  節點結構緊湊,體積小巧,封裝在樹脂外殼內。節點每個通道內置有高精度120-1000Ω橋路電阻和放大調理電路。橋路自動配平。節點的空中傳輸速率可以達到250K BPS,有效實時數據傳輸率達到4K SPS,有效室內通訊距離可達100米。節點設計有專門的電源管理軟硬件,在實時不間斷傳輸情況下,節點功耗僅25mA,使用普通9V電池,可連續測量幾十個小時。對于長期監測應用,以5分鐘間隔發送一次扭矩值,數年不需要更換電池,大大提高了系統的免維護性。

  應用技術

  1、低功耗設計

  所有模塊采用超低功耗設計,整個傳感器節點具有非常低的電流消耗,使用兩節普通干電池可以工作數年之久,使維護周期大大延長。從而也可以使用微型振動發電機,利用壓電原理收集結構產生的微弱振動能量,轉化為電量,為傳感器提供電源,為了降低功耗,傳感器選用超低功耗的產品,傳感器在不采集的時候關斷電源或置于睡眠模式。做到真正的免維護。

  2、時間同步

  BEETECH無線傳感器,基于時間同步和固定路由表的TDMA發送協議,可實現“ 同時”睡眠,”同時”醒來,適合無線傳感器工業自動化在線監測和檢測。

  應用領域

  腦功能研究

  美國布朗大學的一個研究小組發明了一種可以植入腦部并可對外發射無線信號的傳感器(無線傳感器),可能為腦功能研究提供新的工具。在最新研究中,研究人員發明的新型傳感器可直接植入大型動物的腦部(豬和恒河猴),并可將記錄到的腦信號通過無線技術傳輸到體外監控設備。動物可以在較大范圍內自由活動,實驗成功記錄了它們與周圍環境發生相互作用的數據。無線傳感器還可以進行無線充電,實現長期記錄。目前的結果顯示該傳感器在一年時間內都可以保持穩定的信號傳輸。

  喚醒方式

  無線傳感器網絡中,節點的喚醒方式有以下幾種:

 ?。?)全喚醒模式:這種模式下,無線傳感器網絡中的所有節點同時喚醒,探測并跟蹤網絡中出現的目標,雖然這種模式下可以得到較高的跟蹤精度,然而是以網絡能量的消耗巨大為代價的。

 ?。?)隨機喚醒模式:這種模式下,無線傳感器網絡中的節點又給定的喚醒概率p隨機喚醒。

 ?。?)由預測機制選擇喚醒模式:這種模式下,無線傳感器網絡中的節點根據跟蹤任務的需要,選擇性的喚醒對跟蹤精度收益較大的節點,通過本拍的信息預測目標下一時刻的狀態,并喚醒節點。

 ?。?)任務循環喚醒模式:這種模式下,無線傳感器網絡中的節點周期性的出于喚醒狀態,這種工作模式的節點可以與其他工作模式的節點共存,并協助其他工作模式的節點工作。

  網絡結構

  傳感器網絡系統通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點。

  大量傳感器節點隨機部署在監測區域內部或附近,能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節點監測的數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸,在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理,經過多跳后路由到匯聚節點,最后通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理,發布監測任務以及收集監測數據。

  應用實例

  橋梁健康檢測及監測

  橋梁結構健康監測(SHM)是一種基于傳感器的主動防御型方法,可以彌補目前安全性能十分重要的結構中,把傳感器網絡安置到橋梁、建筑和飛機中,利用傳感器進行SHM是一種可靠且不昂貴的做法,可以在第一時間檢測到缺陷的形成。這種網絡可以提早向維修人員報告在關鍵結構中出現的缺陷,從而避免災難性事故。

  糧倉溫濕度監測

  無線傳感器網絡技術在糧庫糧倉溫度濕度監測領域應用最為普遍,這是由于糧庫糧倉溫度濕度的測點多,分布廣,使用縱橫交錯的信號線會降低防火安全系數,應用無線傳感器網絡技術具有低功耗,低成本,布線簡單,安裝方便,易于組網,便于管理維護等特點。

  混凝土澆灌溫度監測

  在混凝土施工過程中,將數字溫度傳感器裝入導熱良好的金屬套管內,可保證傳感器對混凝土溫度變化作出迅速的反應。每個溫度監測金屬管接入一個無線溫度節點,整個現場的無線溫度節點通過無線網絡傳輸到施工監控中心,不需要在施工現場布放長電纜,安裝布放方便,能夠有效解決溫度測量點因為施工人員損壞電纜造成的成活率較低的問題.

  地震監測

  通過使用由大量互連的微型傳感器節點組成的傳感器網絡,可以對不同環境進行不間斷的高精度數據搜集。采用低功耗的無線通信模塊和無線通信協議可以使傳感器網絡的生命期延續很長時間。保證了傳感器網絡的實用性。

  無線傳感器網絡相對于傳統的網絡,其最明顯的特色可以用六個字來概括即:“自組織,自愈合”。這些特點使得無線傳感器網絡能夠適應復雜多變的環境,去監測人力難以到達的惡劣環境地區。BEETECH無線傳感器網絡節點體積小巧,不需現場拉線供電,非常方便在應急情況下進行靈活部署監測并預測地質災害的發生情況。

  建筑物振動檢測

  建筑物懸臂部分不會因為旁邊公路及地鐵交通所引發的振動而超過舒適度的要求;通過現場測量,收集數據以驗證由公路及地鐵交通所引發的振動與主樓懸臂振動之相互關系; 同時,通過模態分析得到主樓結構在小振幅脈動振動工況下前幾階振動模態的阻尼比,為將來進行結構的小振幅動力分析提供關鍵數據。

  本次應用采用高精度加速度傳感器,捕捉大型結構微弱振動,同樣適用于風載,車輛等引起的脈動測量。


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