淺談傳感器的發(fā)展

侯亞萍

摘 要：無線傳感器區(qū)別于有限傳感器，而現(xiàn)如今正在利用無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的優(yōu)勢解決有線網(wǎng)絡(luò)傳感器在監(jiān)測機(jī)械設(shè)備的工作過程中的不足之處。由于無線傳感器技術(shù)發(fā)展尚不成熟，在各個(gè)層面應(yīng)用時(shí)難免會(huì)產(chǎn)生，如機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)振動(dòng)方面的監(jiān)測難以實(shí)現(xiàn)等諸如此類的問題。本文將通過對這些問題的研究，并簡單介紹一些著名研究人員在此領(lǐng)域卓越的科研成果，以求其能在監(jiān)測機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)過程中發(fā)揮更好的作用。同時(shí)本文也將指出為了無線傳感器在機(jī)器工作領(lǐng)域無可替代的發(fā)揮監(jiān)測做用，就必須以節(jié)省人力物力財(cái)力為未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測機(jī)器工作狀態(tài)的 無線傳感器 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 同步采集 傳輸?shù)目煽啃?/p>

1對無線傳感器的簡述

無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，簡稱WNS，是產(chǎn)生于21世紀(jì)最熱門的技術(shù)研究領(lǐng)域之一。無線網(wǎng)絡(luò)傳感器相對于有線網(wǎng)絡(luò)傳感器，因其自身最大的優(yōu)勢，使得隨時(shí)隨地的使用計(jì)算機(jī)，由最初的理想變成了現(xiàn)實(shí)。由于WNS自身可對信息進(jìn)行智能化處理，且在結(jié)合多種領(lǐng)域技術(shù)的同時(shí)，又使得多種學(xué)科高度緊密的結(jié)合與交叉，因此成為當(dāng)今一種新型的獲取與處理高質(zhì)量信息的技術(shù)。此外，WNS相對于其他技術(shù)而言，特點(diǎn)既鮮明又突出，可以在連續(xù)長時(shí)間無人監(jiān)管的情況下獲取各種大量的有效信息，極大的節(jié)省了人力物力和財(cái)力，在各個(gè)領(lǐng)域都受到了廣泛的青睞，使其有著相當(dāng)大的應(yīng)用前景和巨大的使用價(jià)值。

然而如此高性能的傳感器技術(shù)，卻因其現(xiàn)如今自身發(fā)展的不成熟性，在實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)致各種各樣的事故頻頻發(fā)生，產(chǎn)生了諸多問題，這難免使人心生遺憾，在研究領(lǐng)域廣受爭議，從而極大的限制了其為人類做出巨大貢獻(xiàn)的大好發(fā)展前景。因此，只有對無線網(wǎng)絡(luò)傳感器進(jìn)行進(jìn)一步深層次寬領(lǐng)域的研究，在技術(shù)上有所新突破，才能解決實(shí)際應(yīng)用中的燃眉之急。

2無線傳感器在監(jiān)測機(jī)器運(yùn)行領(lǐng)域的發(fā)展

現(xiàn)如今各個(gè)領(lǐng)域所運(yùn)用的有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是將機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)和參數(shù)，經(jīng)過電纜設(shè)備傳送到數(shù)據(jù)處理中心來進(jìn)行分析與研究的。但單從有限設(shè)備連接方面的局限性與不實(shí)用性，就產(chǎn)生諸如靈活性差，成本昂貴，在很多應(yīng)用領(lǐng)域受局限，時(shí)效性差，靈活度低等諸如此類的問題，時(shí)常需要人工來幫助解決，這造成了極大的浪費(fèi)。而由于無線傳感器自身的優(yōu)點(diǎn)，例如，可適用范圍廣，靈活性強(qiáng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度，受環(huán)境影響小等突出特點(diǎn)，在大幅度的減少人力物力財(cái)力的同時(shí)，更加有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的有限傳感器在監(jiān)測機(jī)器工作狀態(tài)方面的不足性，因此在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

3 無線傳感器的研究成果

由于無線的傳感器網(wǎng)絡(luò)自身突出的優(yōu)勢和實(shí)用性，國內(nèi)外大量研究專家和學(xué)者紛紛對其進(jìn)行研究，以求使其在機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)督領(lǐng)域成為一種更便捷的工具。經(jīng)過多年堅(jiān)持不懈的研究，該技術(shù)已經(jīng)取得了一些豐碩的成果。我國以蔡巍巍為首的專家學(xué)者，在此領(lǐng)域也做出了不可估量的卓越成果，是我國科學(xué)領(lǐng)域的標(biāo)兵人物。而以美國為代表的多名著名的專家學(xué)者的成就最為突出，先后為該領(lǐng)域的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)。

4 WNS技術(shù)遇到的挑戰(zhàn)性問題

因?yàn)闊o線傳感器產(chǎn)生的時(shí)間相對較晚，使其自身目前的發(fā)展情況還不成熟，致使該技術(shù)傳感器所能監(jiān)測到的物理量僅僅是一些簡單量，而振動(dòng)傳感器所檢測的建筑物也相對較少，因此還有較大的發(fā)展空間，為了提高WNS的應(yīng)用領(lǐng)域，必須要解決好以下幾點(diǎn)問題：

首先要解決無線網(wǎng)絡(luò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同步獲取數(shù)據(jù)方面。使同步誤差現(xiàn)象的產(chǎn)生，即難以監(jiān)測機(jī)器在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信號(hào)之間的同步獲取數(shù)據(jù)的原因，是由于時(shí)間和空間的細(xì)微變動(dòng)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的時(shí)鐘，分別使由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間獲取數(shù)據(jù)是的時(shí)間與間隔的不穩(wěn)定和不同步，

此外，英國學(xué)者Berdy等經(jīng)過長期不懈的研究與探索，先后在如何節(jié)省傳感器能量相關(guān)問題上取得了一系列的卓越成就，解決了傳感器在長時(shí)間不斷高效運(yùn)轉(zhuǎn)中對能量供應(yīng)極大需求上的問題，在傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測過程中最大限度的節(jié)省了能量消耗，并與此同時(shí)提高了續(xù)航能力。正因?yàn)槭欠衲芙鉀Q好無線傳感器在能量的獲取、管理及使用等方面的相互關(guān)系和處理問題，對無線傳感器的研究成果起著至關(guān)重要的作用。

緊隨其后，還要解決傳感器節(jié)點(diǎn)對機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)等有效信息信息的采集難題。由于現(xiàn)如今的傳感器節(jié)點(diǎn)信息獲取能力較差，不能獲取運(yùn)作頻率高的機(jī)器設(shè)備的數(shù)據(jù)。而在近幾年發(fā)明的新的傳感器，如挪威學(xué)者研制的加速傳感器，是建立在現(xiàn)有傳感器并不能滿足傳感器節(jié)點(diǎn)的部分要求的基礎(chǔ)上的。

第四、為大量解決機(jī)器監(jiān)測數(shù)據(jù)無法在傳感器中可靠運(yùn)行的問題，由Ahn等組成的專家組提出了一種新型的協(xié)議，來解決無線傳感器典型的漏斗效應(yīng)。解決這一問題的原因是，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的匯集等現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，影響機(jī)器監(jiān)測的效果。

最后，在制造微納傳感器節(jié)點(diǎn)上的研究，也要有質(zhì)的飛躍，以解決在監(jiān)測大型機(jī)器工作過程中頻發(fā)的問題。美國學(xué)者通過控制節(jié)點(diǎn)的大小對該問題已進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究，并得到了令人嘆為觀止的科研成果。

縱觀國內(nèi)外傳感器研究領(lǐng)域，雖然有不少學(xué)者對無線傳感器的研究有很多，但是涉及機(jī)器工作運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)測過程中的重難點(diǎn)問題的研究卻寥寥無幾，因此國內(nèi)外專家學(xué)者應(yīng)在此領(lǐng)域開拓出一片新天地，開啟無線傳感器的新篇章。

5結(jié)束語

為了實(shí)現(xiàn)無線傳感器技術(shù)在監(jiān)測機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用，就必須結(jié)合計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、微細(xì)處理技術(shù)、現(xiàn)代化信息技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域先進(jìn)的高科技技術(shù)。而無線傳感器應(yīng)朝著降低成本，多功能為其目前的發(fā)展方向，從而節(jié)省更多的人力物力和財(cái)力，滿足互聯(lián)網(wǎng)層面的更高需求，從而應(yīng)用在更多的領(lǐng)域內(nèi)。

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