原创 最新无线传感器网络平台C51RF-WSN将带来那些惊喜

2008-9-1 13:55 1847 1 1 分类: 工业电子

一写在前面的话


    无线传感器网络WSN由部署在检测区域内的大量、廉价、微型、节能传感器节点组成,通过无线通信方式自我形成网络系统,其主要目的是协同地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,接收命令并与控制中心交换有关现实世界的信息。


    这无线传感器网络可是了不起的技术,如果说互联网构成了逻辑上的信息世界,改变了人与人之间的沟通方式。那么无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变人类与自然界的交互方式。无线传感器网络被美国商业周刊列为21世纪最有影响的改变世界的十大技术之一,还被麻省理工学院(MIT)技术评论列为全球未来的三大高科技产业。


    无线传感器网络涉及传感器技术、网络通讯技术、无线传输技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术、微电子制造技术、软件编程技术等研究领域,具有鲜明的跨学科特点。微型传感器技术和节点间的无线通信能力为传感器网络赋予了广阔的应用前景,主要表现在军事、民防、环境、生态、农业、健康、家庭和其他商业领域。在空间探索和灾难拯救等特殊的领域,传感器网络也有其得天独厚的技术优势。


    无线传感器技术的飞速发展,必然要求我们的为我大学和教育系统,更多的开设无线传感器方面的普及型课程,科研单位也需要有相应的系统,来对这项新兴的技术进行跟踪培养相关技术力量。


    近年以来,国外市场出现了一些无线传感器网络的教学平台,其核心技术MICA2MICAz为代表的无线传感器节点模块,以MTS310CA为代表的传感器模块功能比较完善,包括了声音、温度、湿度、光、磁、加速度计等多种微型传感器,基于传感器网络的新操作系统TinyOSNesC


    但是这些以TINY OS为核心的系统不仅价格高昂,而且不支持最新的ZigBee2006网络协议栈,在开发方便性,应用扩展容易性,教学直观性等方面,都不不尽人意。


    这就为国内相关开发企业,提出了新的课题和挑战。


二看图了解全新一代无线传感器网络的教学平台


    成都无线龙通讯公司是国内较早投入无线传感器网络技术和教学系统开发的企业,几年来,先后推出了全套无线传感器微功耗节点,ZigBee协议栈,无线传感器开发系统,更和北京航空航天大学出版社合作出版了合计8本无线和无线传感器网络和无线单片机入门的教材,今年无线龙天线了推出了高级无线传感器网络实验教学平台C51RF-WSN受到国内同行的好评,并被多家重点院校和科研单位选用,最近无线龙又推出了3.2版本无线监控软件和LBee长距离无线模块升级系统,让这套系统更加完善和完美。


    作为一套高性能、高质量的无线传感器网络的教学平台,C51RF-WSN大约由三个主要部分组成:


    基本硬件平台包括网关、无线节点、传感器扩展板等,底层软件可以容易实现组网和无线通讯,也容易实现二次开发。


    PC端软件(上位机可视化监控软件)能够对网络进行监控,遥控和设置,并能对网络拓扑进行观察,连接网络健康情况,电池情况等,让学生能够直观了解无线传感器和网络工作过程,对网络进行实时观察和教学。


    相关教材和技术文档。


点击看大图



    下面我们就以看图为流程,看看这套全新的无线传感器网络的教学/开发平台为我们带来那些惊喜:


硬件平台


    无线传感器网络(WSN)网关、WSN通讯节点、WSN感器采集板、WSN传感器扩展板、WSN-PC软件。


WSN2.JPG


    作为无线节点,路由器和网关的核心部件,无线龙采用了TI/CHIPCON公司ZigBee无线SOC芯片CC2430


    CC2430/CC2431是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用对低成本,低功耗的要求。它结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。下图为其典型设计电路。


WSN3.JPG










底层软件组织和开发


    ZigBee协议栈是无线传感器网络的核心,几万行C语言代码,是无线传感器网络的核心,国外产品主要采用使用ATMEL+CC2420 ZigBee2004协议,因为硬件限制,这些系统协议栈不能升级到ZigBee2006


    无线龙采用WSN底层软件是基于TI Zstack1.4.2的,完全开放和可以免费获得的协议栈,完全符合ZigBee2006协议规范和完全兼容ZigBee2006和今后的ZigBee2007


    无线龙提供的协议上协议栈,都经过无线龙测试和整理,分门别类很规律,每层都分的很详细,下图是C51RF-WSN提供的协议栈。


WSN4.JPG


    目前国外采用TinyOS和开发语言NesC 无线传感器网络的教学平台大部分是大学和志愿者开发开放性的资源,而国内大学和科研单位对单片机开发普遍使用各种商业开发平台,这样学习入门都将非常困难。


    而无线龙的C51RF-WSN无线传感网络系统使用强大的IAR平台,标准8051单片机,JTAG仿真器,学生容易学,老师容易教,开发效率大大提高,学生和老师可以集中在无线传感器核心技术的学习和研究。


长距离传感器网络扩展


    用户只要将标准的ZigBee模块取下,换上无线龙最新开发的长距离,微功耗LBee模块,就可以在一分钟内,实现C51RF-WSN的长距离升级,无需要修改任何软件和硬件,轻松方便,实现节点间通讯距离延迟5-10(视距点对点通讯距离可达1公里ZigBee网络状态下可达500)


    和市面上目前其他长距离模块不同,LBee系列模块采用无线龙独特创新的微功耗放大技术,通讯距离大幅度增加,但是消耗电流却没有大幅度增加,用户可以使用原来的AA普通电池供电的底板,实现微功耗覆盖数公里的长距离ZigBee网络。


    无线传感器网络的长距离扩展,可以使无线传感器网络,扩展许多新的应用领域,如城市路灯控制网络, 农业监控网络, 油田,输油管传感器监控网络,安防网络等等。


WSN5.JPG


PC软件:


    C51RF-WSN上位机监控软件应该是这套系统的一大亮点,和国内外几家同类产品厂家的软件比较这套系统功能比较完善。网络拓扑、传感器性能显示都很直观,对于无线网络监控是套非常棒的演示软件。


网络拓扑监控功能


WSN6.JPG


    这个是个典型的网状网络拓扑结构。节点下方显示的是该节点的地址,两点之间的直线颜色代表不同的信号连接质量,而且在直线上用数字显示出了RSSI值。


加了背景图片的网络拓扑


    该软件还具有导入背景图的功能,这就为我们直观监测不同场合的环境参数提供了非常好的支持。例如:监测一个家庭,我们可以把家庭平面图,公司平面图等导入,这样就可以直观的从图形上看见家庭每个房间甚至每个区域的环境参数(如温度、光照等)。


点击看大图


显示每个节点信号覆盖范围


    信号强度覆盖范围直观显示了本节点能够通信的最大范围。图中阴影部分指示


WSN8.JPG


节点的传感器实时曲线显示功能


    这里选择的是3号节点。蓝色是温度、红色是光敏、绿色是信号强度曲线。


WSN9.JPG


节点的传感器实时曲线显示功能


    这里选择的是3号节点。蓝色是温度、红色是光敏、绿色是信号强度曲线。


WSN10.JPG


节点温度图形显示


    节点温度指示,可以从节点背景的黄色区域大小直观显示节点温度变化!


WSN11.JPG


节点网络信息


    第一个图显示了网络中所有的节点号,第二个图显示了某一个节点某时刻的节点信息!


WSN12.JPG


    这里显示了节点的类型、节点地址、父节点地址、节点信号强度 、节点温节点光敏等信息。


节点LED控制


WSN13.JPG


    可以在每个节点上右键,就会直观的显示出LED控制命令。如上图所示。


三配套教材和详尽丰富的技术文档


    为可配合相关无线传感器的教学和实验,无线龙为这套系统准备了三方面的技术文档,教材和技术支持:


    公开由北航出版的无线网络入门与实战>无线网络和无线定位>等书籍,为使用CC2430ZigBee2004/2006提供了上百万字的教材和实验,无线龙还将陆续出版无线传感器方面的大型教材和书籍。


    无线龙提供各种使用说明,技术手册,详细的实验代码,丰富而完整,仅仅PC软件使用手册一项,就有上百页,其他相当部分资料也已经整理为中文。


    线龙提供网页和强大的售前和售后技术支持系统,为客户提供完整的技术支持,并和客户共享最新的无线传感器技术和资源。


四结束语


    看了这10多张图片我们感到无线龙C51RF-WSN产品无论从质量,设计,发展,都有更多的灵活性和前瞻性,而且价格合算,中文教材丰富.非常适合国内大学和研究单位的需要。


    我们期待着这套系统更多的更新和升级的画面, 也期待这这些新的平台能够更好的推动我们国家无线传感器技术发展,培养更多无线传感器方面的人才。























































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