無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在野外測量中的應(yīng)用

在工業(yè)測量領(lǐng)域，往往需要長時(shí)間、大范圍、多通道的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)。而在野外環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，由于環(huán)境條件的特殊情況，經(jīng)常使監(jiān)測系統(tǒng)因?yàn)殡娫础㈤L距離布線等因素的存在而難以有效部署。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其低功耗、自組織路由、無需布線等特性，特別適合于工業(yè)領(lǐng)域的野外測量。

　　本文將介紹一個部署在我國南部某沿海城市的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)案例，該系統(tǒng)經(jīng)過少量修改后可以滿足許多工業(yè)測量的需求。

　　該城市存在大量山地地貌，城市居民人口眾多，要求土地必須保持較高的利用率，因此大量建筑和道路都位于山區(qū)附近。該地區(qū)降雨量常年偏高，尤其在每年夏季的梅雨季節(jié)，會出現(xiàn)大量的降水。不穩(wěn)定的山地地貌在受到雨水侵蝕后，容易發(fā)生山體滑坡，對居民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅。

　　當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門嘗試部署過多套有線方式的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)以對山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，但是由于監(jiān)測區(qū)域往往為人跡罕至的山間，缺乏道路，野外布線、電源供給等都受到限制，使得有線系統(tǒng)部署起來非常困難。此外有線方式往往采用就近部署Datalogger的方式采集數(shù)據(jù)，需要專人定時(shí)前往監(jiān)測點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，系統(tǒng)得不到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，靈活性較差。

　　對此，在與地理監(jiān)測專家進(jìn)行多次交流，并進(jìn)行數(shù)次實(shí)地考察后，Crossbow公司提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山體滑坡監(jiān)測全套無線解決方案。

　　基本測量原理

　　山體滑坡的監(jiān)測主要依靠兩種傳感器的作用：液位傳感器和傾角傳感器。在山體容易發(fā)生危險(xiǎn)的區(qū)域，沿著山勢走向豎直設(shè)置多個孔洞，如圖1所示。每個孔洞都會在最下端部署一個液位傳感器，在不同深度部署數(shù)個傾角傳感器。由于該地區(qū)的山體滑坡現(xiàn)象主要是由雨水侵蝕產(chǎn)生的，因此地下水位深度是標(biāo)識山體滑坡危險(xiǎn)度的第一指標(biāo)。該數(shù)據(jù)由部署在孔洞最下端的液位傳感器采集并由無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。通信效率。中繼Mote將來自節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過Mesh網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交尽．?dāng)一個Mote出現(xiàn)故障，與之相關(guān)的其他Mote會自動重新選擇路由。在這個Mote的故障排除后，會重新加入到Mesh網(wǎng)絡(luò)中繼續(xù)工作。