無(wú)線通信技術(shù)得益于其自由靈活、分布式能力、及低成本等優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用無(wú)處不在。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)逐漸成為下一波無(wú)線技術(shù)，支持在大面積的實(shí)體系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量。通過(guò)WSNs，您可以更高效地分析從雨林、河流三角洲到橋梁、建筑的健康及安全。WSN由空間分布的測(cè)量設(shè)備組成，通過(guò)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)物理及環(huán)境條件。除了眾多無(wú)線測(cè)量節(jié)點(diǎn)，WSN系統(tǒng)還包括網(wǎng)關(guān)，用于收集數(shù)據(jù)并提供與PC或嵌入式控制器主機(jī)應(yīng)用程序的連接。

為了有效使用這項(xiàng)潛力巨大的技術(shù)，首先必須克服相關(guān)問(wèn)題所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，如配置及管理數(shù)據(jù)采集、有效分析采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步分析、將數(shù)據(jù)顯示于用戶端的有效方法。工程師和科學(xué)家在過(guò)去20年內(nèi)通過(guò)NI LabVIEW應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，LabVIEW是一款圖形化編程環(huán)境，用于采集、分析、顯示數(shù)據(jù)。多年來(lái)，LabVIEW還添加了實(shí)時(shí)系統(tǒng)編程，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、ARM微處理器等能力?，F(xiàn)在，通過(guò)LabVIEW無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)模塊先鋒，用戶可以使用LabVIEW直觀的圖形化編程方法來(lái)編程N(yùn)I WSN節(jié)點(diǎn)。最終獲得的嵌入式軟件能幫助用戶延長(zhǎng)電池壽命，實(shí)現(xiàn)自定義分析，并通過(guò)嵌入式?jīng)Q策縮短響應(yīng)時(shí)間。

使用圖形化編程快速開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)

對(duì)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)編程傳統(tǒng)上是需要具有嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)，還要能夠理解供應(yīng)商所選用的特定的基于文本的編程語(yǔ)言。通過(guò)LabVIEW WSN Pioneer，您可使用相同的已成為工業(yè)開(kāi)發(fā)采集、處理數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方法來(lái)向NI無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)添加智能性。LabVIEW WSN Pioneer還可靈活地將C代碼與圖形化代碼直接結(jié)合，并在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，從而可實(shí)現(xiàn)算法重用。

LabVIEW WSN Pioneer極大地簡(jiǎn)化了創(chuàng)建NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)的嵌入式應(yīng)用過(guò)程，正如上述LED以1Hz的頻率閃爍的案例

LabVIEW WSN Pioneer包括基本的LabVIEW編程結(jié)構(gòu)，如while循環(huán)、for循環(huán)、及case結(jié)構(gòu)。它還具有浮點(diǎn)數(shù)學(xué)和分析功能，無(wú)需太過(guò)深入理解整型和定點(diǎn)型數(shù)據(jù)類型。此外，LabVIEW WSN Pioneer提供雙曲線、指數(shù)、三角等函數(shù)，以及字符串操作函數(shù)，該函數(shù)可自定義傳回主電腦的用戶信息。

開(kāi)發(fā)中只需鼠標(biāo)點(diǎn)擊，即可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)上應(yīng)用的編譯及部署，快速實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)和測(cè)試。此外，在系統(tǒng)部署中無(wú)需指派技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)加載新應(yīng)用程序，從而降低了無(wú)線系統(tǒng)的維護(hù)成本。

NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)由TI MSP430微控制器控制，該微處理器針對(duì)低功耗、長(zhǎng)時(shí)間使用部署進(jìn)行了優(yōu)化，而非優(yōu)化處理器速度、存儲(chǔ)器、計(jì)算能力。由于對(duì)功耗的優(yōu)化，NI WSN節(jié)點(diǎn)相比于其它嵌入式LabVIEW目標(biāo)來(lái)說(shuō)具有有限的性能。這種有限的性能正是LabVIEW WSN被稱為先鋒模塊的理由。舉例來(lái)說(shuō)，LabVIEW WSN Pioneer不包括LabVIEW調(diào)試特性，如高亮執(zhí)行及運(yùn)行中的單步調(diào)試。然而，您可以發(fā)送、接收往來(lái)節(jié)點(diǎn)的基于字符串的用戶信息，用于調(diào)試部署的應(yīng)用。同時(shí)，LabVIEW WSN Pioneer只支持順序執(zhí)行，所以并行LabVIEW結(jié)構(gòu)不能并發(fā)執(zhí)行。由于節(jié)點(diǎn)僅有有限資源，所以只支持三角、指數(shù)及雙曲分析函數(shù)；然而，用戶可通過(guò)浮點(diǎn)數(shù)學(xué)函數(shù)創(chuàng)建用于LabVIEW WSN Pioneer的自定義函數(shù)。

延長(zhǎng)電池壽命

默認(rèn)情況下，未編程的節(jié)點(diǎn)將每個(gè)采樣以一定采樣率發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，故電池的壽命與采樣率直接相關(guān)。在LabVIEW WSN Pioneer中添加智能可自定義節(jié)點(diǎn)行為，通過(guò)控制采樣率，并設(shè)置何時(shí)傳輸數(shù)據(jù)來(lái)延長(zhǎng)電池壽命。

節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電是主要的功率消耗因素，因此，如果應(yīng)用中無(wú)需將每個(gè)采樣都傳送到網(wǎng)關(guān)，那么，只傳送需要的和有意義的數(shù)據(jù)將能極大地延長(zhǎng)電池壽命。常用的傳輸準(zhǔn)則包括門限值或死區(qū)百分比。此外，還可通過(guò)求均值及使用浮點(diǎn)數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)減少節(jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)等方法來(lái)減少傳回主機(jī)的采樣數(shù)量。

您還可以通過(guò)創(chuàng)建邏輯來(lái)優(yōu)化特定操作環(huán)境或網(wǎng)絡(luò)要求下的節(jié)點(diǎn)行為，以達(dá)到延長(zhǎng)電池壽命的目的。舉例來(lái)說(shuō)，如果電池電壓降至臨界值，您可通過(guò)編程讓節(jié)點(diǎn)通知操作人員，并降低采樣及傳輸率，使節(jié)點(diǎn)保持休眠狀態(tài)直到有事件發(fā)生，這與輪詢機(jī)制相比極大地節(jié)省了功耗。

實(shí)現(xiàn)自定義分析

LabVIEW WSN Pioneer允許用戶將原始采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有意義的信息。舉例來(lái)說(shuō)，傳感器測(cè)量的原始電壓可直接在節(jié)點(diǎn)處轉(zhuǎn)換為工程單位。這就提供了一定程度的抽取，無(wú)需再由主機(jī)應(yīng)用程序來(lái)重新對(duì)從節(jié)點(diǎn)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行變換。此外，節(jié)點(diǎn)靈活的本地轉(zhuǎn)換能力允許使用更多直觀的功耗敏感型算法，支持基于門限值或死區(qū)準(zhǔn)則的數(shù)據(jù)有條件的傳輸。

由于未編程的NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)會(huì)將每個(gè)采樣傳回網(wǎng)關(guān)，未編程節(jié)點(diǎn)的最大采樣率受限于每個(gè)采樣傳輸至網(wǎng)關(guān)的時(shí)間。通過(guò)LabVIEW WSN Pioneer對(duì)節(jié)點(diǎn)編程，可提升模擬及數(shù)字采樣的性能，通過(guò)批量傳輸來(lái)避免由于傳輸每個(gè)采樣的額外開(kāi)銷。使用浮點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算及分析，您可以對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取并傳輸要的信息至網(wǎng)關(guān)。

通過(guò)嵌入式?jīng)Q策縮短響應(yīng)時(shí)間

通過(guò)LabVIEW WSN Pioneer可在NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)嵌入式?jīng)Q策，此時(shí)無(wú)需通過(guò)主機(jī)電腦或嵌入式控制器傳輸激勵(lì)及響應(yīng)，而是自動(dòng)做出決策。您可使用NI WSN 測(cè)量節(jié)點(diǎn)上的數(shù)字輸出線路來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)控制。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度超過(guò)閾值后啟動(dòng)風(fēng)扇的決定可嵌入到節(jié)點(diǎn)中，此時(shí)無(wú)需與主機(jī)交互，從而省去了響應(yīng)時(shí)間、提升了可靠性。

降低成本并提高性能

LabVIEW WSN Pioneer通過(guò)快速開(kāi)發(fā)來(lái)幫助用戶節(jié)省成本，同時(shí)提高了性能及靈活性。自定義NI WSN測(cè)量節(jié)點(diǎn)能夠延長(zhǎng)了電池壽命，實(shí)現(xiàn)定制分析，并通過(guò)嵌入式?jīng)Q策縮短響應(yīng)時(shí)間。