无线传感器网络技术应用研究

钟伟雄+刘钟翔

摘要：实验教学在学校教育教学中提升学生的实际动手与操作能力方面具有十分重要的作用，尤其是在电子类课程的教学中实验室的重要性更是不言而喻。但是对这类实验室的管理难度却要更大，迫切需要良好的技术手段和方法支持其管理。目前基于WSN新型分布式协议在电子类实验室管理中的应用越来越广泛，为如何提高电子类实验室的使用效率提供了重要的思路和方法。

关键词：WSN新型分布式协议；电子类实验室；管理；应用研究

中图分类号：N945 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0067-02

WSN也就是无线传感器网络（全称为wireless sensor network），WSN目前在国际上是备受关注，其涉及诸多的学科，而这些学科还具有高度的交叉性和集成性。具体来说，WSN综合了目前比较流行的传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络、无线通信技术以及分布式信息处理技术等一系列的高新技术。

1 WSN新型分布式协议在电子类实验室管理中的应用

传统背景下，WSN主要是由部署在检测区域内大量的传感器节点（一般都是比较廉价的）所组成，其通过无线通信和传输的方式形成的一个多跳的、自组织的综合系统，其实际的目的就是为了协作地感知、采集与处理网络覆盖区域中具体的感知对象，并将感知到的具体对象的信息发送给观察者。一般是由传感器、感知对象以及观察者，三个基本要素所构成。在电子类实验室的WSN应用领域，感知对象就是电子类实验室中的各种实验仪器、设备、操作平台等，而观察人员则为实验室的管理员（当然也有相应的技术人员参与其中）。

新型的分布式WSN网络协议使得監控获得的信息数据不再仅仅局限于一些环境数据信息如温度、湿度、位置等标量的数据。其已经集成了更多的视频、音频、图像信息等进入到系统中，而分布式的WSN网络协议与网络结构的OSI模型有着类似之处，就是将系统分层、分布的展开，不同的层次负责不同的业务，是一种分布处理的工作机制。

新型的分布式WSN协议主要是让节点参与到特定的节点的簇内多跳通信之中，然后令簇头进行数据的聚合，以有效的减少向sink节点传送的消息数量，这样一来就达到了节省资源和提高可扩展性的最终目的，这也是其为何能够发送、传递更多、更丰富信息的最主要原因。将新型的分布式WSN协议应用到了电子类实验室的管理中，就是为了解决电子类实验室长期存在的人员、效率方面的困难。新型的分布式WSN协议下的WSN系统更为的可靠、安全，信息的传输效率更高，传输的内容也更为丰富，这就使得相关的管理人员所获得的信息更具有指导性也更容易理解，不再需要更多的技术性要求，让管理工作变得更为简单，同时也节省了人力资源的消耗。并且，新型的分布式WSN协议，是安全可靠的，对于实验室的管理效率的提升也是具有极大帮助的，能够充分的在系统的提示下将各类系统资源利用起来，更好的发挥实验室的工作效率。但需要注意的问题是，WSN新型分布式协议在电子类实验室管理中的应用并不是无懈可击的，虽然这种分布式的操作模式最大的优势在于分层、分布，当其中某一个环节、层次出现问题的时候并不会严重的影响到其它部分系统的工作；但是，很明显其也加大了系统的复杂程度，虽然应用起来比较方便，便于管理人员的管理，但是对于系统的维护技术人员而言，维护的难度可能就有所提高了。

2 WSN新型分布式协议应用设计模型以及分析

应用模型利用近距离无线组网通讯技术ZIGBEE将各个节点组成一个物联网，教师和学生可以登陆实验室管理信息系统在线平台，可以查看浏览实验室信息、预约申请使用实验室以及设备、管理个人资料信息、编辑预约信息和修改用户密码。教师管理员登陆实验室管理信息系统管理平台，可以编辑用户信息、维护管理人员信息、查看实验室和设备电源状态、检测实验室室内各个参数信息。

如图1所示，该设计模型中涉及到的关键性硬件为利用ZIGBEE技术开发的CC2530模块。该模块承担建立自主网实验室网关以及与实验室管理服务器通信的任务。

如图2所示，为CC2530模块原理图。CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4 ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其它强大的功能。

如图3所示，为本应用设计模型软件处理流程图。程序主要完成处理器、输入输出口、AD和DA、温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、运算放大器、定时器等的初始化工作。CC2530采集实验室相关信息后向网关发送并到达实验室管理信息系统的网页平台。采集时间为100us每次。

3 结语

总的来说，WSN新型分布式协议在电子类实验室管理中的应用比较明确的解决了一般在传统的电子类实验室中常见的问题，如人员的工作量大、管理的效率低下、实验室得不到充分有效的利用等诸多问题。这些问题的解决是WSN系统技术的重要更新和与时俱进的发展下的必然结果，对于其中可能存在的问题，通过日后的研究也势必会得到充分有效的解决。

参考文献

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