WSN分布式传感器网络数据收集与监控系统设计(2)
1．3 国内外研究现状
1．4 本系统简要功能特点介绍
本系统开展了大规模分布式传感器网络数据收集与监控系统的研发，通过高效传感器采集传感器网络不同设备的相关参数，如太阳电池阵输出电压、电流，电池组电压、充放电电流、单体电池电压，单体电池温度，专业气象站提供的环境温度、湿度和风速，逆变器输出电压、电流以及配电开关状态等传感器网络相关参数，实时监测传感器网络设备运行状态。
当设备发生故障时，立即发出声光及远程告警信号，通知文修人员及时处理；系统根据历史文护信息，诊断故障并给出合理的故障排除建议；针对监控设备安装在户外且无人值守这一特点，采用视频监控技术监测设备附近的场景；同时，可通过GPRS无线网络访问传感器网络监控单元，以保证远程监控中心对传感器网络组工作状态的了解及远程控制，即具有遥测、遥控、遥信、遥调功能。
图1.1 分布式传感器网络数据收集与监控系统结构图
1．5 文章安排
本文共分为4章，基本内容如下：
第一章 引言部分，介绍课题背景，研究意义，国内外研究现状,以及本系统的功能特点。简述了本文的主要内容。
第二章 WSN及其数据收集技术概述，从WSN的基本概念出发，讨论了无线传感器网络中数据采集的特点和要求，总结了WSN数据采集中的关键技术及所面临的主要挑战，略述了目前常见的数据采集技术。
第三章 系统体系结构设计，介绍了系统的技术基础与开发环境，介绍了传感器网络数据收集与监控系统的系统构成，并简要介绍了其中的几个主要模块。简要说明了数据库的建立。
第四章 系统具体实现与成果演示，本章是对系统的具体实现与成果演示的详细说明。
2 WSN及其数据收集技术概述
2．1 WSN简介
WSN（无线传感器网络）设计的目的是相互协作地感知、采集和处理无线传感器网络覆盖区域中感知对象的数据和信息，并发送给观察者，它是由大规模、无线、无分区、自组织、多跳、无基础设施支持的网络、其中的节点也是同构的、且节点的体积较小、成本较低，而且大多数节点被随意布撒在工作区域中、不能移动，要求传感器网络系统有尽可能长的工作时间[9]。
如图2.1所示，无线传感器网络与Ad hoc网络[10]和无线宽带网络有些不同之处。一般而言，Ad hoc网络中的节点具有强烈的移动性，相应的网络拓扑结构是不断进行变化的，在这些方面Ad hoc网络与某些无线宽带网络(如GSM和CDMA等)有很多相似之处。而WSN中的节点在部署完成之后大部分不会再移动，因此网络拓扑结构是静态的。WSN的通常工作方式是网络中的所有的节点将数据汇聚到Sink节点，即多对一(Many-to-One)进行通信，节点之间几乎不可能发生消息问的交换。而对于Ad hoc网络而言，网络中任意两节点之间都是很有可能通信的。
图2.1 三种无线网络的关系图[11]
2.1.1 无线传感器网络体系结构
如图2.2所示，无线传感器网络中包含有接收发送器、分布式的传感器节点(群)、互联网和用户界面等[12]，其中许多的网络节点只有很小的发射范围，而Sink节点的发射能力较强，具有较高的能量，可以帮助其它节点把数据发送回远程控制节点。
图2.2 典型的无线传感器网络体系结构[11]
无线传感器网络节点的基本组成包括传感器模块、无线通信模块、处理器模块和能量供应模块四部分组成[13]，如图2.3所示。传感器模块把监测区域内采集到的信息经过数模转换后变成数字信息交给处理器；处理器模块控制整个传感器节点的运行，存储和处理本身以及其它节点发送过来的数据；无线通信模块负责与其它传感器节点进行无线网络中链路的连接，还负责数据的传输；能量供应模块为传感器节点提供所需的能量，通常采用的供能方式是微型电池。
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