无线传感器网络在船只机械监控领域的应用

4 设备安全性

另外一个与环境相关的问题是设计一个能装载Mote 和电池的安全性较高的外壳。Crossbow 在这个阶段的另一个任务是开发一套适合BP设备的商用系统。“我们充分学习了封装技术，并且设计出了一款高安全系数且适合工程应用和环境的的特殊外壳。”Suh 说。

5 如何处理所有数据

在项目的最后阶段，项目组又面临一个严峻的问题，那就是要想准确地确定机械问题的所在，必须获取大量的震动数据并对之进行分析。而挑战在于如何协调大数据量传感器监控数据的采集和低速率网络传输协议（IEEE 802.15.4）用于Mote 和网关之间的通信之间的关系。

具体的解决方案是通过在Mote 上处理大批的数据，来减少传输给网关的数据量。刚开始时，Mote 用的是8 位的处理器，然而这被证明满足不了大量数据处理需要的。所以Intel 和Crossbow 采用了Intel 32位的X-Scale 处理器代替原有的8 位处理器。

“当你着眼于传感器网络应用时，你会发现不同的传感器会有不同的数据带宽范围要求。”Crossbow 的Suh 说，“在一些实际应用中，你可能需要通过一个的温度传感器采集温度，要获得数据并不需要太多的处理量。但在这个项目中，我们使用了高带宽的震动传感器。我们决定采用比8 位处理器能力更强的微处理器。所以我们采用了32 位微处理器。”

Intel 进一步通过软件增强了Mote 的处理性能。“最典型的是你可以在Mote 上作FFT和其它计算来提取出数据中的频率特征。”Intel 的传感器网络系统总监Ralph Kling 这样说，“为了做一些更高级的处理，我们从Rockwell 获得了使用其接口IP 知识产权核的许可，并将其在本领域的许多经验算法移植到Mote 上，使Mote 更好地实施监控。我们的目的是要在网络边界内进行大量的数据处理，而不像先前那样把数据都传输回后端的服务器。”

Intel 还在网关上加入了可将数据解析为XML 格式的软件。“我们有一套可对数据进行抽象和检索的基于XML 的数据系统。”Kling 说，“XML是一种通用中间件格式，用在网关和后端服务器的数据交换。网关还提供一个连接后端Rockwell服务器的接口并将数据处理成为服务器可以接受的格式。”

6 能量供应

在BP开发无线传感器网络商用系统的过程中，如何获得能量，如何利用能量，以及如何确保有足够的能量等一系列能耗问题越来越被关注。为了解决这些问题，研究小组采用了低功率无线电IEEE802.15.4 标准，并在Mote 上实施能量的安全管理模式。

此外，对数据的预处理工作减少了数据传输量，这也节省了电能的消耗。“我们减少无线传输量，”Cassar 说，“射频组件会消耗大部分的电能，而新处理器惊人的处理能力减少了数据量，从而大大提高电池寿命。”

另一项任务是电能的获取。“我们在Loch Rannoch上测试的另一项技术是获取机械的振动产生的能量，从而把动能转化为电能，”Cassar先生，“我们尝试了两种方式，一种是用可充电锂电池检验是否可以完全支持Mote工作。另一种是用可充电的大容量电容器作为储存媒介。我们认识Mote 的能量获取方式在这个项目中扮演着重要角色。”

7 试验结果

Loch Rannoch 项目实现了一套用于系统监测和预测维修的高效自动数据采集系统。而这些工作以前大都由人来完成。“操作人员通过手持设备，如PDA，就能直接获得各种转动机器的状态监测数据，并同时检测一个加速度读数。”Cassar 说，“以前对于每台机器，操作员记录测量仪器的位置并测量几秒钟的数据。这是一个非常乏味的工作，但必须每六到八周，做一次，有时会更久些。然而他们每次采集到的数据其实是十分少的，因为一年才几次采集数据。我们现在将网络设定为每18 小时采集一次数据。再以不用像以前拿着手持设备每8 周去检测设备，而是每18 小时自动采集一次数据。”

从Loch Rannoch 项目中获得的其它经验

◆传感器网络可以在恶劣的环境中很好地工作。

◆射频和网络结构的选择是十分重要的。这两者都可以提高通信的可靠性。

◆先进的平台能很好地配合这种特殊的应用，因为通过在网络边界内的预处理大幅度降低了数据的传输量。