無線傳感器網絡在野外測量中的應用

在工業(yè)測量領域，往往需要長時間、大范圍、多通道的數據測量系統。而在野外環(huán)境監(jiān)測領域，由于環(huán)境條件的特殊情況，經常使監(jiān)測系統因為電源、長距離布線等因素的存在而難以有效部署。而無線傳感器網絡由于其低功耗、自組織路由、無需布線等特性，特別適合于工業(yè)領域的野外測量。

　　本文將介紹一個部署在我國南部某沿海城市的無線傳感器網絡案例，該系統經過少量修改后可以滿足許多工業(yè)測量的需求。

　　該城市存在大量山地地貌，城市居民人口眾多，要求土地必須保持較高的利用率，因此大量建筑和道路都位于山區(qū)附近。該地區(qū)降雨量常年偏高，尤其在每年夏季的梅雨季節(jié)，會出現大量的降水。不穩(wěn)定的山地地貌在受到雨水侵蝕后，容易發(fā)生山體滑坡，對居民生命財產安全構成巨大的威脅。

　　當地有關部門嘗試部署過多套有線方式的監(jiān)測網絡以對山體滑坡進行監(jiān)測和預警，但是由于監(jiān)測區(qū)域往往為人跡罕至的山間，缺乏道路，野外布線、電源供給等都受到限制，使得有線系統部署起來非常困難。此外有線方式往往采用就近部署Datalogger的方式采集數據，需要專人定時前往監(jiān)測點下載數據，系統得不到實時數據，靈活性較差。

　　對此，在與地理監(jiān)測專家進行多次交流，并進行數次實地考察后，Crossbow公司提出了基于無線傳感器網絡的山體滑坡監(jiān)測全套無線解決方案。

　　基本測量原理

　　山體滑坡的監(jiān)測主要依靠兩種傳感器的作用：液位傳感器和傾角傳感器。在山體容易發(fā)生危險的區(qū)域，沿著山勢走向豎直設置多個孔洞，如圖1所示。每個孔洞都會在最下端部署一個液位傳感器，在不同深度部署數個傾角傳感器。由于該地區(qū)的山體滑坡現象主要是由雨水侵蝕產生的，因此地下水位深度是標識山體滑坡危險度的第一指標。該數據由部署在孔洞最下端的液位傳感器采集并由無線網絡發(fā)送。通信效率。中繼Mote將來自節(jié)點的數據通過Mesh網絡傳輸到基站。當一個Mote出現故障，與之相關的其他Mote會自動重新選擇路由。在這個Mote的故障排除后，會重新加入到Mesh網絡中繼續(xù)工作。