物联网导论4.ppt

* 环境的监测和保护 英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器接入互联网，以读出缅因州“大鸭岛”上的气候，用来评价一种海燕巢的条件。 无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。 它也可以应用在精致农业中，监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。 * 医疗护理 彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的生理征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。 医疗监控中的传感器： Mercury 传感器的另一个重要应用是医疗监控 ，哈佛大学研究组改进了传统传感器，使得其外形更小，适合穿戴在身上 应用特点 传感器的设计十分人性化 传感器具有高精度的感知能力，医用的数据需要较高的采样精度供医生分析诊断 传感器能连续长期地采集数据 传感器使用无线通信方式，其数据传输是机会性的 * 英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。该技术是作为探讨应对老龄化社会的技术项目CAST（Center for Aging Services Technologies）的一个环节开发的。 该系统通过在鞋、家具以家用电器等家具和设备中嵌入半导体传感器，帮助老龄人士、阿尔茨海默病患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便护理。 * 军事领域 由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，非常适用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。 美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进行“智能灰尘”（Smart Dust）传感器技术的研发。 军事监测中的传感器：VigilNet VigilNet是由美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测的无线传感系统，该系统由XSM，Mica2和Mica2Dot节点构成，其规模最大达200个节点；节点通过电池供电，铺设在道路旁边，用于检测与收集移动目标的情况。 应用特点 节点自主成网、多跳传输 节点通过电池供电，通过软件节能机制延长网络的生命周期 节点智能感知、协同工作，向上提供预警的功能 * 生产作业 英特尔正在对工厂中的一个无线网络进行测试，该网络由40台机器上的210个传感器组成，这样组成的监控系统将可以大大改善工厂的运作条件。 它可以大幅降低检查设备的成本，同时由于可以提前发现问题，因此将能够缩短停机时间，提高效率，并延长设备的使用寿命。 智能楼宇中的传感器： LoCal 每年美国用电报告显示至少有30%的电量是浪费的。这些电能浪费在何处？其中哪些是可以节省的？ 由美国加州大学伯克利分校大学发起的LoCal项目试图通过在智能楼宇中部署无线传感器网络来解决这些问题。 应用特点 传感器能实现空间和时间上的细粒度感知，可实时跟踪到单个电器 传感器能实现“多功能”的感知，能推测用户的行为 传感器能够互联互通，通过大量连续的数据则有助于分析得出更多有用的信息 1 传感器概述 2 无线传感器网络概述 3无线传感器网络的应用 4 设计需求 5 硬件 6 操作系统 本节内容 大规模长时间部署传感器的设计需求 低成本与微型化 低成本的节点才能被大规模部署，微型化的节点才能使部署更加容易 节点的软件设计也需要满足微型化的需求 。例如TelosB节点的内存大小只有4KB，程序存储的空间只有10KB。因此，节点程序的设计必须节约计算资源，避免超出节点的硬件能力 大规模长时间部署传感器的设计需求 低功耗 在硬件设计上采用低功耗芯片 例如TelosB节点使用的微处理器，在正常工作状态下功率为3mW，而一般的计算机的功率为200到300W 软件节能策略来实现节能 软件节能策略的核心就是尽量使节点在不需要工作的时候进入低功耗模式，仅在需要工作的时候进入正常状态 大规模长时间部署传感器的设计需求 灵活性与扩展性 传感器节点被用于各种不同的应用中，因此节点硬件和软件的设计必须具有灵活性和扩展性 节点的硬件设计需满足一定的标准接口，例如节点和传感板的接口统一有利于给节点安装上不同功能的传感器 软件的设计必须是可剪裁的，能够根据不同应用的需求，安装不同功能的软件模块 大规模长时间部署传感器的设计需求 鲁棒性 鲁棒性是实现传感器网络长时间部署的重要保障 对于普通的计算机，一旦系统崩溃了，人们可以采用重启的方法恢复系统，而传感器节点则不行 ，就整个网络而言，可以适当增加冗余性，增加整体系统的鲁棒性 1 传感器概述 2 无线传感器网络概述 3无线传感器网络的应用 4 设计需求 5 硬件 6 操作系统 本节内容 硬件平台 设计需求回顾 低成本与微型化 低功耗 灵活性与扩展性 鲁棒