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無線傳感器網絡主要由三個部分組成:節(jié)點、網關和軟件?臻g分布的測量節(jié)點通過與傳感器連接對周圍環(huán)境進行監(jiān)控。監(jiān)測到的數據無線發(fā)送至網關,網關可以與有線系統相連接,這樣就能使用軟件對數據進行采集、加工、分析和顯示。路由器是一種特別的測量節(jié)點,你可以使用它在WSN中延長距離以及增加可靠性。
WSN架構
你可以使用NI WSN平臺靈活的創(chuàng)建簡單而獨立的無線監(jiān)控網絡,也可以創(chuàng)建一個集成了有線和無線測量的完整測試系統,而且只需要用LabVIEW開發(fā)環(huán)境就可以訪問所有的NI平臺。
基本的WSN架構
對于大多數的WSN應用來說,你只需要創(chuàng)建一個基本的網絡架構,在這個架構中,分布式測量節(jié)點從周圍的環(huán)境中獲得數據,然后將測量結果發(fā)送至網關,如圖1所示。
圖1. 在WSN應用中,你可以創(chuàng)建一個網絡架構,在這個架構中,分布式測量節(jié)點收集數據并將結果發(fā)送至網關。
你可以將WSN以太網關連接至基于Windows的控制器或者LabVIEW實時控制器,如圖2所示;赪indows的控制器可以是PC,也可以是嵌入式PC,需要安裝基于Windows操作系統的LabVIEW軟件。也就是說,你可以輕松地為任何基于Windows的系統添加無線數據記錄功能。如果連接至LabVIEW實時控制器,比如NI CompactRIO或其它可編程自動化控制器(PAC),則可以把無線測量放置在有線測量或控制應用旁邊。在主控制器上運行LabVIEW軟件就可以對來自傳感器網絡的測量數據進行采集、加工、分析和顯示。
圖2. 你可以將WSN以太網關連接至基于Windows的控制器或者LabVIEW實時控制器。
改進你的WSN架構
NI平臺可以幫助你進一步定制和增強WSN架構。因為以太網連接的靈活性,你可以為你的WSN系統添加其它的設備和功能,無論是像數據庫和服務器這樣的企業(yè)級設備,還是有線I/O接口、控制系統和第三方WSN產品。LabVIEW實時模塊允許網關進行嵌入式數據記錄和開放式通信,同時,LabVIEW WSN模塊允許節(jié)點定制和節(jié)點層的本地決策。
圖3. NI WSN具有硬件定制和軟件改進選項。
集成LabVIEW可以幫助你增強無線測試系統的功能。LabVIEW不僅有常用的高級處理以及可視化功能,而且它的Web服務可以將你的測量數據發(fā)布到Web服務器上,比如集成在NI 9792上的Web服務器,這樣,幾乎在任何地方都可以方便地遠程訪問你的WSN。在這個完整的系統架構中,你可以先使用NI WSN快速而輕松地獲取數據,處理之后將其發(fā)布到服務器上,然后就能使用像iPhone或筆記本電腦這樣的無線智能設備方便地遠程訪問這些數據。
網關
在NI WSN系統中,網關就相當于一個網絡協調員,負責管理節(jié)點認證,消息緩沖,以及在IEEE 802.15.4無線網絡和有線以太網絡之間建立橋梁,在以太網絡中,你可以使用各種NI軟件對測量數據進行采集、加工、分析和顯示。你可以在WSN中使用多個網關,并通過軟件設置每個網關在不同的無線通道中進行通信。你可以連接8個WSN終端節(jié)點(在星形拓撲中)或者多達36個WSN節(jié)點(在網狀拓撲中)至WSN網關。你可以為NI WSN選擇兩種網關。
以太網關
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NI WSN-9791以太網關是一個傳遞設備,不提供板載存儲功能和編程功能。以太網關的2.4 GHz、IEEE 802.15.4標準的無線電能夠收集源自傳感器網絡的測量數據,10/100 Mbits/s的以太網端口可靈活連接Windows或LabVIEW實時主控制器。 測量節(jié)點NI WSN測量節(jié)點的特點是傳感器的直接連接性,通信的可靠性,以及工業(yè)評級標準。測量節(jié)點由電池供電,4節(jié)AA堿性電池可持續(xù)工作3年,也可以將其與NI戶外外殼結合使用,從而進行長期的戶外部署。你可以使用WSN設備的LabVIEW驅動來添加第三方WSN網關和節(jié)點至你的測量系統。每個節(jié)點都提供可編程和不可編程兩種型號。對于可編程節(jié)點,可以使用LabVIEW WSN模塊的圖形化編程環(huán)境定制節(jié)點的行為。查看本文關于軟件的介紹以了解更多LabVIEW WSN的功能。 |
軟件
傳統上,對無線傳感器節(jié)點編程不僅需要編程人員具有嵌入式系統的知識,還要了解供應商所選定的某種基于文本的編程語言。但有了LabVIEW WSN Pioneer,你只需要使用同一種圖形化編程方法就可以為NI的無線傳感器節(jié)點添加智能,這種方法已經成為開發(fā)數據采集和處理應用的工業(yè)標準。LabVIEW WSN Pioneer還可靈活地將C代碼與圖形化代碼直接結合,并在節(jié)點上運行,從而可實現算法重用。