解读无线传感器
一、无线传感器的定义
无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点，由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型节点，通过自组织的方式构成网络。它可以采集设备的数字信号通过无线传感器网络传输到监控中心的无线网关，直接送入计算机，进行分析处理。如果需要，无线传感器也可以实时传输采集的整个时间历程信号。
监控中心也可以通过网关把控制、参数设置等信息无线传输给节点。数据调理采集处理模块把传感器输出的微弱信号经过放大，滤波等调理电路后，送到模数转换器，转变为数字信号，送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值，位移值等。
二、无线传感器的功能特点
1、无线智能温度变送器可以多节点无线组网，点对多点无线组网。理论上同一个接收器可以接收255个无线变送器的传输数据，但实际上要根据现场使用工矿和无线变送器的数据发送时间间隔而定。
2、无线智能温度变送器具有仪器设备的型号、编号、ID号、数据发送时间间隔、通讯波特率、阻尼系数、修正系数以及温度计量单位等出厂参数的存储功能，具有对供电电压、传感器、温度标定参数以及CPU等故障自诊断功能。
3、在中控室通过无线方式，可以直接对连接在节点上的变送器进行参数的设置更改和故障的自诊断，实现对变送器的无线远程操作。
4、无线智能温度变送器使用不受限制的2400.0–2483.5MHz公用频道，不必申请专用频道。
5、无线智能温度变送器具有两种当地显示方式。显示模式下，变送器的液晶显示器实时显示当前温度;不显模式下，按变送器上的显示开关，可显示当前温度。
6、无线变送器的所有电路设计采用低功耗技术，功耗小，省电。标准配置的无线变送器的电池为内置式可充电电池，一次充满电后可连续工作一年以上。
7、无线智能温度变送器现场安装方便，不用挖沟布线。在大规模的生产过程控制项目中节约了大量电缆和施工费用，降低了项目成本。
8、无线智能温度变送器具有全量程温度补偿和非线性补偿功能。在补偿温度范围内的任何环境温度下使用，均能保证变送器的测量精度。特别适合野外现场以及温差变化较大的恶劣环境下的现场使用。
三、无线传感器的技术指标
◆供电电压：内置DC3.3V充电电池组;
◆最大工作电流：<45mA;
◆通讯时间间隔：1S～24H;
◆电池工作时间：1年;
◆无线传输距离：视距500m;
◆通讯频段：ISM波段，433MHz;
◆接口波特率：9600bps;
◆被测介质：液体、气体、蒸汽;
◆温度测量范围：-50～300℃(可选);
◆温度测量精度：±0.5℃、±1℃;
◆环境温度：-30～70℃(本质安全型)、-40～125℃(可选，非本质安全型);
◆液晶显示：5位数字显示;
◆机械连接：M16×1.5;/M27*2或法兰等方式
◆防爆型产品：符合GB3836.4-2000标准，防爆标志：ExiaⅡCT4。
四、无线传感器的类型介绍
振动传感器
每个节点的最高采样率可设置为4KHz，每个通道均设有抗混叠低通滤波器。采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的2M数据存储器内，保证了采集数据的准确性。有效室外通讯距离可达300m，节点功耗仅30mA，使用内置的可充电电池，可连续测量18小时。如果选择带有USB接口的节点，您既可以通过USB接口对节点充电，也可以快速地把存储器内的数据下载到计算机里面。
应变传感器
节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，封装在PPS塑料外壳内。节点每个通道内置有独立的高精度120-1000Ω桥路电阻和放大调理电路，可以方便地由软件自动切换选择1/4桥，半桥，全桥测量方式，兼容各种类型的桥路传感器，比如应变，载荷，扭距，位移，加速度，压力，温度等。节点同时支持2线和3线输入方式，桥路自动配平，也可以存储在节点内置的2M数据存储器。有效室外通讯距离可达300m。可连续测量十几个小时。
扭矩传感器
节点结构紧凑，体积小巧，封装在树脂外壳内。节点每个通道内置有高精度120-1000Ω桥路电阻和放大调理电路。桥路自动配平。节点的空中传输速率可以达到250KBPS，有效实时数据传输率达到4KSPS，有效室内通讯距离可达100米。节点设计有专门的电源管理软硬件，在实时不间断传输情况下，节点功耗仅25mA，使用普通9V电池，可连续测量几十个小时。对于长期监测应用，以5分钟间隔发送一次扭矩值，数年不需要更换电池，大大提高了系统的免维护性。
五、无线传感器的选择方法
无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号恢复成数字信息。无线传感器收发芯片而言，IEEE802.15.4能为无线传感器应用提供最佳方案，这是因为IEEE802.15.4规范可能是主要且可能唯一的实用标准。
实现一个典型的无线传感器网络节点和路由器，可以采用多芯片方案，由一个无线收发芯片和一个微控制器(单片机)组成，微处理器可以采用低功耗的MSP430，无线芯片可以采用CC2520/CC2420等。
无线传感器网络构架第二部分是运行于单片机或者无线单片机内部的嵌入式软件，也称软件协议栈(networkstack)，网络堆栈有两个职责。首先它必须要处理节点间的无线链接通信质量的频繁变化和环境因数对无线通讯造成的干扰，具有对网络自组织，自恢复的能力;网络堆栈的第二个职能是要具有很强的路由算法能力，确保信息可靠高效地通过各种网络拓扑(星状/网状等等)从源节点(如果现有，可以通过成百上千路由节点)发送到目标节点。确保通讯的实时性要求。
无线传感器网络构架第三部分应用软件，这部分包括各种根据用户现有开发的软件代码，这些代码目前大部分是采用C语言来进行开发，可以之间以接口和API方式，调用软件协议栈的功能。
在多种无线传感器网络技术中，我们认为采用802.15.4国际标准和ZigBee技术，作为我们设计无线传感器系统的起步，有如下优点：
1、兼容一个全球化的可靠的国际标准。
2、可以通过TI、Freescale这样的大型芯片***商。获得稳定的无线收发芯片和无线单片机来源，也可以获得免费的ZigBee协议栈和相关源代码，降低开放门槛。
3、能够采用KEIL和IAR这样的高性能软件编译调试环境，可以大大加快开放速度，缩短上市周期。
六、无线传感器的应用技术
1、低功耗设计
所有模块采用超低功耗设计，整个传感器节点具有非常低的电流消耗，使用两节普通干电池可以工作数年之久，使维护周期大大延长。从而也可以使用微型振动发电机，利用压电原理收集结构产生的微弱振动能量，转化为电量，为传感器提供电源，为了降低功耗，传感器选用超低功耗的产品，传感器在不采集的时候关断电源或置于睡眠模式。做到真正的免维护。
2、时间同步
BEETECH无线传感器，基于时间同步和固定路由表的TDMA发送协议，可实现“同时”睡眠,”同时”醒来，适合无线传感器工业自动化在线监测和检测。
七、无线传感器的用途
无线智能温度传感器，可以多节点无线组网，点对多点的无线组网。可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织、建材、水文、地质勘察以及其它行业的温度测量。特别适合以下特殊环境的现场应用：
1、野外环境或温差变化较大的恶劣环境下的现场使用;
2、高温、高压、有毒有害气体容易泄露、不宜去人观察的危险区域的现场使用;
3、无外接电源供电场所的温度连续测量;
4、不适宜连线通过、不能挖沟布线的现场条件下的温度测量;
5、便携式非固定场所的温度测量。
八：国内无线传感器的发展趋势
随着物联网时代的兴起，各种3G、WIFI等方式的兴起，可以说给无线传感器的发展一个十分重要的时机。无线传感器应该凭借着机会，加快自身发展的国产化、网络化。
一是提高民企企业和合资企业的市场份额。首先，依靠自身传统的技术和装备手段保证自身的份额，同时利用中小企业的联动性，整合发展。提速学习核心技术，争取能够获得更大的市场份额，打破国外厂商在无线传感器上的垄断地位。
二是抓住物联网等新型产业的兴起，争取自身在无线物联网发展中获得一个较高的地位。我国在无线传感器上的发展已经在日益增长，也有了自己的一套发展模式。虽然在整体上的档次还不如国外技术，但我国企业能依托外资企业在过发展的契机，结合各种高端科技，将发展滞后的无线物联网技术顺利推进，加大自身的市场份额，提升无线物联网的国产化。同时扩大自身的市场份额。
三是提高国产传感器的发展技术和制造工艺，使得国有企业能占有稳定的份额，减少价格劣势，发挥国有企业在市场中的主导地位。使得技术总体上跟不上国外发展的前提下，仍然不会被巨大的价格打入冷宫，使得大多数无线传感器企业可以购买到全新的设备，在新技术和新工艺上也能慢慢追赶上外资企业的步伐。
