無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在光纜干線預(yù)防性維護中的應(yīng)用設(shè)計
時間:2016-01-08 15:56:46 來源：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，具有快速展開、抗毀性強等特點，廣泛應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測等方面。本文根據(jù)光纜干線預(yù)防性維護需求和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，給出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的光纜干線預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計方案。OPGW光纜
1．引言
隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷融合，一種具有感知能力、計算能力和通信能力的新型網(wǎng)絡(luò)—無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展起來了，因其具有開設(shè)簡單、價格低廉、抗毀性強、隱蔽性高等優(yōu)勢，在發(fā)達國家得到了很好的應(yīng)用。OPGW光纜
2．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其特點
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network, WSN）是一種新型的信息獲取系統(tǒng)，是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)各種感知對象的信息，并對這些信息進行處理，最終發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種低功耗、自組織網(wǎng)絡(luò)，一般由一個或多個基站（Sink節(jié)點）和大量部署于監(jiān)測區(qū)域、配有各類傳感器的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)成。每個節(jié)點成本低，功耗小，具有一定計算處理能力、通信能力。雖然單個節(jié)點采集數(shù)據(jù)并不精確，也不可靠，但是大量節(jié)點相互協(xié)作形成高度統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度和運行的可靠性，可部署于在敵占區(qū)、災(zāi)害區(qū)、核反應(yīng)堆等人力不可達的特殊區(qū)域進行數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)龋哂衅渌W(wǎng)絡(luò)無法比擬的特性，可廣泛用于國防、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等領(lǐng)域。OPGW光纜
與蜂窩網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等其它無線通信網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有其自身的顯著特點：
l) 分布式、自組織性。無線傳感網(wǎng)是由對等節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，不存在中心控制。管理和組網(wǎng)都非常簡單靈活。不依賴固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個節(jié)點都具有路由功能，可以通過自我協(xié)調(diào)、自動布置而形成網(wǎng)絡(luò)，不需要其它輔助設(shè)施和人為手段。
2)健壯性。由于能量限制、環(huán)境干擾和人為破壞等因素的影響，傳感器節(jié)點會損壞，導(dǎo)致一些傳感器節(jié)點不能正常工作，但隨機分布的大量節(jié)點之間可以協(xié)調(diào)互補，保證部分傳感器節(jié)點的損壞不會影響到全局任務(wù)。
3)可擴展性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中增加新的無線傳感器節(jié)點時，也不需要其它外界條件，原有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效地融納新增節(jié)點，使新增節(jié)點快速融入網(wǎng)絡(luò)，參與全局工作。
4) 動態(tài)拓?fù)?。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點可能會因為能量耗盡或其他故障退出網(wǎng)絡(luò);有些節(jié)點可能處于工作狀態(tài)，有些節(jié)點可能處于關(guān)閉狀態(tài)，沒有參與網(wǎng)絡(luò)通訊;也有可能又會新增大量的節(jié)點融入網(wǎng)絡(luò)，這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化。
5)應(yīng)用相關(guān)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用來感知客觀物理世界，獲取物理世界信息。不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)心不同的物理量，因此不同應(yīng)用背景將導(dǎo)致不同的節(jié)點硬件平臺、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不能象 Internet一樣具有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺，必須針對具體應(yīng)用來研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的顯著特征。
6) 規(guī)模大。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)部署大量傳感器節(jié)點，傳感器網(wǎng)絡(luò)可能包含多達數(shù)千甚至上萬個傳感器節(jié)點。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性還能夠通過不同空間視角獲得更大的信噪比，從而提高監(jiān)測準(zhǔn)確性。
7)高冗余。節(jié)點的大規(guī)模部署使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具有較高的節(jié)點冗余，網(wǎng)絡(luò)鏈路冗余以及采集的數(shù)據(jù)冗余，從而使得系統(tǒng)具有很強的容錯能力。
8)空間位置尋址。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般不需要支持任意兩個傳感器節(jié)點之間的點對點通信，傳感器節(jié)點不必具有全球唯一的標(biāo)識，不必采用因特網(wǎng)的IP尋址。用戶往往不關(guān)心數(shù)據(jù)采集于哪一個節(jié)點，而關(guān)心數(shù)據(jù)所屬的空間位置，因此可采取空間位置尋址方式。從這個意義上講，傳感器網(wǎng)絡(luò)通常以數(shù)據(jù)本身作為查詢或傳輸線索，因此傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。
3．光纜干線預(yù)防性維護需求
光纖通信傳送網(wǎng)是其它業(yè)務(wù)網(wǎng)系的基礎(chǔ)，光纖通信傳送網(wǎng)一旦出現(xiàn)阻斷，將影響其承載的各業(yè)務(wù)網(wǎng)系，因此，如何采取措施，預(yù)防光纖通信傳送網(wǎng)的阻斷，就顯得尤為重要。在光纖通信傳送網(wǎng)的阻斷中，有一部分阻斷是由滑坡、塌方、地基沉降等自然災(zāi)害引起的，并且在同一地段具有多發(fā)性的特點，因此，我們可以應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對光纜干線經(jīng)過的險情高發(fā)地段進行監(jiān)測和預(yù)警，提前預(yù)報險情，提醒線路維護人員提前進行路基加固定、線路搶代通及線路整改等準(zhǔn)備工作，將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。
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