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传感器课程作业
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无线传感器网络常见问题解答
1. 什么是无线传感器网络?
无线传感器网络(WSN)是一款无线网络，其中包含的位置分散的独立设备使用传感器监控物理或环境条件。这些独立设备，或称节点，可结合路由器和网关创建典型的WSN系统。分布式测量节点可与中央通讯闸(central gateway)进行无线通信；中央通讯闸(central gateway)则连通“联网世界”(wired world)，帮助用户收集、处理、分析并显示测量数据。希望扩展WSN中距离和可靠性的用户，可使用路由器获得终端节点(end node)和网关之间的额外通信链接。
2. NI无线数据采集(Wi-Fi DAQ)和NI WSN设备存在哪些差异？
NI无线数据采集(Wi-Fi DAQ)设备通过结合IEEE 802.11b/g无线或以太网通信、直接的传感器连接以及灵活的NI-DAQmx软件，实现着各类远程测量与控制。外部供电型NI Wi-Fi DAQ设备能够以超过50 kS/s的速率对每路通道上连续的波形数据流盘，并提供商用安全性最高的网络（WPA2企业版）。
NI WSN的低功率测量节点不但能凭借4节AA电池运行3年，并能通过部署用于长期远程操作。中央通讯闸(central gateway)使用基于IEEE 802.15.4和ZigBee技术的协议，并能与无线测量节点进行通信，继而通过提供网格路由(mesh routing)功能，拓展网络距离和可靠性。NI WSN系统能够支持较低的数据速率以蓄存能量，能够通过I/O变量轻松接受编程，目前能够容纳热电偶和±10 V测量。
3. NI目前提供哪些WSN产品？
NI WSN平台目前包含NI WSN-9791以太网关和2类测量节点：NI WSN-3202——4通道、16位、±10 V的模拟输入模块；NI WSN-3212——4通道、24位的热电偶输入模块。此外，该产品系列提供各类附件，包括：适合环境监测等应用的IP66外壳。
4. 这些产品有哪些特性？
每个测量节点提供4路模拟输入通道和4路数字通道，可帮助用户将各路通道按需配置为输入、漏极输出或源级输出。具有3个采样点/分钟速率的节点借助4节AA碱性电池可持续运行3年，而更高功率能耗可提供更高的数据速率。测量节点和以太网关提供-40 °C至70 °C温度范围以及工业冲击与振动评级；其通信借助基于ZigBee的2.4GHz无线，后者可达1000米户外视距。配有9V到30V壁挂式电源的以太网关，可灵活连接Windows或实时操作系统控制器。
5. NI今后是否提供更多的测量选择？
是的，NI计划继续向WSN技术投资，并提供与当前产品兼容的各类测量节点I/O选项。
6. NI WSN设备使用何种网络协议？
NI WSN协议基于IEEE 802.15.4和ZigBee技术。IEEE 802.15.4通信标准界定着组网模型中的物理和媒体存取控制层，并实现着3个频段（包括：2.4 GHz ISM频段）的通信。ZigBee依照配有网络和应用层的802.15.4标准创建而成，可提供多项功能，如：设备协调、通过网状网络拓扑确保可靠性、创建指定文件以实现协议的定制与灵活性。NI WSN协议创建在其中的一个ZigBee Profile上，可选择并帮助ZigBee设备加入WSN网络，同时确保与其它ZigBee和2.4 GHz频率网络的兼容。
7. 网络如何接受配置？
NI-WSN软件随附于NI WSN硬件，可帮助用户轻松配置NI Measurement & Automation Explorer (MAX)工具中的网络。MAX的直观用户界面，可添加或删除测量节点并进行无线设置。用户可在设置NI WSN时，将WSN-9791以太网关添加至MAX中“远程系统”的下方，并输入结点序列号将测量节点分配至网关。一经加电或重置，节点便自动重新连接至指定的网关。若节点无法连接，便会执行1组等待序列(back-off)达55分钟之久。若网关处于离线状态，该方法可蓄存电池能源。
MAX还可查看WSN中的所有节点，以及节点的最后一次通信时间、电池状态、链路质量。此外，MAX提供的界面能够设置ZigBee通道通信、配置网关IP地址、无线式更新测量节点上的固件、通过配置令节点运作与终端设备或网状路由器(mesh router)相同。
8. 我如何从WSN中提取测量数据？
NI-WSN软件提供的无缝LabVIEW集成，有助于用户快速轻松地从WSN中提取测量数据。将NI WSN以太网关加入LabVIEW项目之后，经MAX中网关配置的节点自动装入LabVIEW项目，以便用户迅速访问节点的I/O与属性。用户只需将I/O变量由LabVIEW项目拖放至LabVIEW程序框图，便能实现数据提取、分析和显示。
9. NI WSN设备有哪些供电要求？
测量节点的运行可借助4节1.5 V的AA碱性原电池，或9 V到30 V的外部电源。节点一旦配置为路由器，就必须始终通过网络收发数据，并应该通过外部电源获得供电。只要电源电压在9 V到30 V之间，用户就能够选用NI台式电脑电源以外的其它9 V至30 V电源（如：太阳能电池板或更大电池）。WSN以太网关需要9 V至30 V的外部电源。
10. 我如何知道哪些产品接受了我所在地区或国家的认证？
查看文档，确定哪些产品接受了您所在地区的使用认证。
11. 由电池供电的节点能够运行多久？
测量节点电源能耗取决于多项因素，包括：采样间隔、温度、网络拓扑、RF环境，以及节点功能是否接受了NI LabVIEW无线传感器网络(WSN)模块Beta的定制。NI已发现：25°C温度下、1分钟采样间隔时，标准的电池寿期长于2年。
查阅下方更多信息，了解如何使用NI LabVIEW WSN模块Beta实现最高功率效率。
12. 单一网关可连接多少节点？
创建可靠网络拓扑，是创建WSN系统时至关重要的部分。设置WSN系统时，您应仔细考虑网络拓扑和数据通信路径。
为获得最大网络可靠性, NI建议您遵循以下标准:
无需路由器节点, 至多8个终端节点 (end node)可直接连接至单一网关
使用路由器节点, 各个网关可连接最多共计36个节点 (路由器 + 终端节点组合)
至多8个终端节点 (end node)可连接至单一路由器节点
各个终端节点(end node) 距离网关不应超过3个跳数
为实现数量最多的终端节点(end node)，NI建议拓扑结构包含：1个网关、4个路由器节点和32个终端节点（8个终端节点针对1个路由器）。为实现最远覆盖距离，NI建议拓扑结构包含：1个网关、8个路由器节点和28个终端节点（7个终端节点针对1个次级路由器）。
NI WSN协议根据自愈网络创建，这意味着：如有必要，网络将自动重新配置。因此，设计WSN拓扑结构时，有必要分析全部网络可能性并为确保各类网络尽可能保持8:1的终端节点与网关之比。违反这些标准可能导致数据丢失或网络不稳定。
13. 什么是无线通信的范围？
NI以太网关和测量节点使用2.4GHz、IEEE 802.15.4无线。这些设备可维持可靠的网络通信，支持最远300米户外视距。确切的设备间范围因网络流量、网络拓扑、RF环境而变化。
14. 使用NI WSN设备采样能有多快？
NI WSN-3202电压模拟输入节点能以60个采样点/分钟采集并传送数据。NI WSN-3212热电偶输入节点能以30个采样点/分钟采集并传送数据。
必要时，NI LabVIEW WSN模块Beta只需传输采样数据，可提高采样率。查阅下方更多信息，了解如何使用NI LabVIEW WSN模块Beta提高采样率。
15. 用户如何在户外使用测量节点？
测量节点缺乏固有的防护，NI却能提供用于WSN测量节点的IP66户外外盒。NI WSN-3291户外外盒的2个I/O压盖用于电源或传感器电缆的路由，并随附4个I/O压盖衬套(gland insert)以便用户根据应用度身定制压盖。外壳中，1条外部天线可贯穿1个内部SMB连接器并连接至节点，1个配有锁定机制的内部安装板可确保内部节点的安全。
16. 什么是主控制器选择？
借助灵活的NI WSN-9791以太网关，用户可将网关连接至Windows主控制器或实时主控制器。Windows控制器可以是运行Windows操作系统（包括：XP Embedded、Windows版LabVIEW）的PC、工业控制器、笔记本计算机或嵌入式设备。实时控制器可以是NI CompactRIO控制器或其它运行实时操作系统与LabVIEW实时的可编程自动化控制器(PAC)。
17. 能否与其它WSN连接？
NI LabVIEW驱动程序针对Crossbow、Accsense和Microstrain等公司提供的第三方WSN节点，帮助用户利用LabVIEW代码将NI WSN测量与第三方WSN测量相互集成。然而，碍于专有的NI WSN通信协议，用户无法使用第三方WSN（或其它ZigBee）设备实现与NI WSN-9791以太网关的通信。
18. 哪些传感器与节点搭配使用？
访问“NI无线传感器网络传感器合作商”网页, 获知更多关于已接受测量节点测试的传感器的更多信息
19. 我能否对节点编程？
使用NI LabVIEW无线传感器网络模块(WSN)Beta版的用户可借助图形化编程自定义无线采集节点的功能，例如：智能优化使用策略以延长电池使用寿命，优化模拟和数字输入性能，定义与传感器的接口等。模块用户还能够嵌入局部智能化功能、响应数字信号值改变事件、根据测量输入修改行为。
NI测量节点的默认动作是将每个需要的样本传输至网关；然而，这对许多应用而言并无必要；利用LabVIEW WSN Beta可以将一段时间内的采样值进行平均、设定阈值或死区逻辑，从而只传输有意义的数据，以延长电池使用寿命。此外，如果不需要每个采样后立即将采样值传回，就可以减小传输开销(overhead)，从而提高节点的采样率。使用NI LabVIEW WSN模块Beta，用户能够通过节点实现处理和数据压缩。用户可通过无线方式将LabVIEW WSN应用下载至NI WSN测量节点，继而无缝更新至部署后的节点。
只有可编程版本的测量节点能够被NI LabVIEW WSN模块Beta作为目标。了解有关NI LabVIEW WSN模块Beta的更多内容，请访问。
20. 哪些ADE与WSN搭配使用？
NI无线传感器网络目前仅同LabVIEW 8.6.1及更高版本搭配使用。
21. 我如何获得针对NI WSN设备的技术支持？
NI通过提供广泛的技术支持。您可以向NI工程师致电垂询、发电子邮件或申请在线解决问题。此外，ni.com丰沛的资源面向各类用户——从开始使用NI WSN的初学者，到寻求产品设计技巧的专业人士。在线资源包括以下内容:
可下载并用于NI-DAQmx和其它测量产品的驱动和更新程序
3,000多条知识库内容链接
在线产品手册 (可下载的帮助文件和PDF)
超过3,000个范例程序
教程和应用笔记
22. NI WSN设备享受哪些质保服务？
所有NI WSN设备享受1年期保修，范围涵盖从产品发货日起算的用料和制作方面的问题。现已延长的保修期有助用户确定2年或2年以上的维护成本。联系NI销售代表，了解更多信息。
23. 我从哪里能够获知更多信息？
访问以了解最新的产品和技术信息，如：技术白皮书、教程和定价。
您还能够访问，与其他用户讨论无线应用、查看并共享范例代码、确定适合应用的最佳无线拓扑结构。
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