無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)用無線通信的方式將大量的廉價(jià)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯聚，并最終形成的一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主要目的是感知網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中存在的對象信息，并對其進(jìn)行采集、處理，然后再發(fā)送給觀察者。通常典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其組成部分主要包括互聯(lián)網(wǎng)、傳感器節(jié)點(diǎn)、通信衛(wèi)星、匯聚節(jié)點(diǎn)以及管理節(jié)點(diǎn)等。

　　摘要：本文通過介紹無線傳感器體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能交通信息采集系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)測試，以供實(shí)踐參考。

　　關(guān)鍵詞：無線傳感器,網(wǎng)絡(luò)技術(shù),智能交通,試驗(yàn)測試

　　1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　無限傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體工作步驟為：首先在監(jiān)測區(qū)內(nèi)部或附近部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)，以便監(jiān)測周邊環(huán)境，然后收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，用無線收發(fā)裝置收集到的數(shù)據(jù)信息輸至匯聚節(jié)點(diǎn)處的數(shù)據(jù)處理中心。輸送時(shí)選擇多跳路由的方式。然后再將數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)信息通過匯聚節(jié)點(diǎn)輸送至用戶端，用戶才能夠通過管理節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對傳感器網(wǎng)絡(luò)的配置與管理以及對目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測。

　　2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　2.1層次型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

　　層次型網(wǎng)絡(luò)體系，是以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)模型，然后根據(jù)目前交通智能化要求而設(shè)計(jì)出的一種交通監(jiān)測體系。其主要組成內(nèi)容為傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、基站和終端用戶。層次型網(wǎng)絡(luò)體系的主要運(yùn)行方法是：部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)及其周邊地區(qū)，對其周圍的的交通數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面有效的收集；通過相應(yīng)的收發(fā)裝置將收集到的數(shù)據(jù)信息輸送到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理中心，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，再將其傳送至基站，進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、匯總和分析處理，最終用互聯(lián)網(wǎng)將輸送至高速公路監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對交通數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測，如圖1所示。

　　2.2無線傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能交通信息采集中，傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是，以模塊化組成整個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。包括電源模塊、無線通信模塊、微處理器模塊以及傳感器模塊等組成，如圖2所示。

　　傳感器節(jié)點(diǎn)中的電源模塊：電源模塊主要作用是提供給傳感器節(jié)點(diǎn)能量，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)用電池供電。戶外工作中，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的電池更換常比較困難。因此為了能解決這一問題，盡量減小節(jié)點(diǎn)體積，目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交通信息采集中，大多使用可充電鋰離子鈕扣電池來完成系統(tǒng)供電。該電池優(yōu)點(diǎn)在于無充電記憶，能量密度高等，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸出電壓的提供，確保最大下拉電流。

　　無線通信模塊：主要任務(wù)是負(fù)責(zé)傳感器的節(jié)點(diǎn)間以及節(jié)點(diǎn)域基站間的通信，同時(shí)包括傳感器節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)收發(fā)以及信息交換。

　　微處理器模塊：無線傳感器節(jié)點(diǎn)中的核心單元為射頻單元和處理器單元。一般射頻單元的選擇和節(jié)點(diǎn)通信的距離、頻段以及數(shù)據(jù)通信接收和發(fā)送速率都有直接的關(guān)系。處理器單元的選擇則與傳感器節(jié)點(diǎn)的整體耗能量及其工作壽命有著及其密切的聯(lián)系。

　　傳感器模塊：該模塊為交通信息采集系統(tǒng)中最基本的一個(gè)單元，主要任務(wù)是進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集。

　　2.3建立通信協(xié)議

　　IEEE802.15.4是ZigBee的規(guī)范基礎(chǔ)，它提出ZigBee的幀結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)長度、目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)模式以及校驗(yàn)等五個(gè)部分。其中數(shù)據(jù)信息，占據(jù)字節(jié)數(shù)通常和數(shù)據(jù)長度相關(guān)并由其決定，主要表示用戶通過異步收發(fā)器輸送的數(shù)據(jù)或者命令；數(shù)據(jù)長度，占1個(gè)字節(jié)，主要用來表示數(shù)據(jù)信息長度；目標(biāo)地址同樣占1個(gè)字節(jié)，主要表示的是發(fā)送數(shù)據(jù)目標(biāo)位置；數(shù)據(jù)模式主要占據(jù)1個(gè)字節(jié)；校驗(yàn)，1個(gè)字節(jié)，主要任務(wù)是對幀結(jié)構(gòu)當(dāng)中的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行校驗(yàn)。

　　本文以ZigBee協(xié)議為基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)交通信息采集系統(tǒng)的通信協(xié)議，并給出了數(shù)據(jù)信息字段的具體設(shè)計(jì)方法。包括數(shù)據(jù)、功能編碼以及節(jié)點(diǎn)信息等。通常節(jié)點(diǎn)信息字段數(shù)據(jù)占1個(gè)字節(jié)，其終端節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)是低4位，控制端節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)為高4位。只有通過掌握高4位，將采集到的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)幀傳輸至與其相對應(yīng)的現(xiàn)場采集點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)據(jù)采集。

　　3無線傳感器節(jié)點(diǎn)軟件的設(shè)計(jì)流程

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)形成，需要系統(tǒng)對其節(jié)點(diǎn)實(shí)行上電初始化，一般要進(jìn)行掃描頻段，才能選定信道。其信息數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)主要有兩種：一種是工作狀態(tài)，另一種是休眠狀態(tài)。具體表現(xiàn)為：節(jié)點(diǎn)上電復(fù)位后，無線傳感器的節(jié)點(diǎn)模塊就會(huì)開始對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描，以檢測節(jié)點(diǎn)是否正在開始網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行或者是否在進(jìn)行信息的發(fā)送工作，如果檢測的結(jié)果顯示沒有信息，處理器為休眠狀態(tài)；如果檢測到有信息，處理器將會(huì)被喚醒，再次進(jìn)入工作狀態(tài)。通常如果處理器未接收到確認(rèn)幀，表明信息正在處理過程中；如果處理器已經(jīng)接收到確認(rèn)幀，則表明其已經(jīng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，為掉電模式。

　　在無線傳感器節(jié)點(diǎn)運(yùn)行過程中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的降低其使用功耗，通常要求傳感器的節(jié)點(diǎn)模塊必須確保能夠在固定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)掃描，保證其節(jié)點(diǎn)位于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。圖3所為具體的無線傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)流程。

　　4無線網(wǎng)絡(luò)傳感器的應(yīng)用測試

　　為對無線網(wǎng)絡(luò)傳感器在交通信息采集中應(yīng)用的準(zhǔn)確性以及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性，相關(guān)人員進(jìn)行了專門測試。測試地點(diǎn)為一條雙向道路上。測試人員事先在車道上預(yù)設(shè)4個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)；每個(gè)傳感器的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)測2個(gè)車道，收集這一段路的車流量數(shù)據(jù)信息，時(shí)間間隔30min；信息采集完成后其原始信號(hào)將會(huì)由路由節(jié)點(diǎn)輸送至匯聚節(jié)點(diǎn)，然后再由以太網(wǎng)將其輸送至監(jiān)視主機(jī)；將此次測驗(yàn)收集到的這一時(shí)段的車流量結(jié)果和人工統(tǒng)計(jì)的信息數(shù)據(jù)相比較。本測驗(yàn)結(jié)果，用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)大致相同，基本無測量誤差。因此得出以下結(jié)論：用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采集數(shù)據(jù)，具有極高準(zhǔn)確性和可靠性。具體數(shù)據(jù)見表1。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]徐利鋒.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在交通信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用于軟件，2012（04）.

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