吴功宜物联网工程导论第3章传感器与无线传感器网络.ppt

电源能量对无线传感器节点设计的限制 无线传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过自身携带的能量有限的电池（钮扣电池或干电池）供电 汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量提供给更多的内存与计算资源，也可以是没有监测功能仅带有无线通信接口的特殊网关设备 * 基于功能的无线传感器网络结构模型 * 3.3.4 无线传感器网络关键技术研究 无线传感器网络研究的主要内容 * 3.3.5 无线传感器网络通信协议与标准* 1. 无线局域网与IEEE802.11标准 802.11协议层次结构模型 * 802.11节点发送数据帧过程 * 2. 蓝牙技术与协议 蓝牙（Bluetooth）一种用于将计算机与通信设备、附加部件和外部设备，通过短距离的、低功耗的、低成本的无线信道连接的无线标准 * 3. 无线个人区域网与IEEE 802.15.4标准 LR-WPAN是指在一个个人操作空间内，将使用相同无线信道，将个人计算机、键盘、鼠标、智能手机、打印机、投影仪，以及各种PDA设备互联起来的无线个人区域网络 LR-WPAN网络拓扑分为两种类型：星型与点-点拓扑结构 IEEE 802.15.4是为近距离、低速无线个人区域网LR-WPAN 制定的一种通信标准 * 4. ZigBee技术与协议 ZigBee是一种面向自动控制的低速、低功耗、低价格的无线网络技术 ZigBee适应于数据采集与控制的点多、数据传输量不大、覆盖面广、造价低的应用领域，在家庭网络、安全监控、医疗保健、工业控制、无线定位等方面展现重要的应用前景 * * 欢迎辞 * 欢迎辞 * Nankai University * 吴功宜 吴英 编著 《物联网工程导论》 第3章 传感器、传感网与无线传感器网络技术的发展 * 第 3 章 知 识 点 结 构 * 3.1 传感器概述3.1.1 感知能力与传感器的发展 1. 人的感知能力 眼、耳、鼻、舌、皮肤是人类感知外部物理世界的重要感官 随着人类对外部世界的改造，对未知领域与空间的拓展，人类需要的信息来源、种类、数量、精度不断增加，对信息获取的手段也提出了更高的要求，而传感器是能够满足人类对各种信息感知需求的主要工具 * 2．传感器的基本概念 传感器（sensor）是由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置，能感受到被测量，并能将检测和感受到的信息，按一定规律变换成为电信号（电压、电流、频率或相位）输出，以满足感知信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。 传感器结构与工作原理示意图 * 3.1.2 传感器的分类 传感器分类的基本方法： 根据传感器功能分类 根据传感器工作原理分类 根据传感器感知的对象分类 根据传感器的应用领域分类 * 常用物理传感器?与化学传感器 * 3.1.3 物理传感器 1. 物理传感器 物理传感器的原理是利用力、热、声、光、电、磁、射线等物理效应，将被测信号量的微小变化转换成电信号 物理传感器可以进一步分为：力传感器、热传感器、声传感器、光传感器、电传感器、磁传感器与射线传感器等7类 * （1）力传感器 力传感器是能感受外力并将其转换成可用输出信号的传感器。力传感器的种类繁多，常用的力与压力传感器有电阻应变式、半导体应变式、压阻式、电感式、电容式、谐振式压力传感器，以及光纤压力传感器等 用金属应变丝作为敏感元件的压力传感器原理示意图 * 不同用途的 力传感器 * （2）温度传感器 （3）声传感器 * （4）光传感器 图像传感器 光纤传感器 * 分布式光纤传感系统 分布式光纤传感系统利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现分布、自动、实时、连续、精确的测量。 分布式光纤传感系统应用领域包括： —智能电网的电力电缆表面温度检测、事故点定位 —发电厂和变电站的温度监测、故障点检测和报警 —水库大坝、河堤安全与渗漏监测 —桥梁与高层建筑结构安全性监测 —公路、地铁、隧道地质状况的监测 分布光纤温度传感系统可以在易燃、易爆的环境下同时测量上万个点，可以对每个温度测量点进行实时测量与定位 * （5）电传感器 电传感器可以分为：电阻式、电容式、电感式传感器 电阻式传感器利用变阻器将非电量转换成电阻信号的原理制成的。电阻式传感器主要用于位移、压力、应变、力矩、气流流速、液面与液体流量等参数的测量 电容式是利用改变电容器的几何尺寸或介质参数，来使电容量变化的原理制成的。电容式传感器主要用于压力、位移、液面、厚度、水分含量等参数的测量 电感式是利用改变电感磁路的几何尺寸或磁体位置，来使电感或互感量变化的原理制成的，主要用于压