汽车微机区域网络管理论文

2022-04-18

今天小编为大家精心挑选了关于《汽车微机区域网络管理论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!【摘要】本文结合“高规”修改中所要求的内容,阐述了漏电火灾报警系统的设置场所及应用环境,并就如何预防由于漏电给国家和人民财产造成损失提出了一些设计方法,其目的是防范由漏电引起的火灾和保证人身安全。

汽车微机区域网络管理论文 篇1:

警察类高职院校实验实训机构开展社会服务的分析

【摘 要】警察类高职院校在教学过程中,其实验实训机构发挥着重要且不可或缺的作用。本文拟通过对目前我国警察类高职院校的实验实训机构的建设情况作一梳理总结,从而分析其服务社会的可能性及可行路径。

【关键词】警察 高职院校 实验实训机构 社会服务

一 高职院校社会服务的含义

高职院校的社会服务功能的含义有广义、狭义之分。广义的社会服务,是指高校具有的培养人才、发展科学技术以及直接为社会服务等功能。狭义的社会服务,是指高校在完成国家下达的教学任务之外,在各种教育活动和教学过程中以各种形式为社会发展所做的经常的、具体的、具有服务性质的活动。本文所谈及的警察类高职院校实验实训机构开展的社会服务属狭义范围的社会服务。

二 警察类高职院校实验实训机构的现状

目前,我国警察类高职院校均设有实验实训机构,但做法不尽相同。有的建有“实验实训中心”;有的建有“实验中心”;有的没有一个冠以“实验实训”名称的统一机构,而是将涉及实验实训的相关部门各自分散独立建设。

1.建有“实验实训中心”的情况

在学院建立命名为“实验实训中心”的教辅机构,这种做法在警察类高职院校中比较普遍。实践中,“实验实训中心”的建设也有两种模式。一种是校内实验实训基地与校外实训基地两者兼顾。如湖南司法警官职业学院,该学院实验实训中心建设有院内实训基地33个,实训面积6575平方米,仪器设备总资产1100多万;院外实习实训基地27个,涵盖监狱、劳教所、法院、司法局、律师实务中心、公安局、企业等单位。其中,校内实训基地包括模拟讯问室、网络联合实训室、模拟现场、计算机组装与维护实训室、速录实训室、图像技术实验室、司法鉴定实训室、痕迹检验实训室、心理咨询室、电子政务实训室、秘书职业化综合实训室、安全防范技术实训室、语音室、汽驾培训室、心理测评中心、团体咨询活动室、毒品鉴别室、摄影实训室、模拟法庭、战术训练场、射击场、暗室。校外实训基地包括湖南省赤山监狱、湖南省少年教养管教所、长沙市戒毒劳教所、北京赵湘宁律师事务所长沙分公司、沅江市公安局巡警大队、长沙宜科信息技术有限公司、北京国之源软件技术有限公司湖南分公司、长沙市雨花区人民法院、长沙市仲裁委员会、长沙县司法局、广东珠江物业管理有限公司长沙分公司等。

警察类高职院校“实验实训中心”的另一种建设模式是仅在校内建设实训基地,而不延伸到校外。如黑龙江司法警官职业学院,该学院实验实训中心下设驾训科和电教科,承担学院学员汽车驾驶技能培训的教学任务和学院电教设备的购置以及校园网络、实验室、多媒体室、微机室等教学设备的维护维修管理工作的两大职能。

2.建有“实验中心”的情况

有部分警察类高职院校仅在校内建设“实验中心”,职能上不涵盖校内外实训基地建设,仅着眼于实验室建设。如贵州警官职业学院,该学院实验中心下设刑事技术实验室、侦察实验室、公安应用技术实验室、计算机技术实验室、警务实战技能驾驶实验室,以及成立了实验室管理科、电教科、计算机设备管理科和网络管理科等职能部门。

3.分散独立建立实验实训机构的情况

有的警察类高职院校没有一个以“实验实训”冠名的统一机构,涉及实验实训的相关机构各自独立,或隶属相关教学部门。如宁夏司法警官职业学院,该学院没有“实验实训”机构,但建有驾培中心、实践教学部,而实验室的建设则划归相应的教学系部,如该学院的司法信息系拥有各种实验设备800台(套),总价值近1000万元,主要建有图形图像处理实验室、微机组装与维护实验室、网络组建与维护实验室、多媒体实验室、计算机机房、速录室、语音室、刑侦实验室等。

三 警察类高职院校实验实训中心开展社会服务的可行性分析

1.高职院校服务社会的功能决定了警察类高职院校实验实训机构开展社会服务是其具有的天然属性

高等职业教育从根本上讲,其目的还是在于服务社会。从高等职业教育发展的历史过程来看,开展社会服务是高职教育无可回避的必然选择,也是其不断前行的必然方向。我国自开展高职教育以来就一直强调其社会服务的功能。经过多年的发展,经历不同时代的需求,我国高职教育一直在如何立足自身特点开展社会服务上不断探索和实践。警察职业教育在我国高等职业教育中独树一帜,在对社会的服务方面发挥着独特的作用。

2.警察类高职院校实验实训机构的教育资源决定了其具有服务社会的能力

从警察高等职业教育的实践中不难看出,警察类高职院校的实验实训机构完全具备服务社会的硬件设施和人力资源。

首先,从前述中可以看到,警察类高职院校的实验实训

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* 2013年陕西警官职业学院院级科研项目“警察类高职院校社会服务功能研究——关于提升我院实验实训中心社会服务能力的构想”的阶段性研究成果(编号:YJ1306)

机构基本都建有一批比较现代化的实验室和电教设备,甚至有些学校的实验室建设在国内还处于领先地位。这些实验设备为服务社会奠定了坚实的硬件基础。

其次,警察类高职院校作为教育机构,人才、知识较为密集,已形成了一支能够适应教学要求和提供技术服务的实验实训技术队伍。开展社会服务,始终离不开人的积极投入。高职院校知识密集,高校实验实训机构拥有较为雄厚的师资力量和层次合理的学术梯队,从事专业的教学和科研。这些专业技术人员在专业领域有着丰富的理论知识和实际操作经验。从实践来看,我国警察类高职院校在实验实训专门队伍建设水平上已经有了显著的提升。如贵州警官职业学院,其实验中心就拥有一支学风严谨、结构合理的学术队伍和雄厚的师资力量,教职员工21人,其中副教授3人,讲师6人,助教12人。其中具有博士学位的1人,具有硕士学位的3人。又以笔者所在学院为例,学院实验实训中心现有工作人员9人,外聘教师15人,外聘技师2人。其中主任1人、副主任1人,管理人员9人,专兼职教师、技术人员19人;中心成员中现有工程师1人、讲师2人、管理员5人。其余人员也大多具有助教和助理实验师职称,主要由具有本科以上学历的从事电子技术、自动化、计算机、法律、管理等方面教学科研的专业技术人员组成。从此可以看出,警察类高职院校实验实训机构拥有具有较高研究创新能力的专业技术队伍,这是其开展社会服务的人力保障。

四 警察类高职院校开展社会服务的路径分析

我国高职院校均具有明显的产业、行业或区域特点,进行社会服务需要根据院校自身特点和优势,选择性地满足社会需求,充分考虑自身的专业、师资、设施设备等方面的优势,将社会对服务的需求与自身所能提供服务的可能有机结合起来。警察类高职院校在专业设置上不同于普通高职院校,既有专业特色明显的警察类专业,又有根据区域经济社会发展的需要而设的非警察类专业。这导致学院的实验实训机构的设置上也存在这种特点,即既有普通高职院校均会建设的实验实训机构,又有针对警察类专业建设的实验实训机构。警察类高职院校实验实训机构对外服务社会大体可从以下几方面开展。

第一,院校的非警察类专业实验实训机构,可以全面向社会开放,以资源共享的方式服务社会。警察类高职院校与普通高职院校一样,基本都会设置电教中心、计算机中心等服务于校内一般教学的实验实训机构,还会根据自身设置的非警察类专业设立专业实验室。如安徽警官职业学院,在其实验实训中心设有心理学综合实验室、心理咨询实验室、新闻采编与制作实验室、物流实验室、网络安全实验室、综合布线实验室、速录实验室、综合文秘实验室、电子政务实验室、网球场、普通话测试站。而湖南司法警官职业学院的实训中心的测谎实训室、心理测评中心、汽驾实训室等已有效地实现了与社会接轨。这些实验实训机构和相应设施可直接面向社会,以有偿或无偿的方式提供服务。

第二,院校的警察类专业实验实训机构,如刑事技术实验室、侦查实验室、警务实战技能实验室等,由于其特殊功用,不宜面向所有公众开放,但可面向公安、检察、法院、司法机关,甚至可以面向民间鉴定机构开放。警务实战部门,特别是基层的实务部门往往会由于资金不足,无法配齐所需的所有仪器设备及其他资源,而警察类高职院校基于教学的需要,在实验室的硬件配备上比较充足,这恰好能解决实务部门硬件不足的困境。实验实训机构依托自身的硬件资源服务公、检、法、司,可以提高设备的利用率,节约社会资源,增进整体效益。

第三,在条件具备的情况下,可以基于自身的专业优势建立司法鉴定中心服务社会。根据2005年10月1日起实施的《关于司法鉴定管理问题的决定》文件的精神,警察类高职院校可以成立司法鉴定中心,为社会提供司法鉴定服务。警察类高职院校的司法鉴定机构相比一般社会鉴定机构,有其自身的优势:(1)人才与设备优势,警察类高职院校作为教育机构,对人才和设备的投入是其自身发展的必然要求,这种自我发展的内动力使得其必然具有人才和设备上的天然优势;(2)目标优势,警察类高职院校开展司法鉴定,其根本目的在于服务教学、服务社会,就算是有偿服务,但盈利并非其终极所需,这使得其鉴定的结论更具客观性和稳定性;(3)公信力优势,由于警察院校是独立的教育机构,其社会的公益性以及学术的权威性决定了其鉴定结论更具公信力;(4)规范管理的优势,警察院校的鉴定机构依托的是专业的实验室,在管理上更加规范,可以保证鉴定结论的科学性、准确性和稳定性。目前,已有部分警察类的高职院校依托自身的实验室硬件及人才的优势建立了服务社会的司法鉴定中心。如贵州警官职业学院,在其原有的贵州警官职业学院爆炸物品司法鉴定所的基础上成立了贵州警官职业学院司法鉴定中心,在为全院各相关专业的学生和教师提供教学和科研的实验服务的同时,面向社会承接各种试样的法医临床、法医物证、法医病理和法医化学等鉴定工作。

五 结束语

现代高等职业教育发展百余年,不论是国外还是国内,社会取向的价值观念已逐渐深入人心,为社会服务的办学目标已成为人们的共识。我国的警察高等职业教育,也脱离不了服务社会的使命。作为警察类高职院校不可或缺的实验实训机构,有其自身的特点和优势,有能力也有条件实现其服务社会的职能。

参考文献

[1]赵杰.论高校司法鉴定机构的定位[J].中国司法鉴定,2006(6)

[2]方萍.公安院校鉴定机构开展司法鉴定的可行性[J].江苏警官学院学报,2009(2)

〔责任编辑:庞远燕〕

作者:晁健宇 田河 马洪霞

汽车微机区域网络管理论文 篇2:

漏电火灾报警系统设计浅谈

【摘要】 本文结合“高规”修改中所要求的内容,阐述了漏电火灾报警系统的设置场所及应用环境,并就如何预防由于漏电给国家和人民财产造成损失提出了一些设计方法,其目的是防范由漏电引起的火灾和保证人身安全。

【关键词】 漏电火灾报警系统 报警 实时检测

一、前言

《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 (2005年版)的修改新增加了漏电火灾报警系统设计。规范的解释是为了防范由漏电引起的火灾和保证人身安全。

为保证人身安全,低压配电设计部分已经对漏电流保护做了许多技术规定,应该是有效的;这次规范修改强调了要做出报警。对漏电引起的火灾,《住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)规定:每栋住宅进户主电源开关应设置300-500mA的带漏电流保护的主开关;公共建筑暂未规定。但这次“高规”修改强调了所有建筑的漏电火灾报警。

“高规”修改强调要自动检测漏电流、过电流,当超过规范规定时,要切断电源并进行声光报警,还要求报出回路地址、状态。这次修改提出的是漏电火灾报警系统,因此要用系统设计来解决。但它又与消防火灾报警系统有关,所以漏电火灾报警系统应与消防火灾报警系统取得关联。

二、漏电火灾报警装置的设置

2.1 设置范围

按GB5116-98附录D2所列的以下部分区域,应考虑设置漏电火灾报警装置:

D2.1 财贸金融楼票证库;

D2.2 电信楼、邮政楼的重要机房;

D2.3 商业楼、商住楼的营业厅、展览楼的展览厅;

D2.4 高层民用建筑和人员密集的公共活动场所;

D2.5 电力调度楼、防灾指挥调度楼的计算机房、控制机房;

D2.6 广播、电视楼的演播室,节目播出技术用房;

D2.7 图书馆书库、阅览室;

D2.8 档案楼档案库;

D2.11 科研楼可燃物较多和火灾危险性较大的实验室;

D2.19 体育馆、影剧院、大型放映厅的人员密集场所;

D2.20 高级办公室、会议室、陈列室、展览室、商场营业厅;

D2.22 面积大于50m2的可燃物品库;

D2.27 餐厅、娱乐场所、卡拉OK厅、歌舞厅(夜总会)、多功能表演厅、大型电子游戏机房;

D2.31 商业、企事业单位的公共厨房;

2.2 漏电火灾报警装置应安装在以上区域配电箱的主开关处:

当仅有一级漏电火灾报警装置时,其所警戒的区域计算漏电流值不应大于250mA(或额定漏电流动作值500mA)。

1、当设置一级漏电火灾报警装置不能满足要求时,应考虑划小报警区域或设置多级漏电火灾报警装置。

2、在需要设置二级漏电火灾报警装置时,二级漏电火灾报警装置应安装在该区域的分配电箱的主开关处,其装置所警戒的区域计算漏电流值不应大于150mA(或额定漏电流动作值300mA)。

2.3旅馆、饭店、公寓、公共浴室的插座、照明配电支路服务面积大于150 m2,其计算漏电流值大于150mA,应在末端支路装设漏电火灾报警装置。

2.4 按配电设计要求配置的末端支路漏电保护开关动作电流在30mA及以下时不纳入漏电火灾报警系统设计。

2.5 上下级漏电火灾报警装置应满足动作电流和时限的配合要求。

1、为了保证有选择地切断故障,要求上下级漏电火灾报警装置的额定漏电电流动作值之比为2.5~3。

2、如果要求在时限上满足选择性动作,只要利用上一级漏电火灾报警的断路器带短延时脱扣器使之延时动作,并应符合配电设计保护电器的配合要求。

三、设计中考虑的因素

根据以上要求,在设计漏电火灾报警系统时还应考虑以下因素:

要选用合适的防火漏电报警器,最好具备漏电和断路、过电流双重保护的内置塑壳断路器。防火漏电报警器电子感应电流的大小,应具备下述功能。

1) 过、欠压动作保护:(当相电压高于275V时,发出声光报警动作;当相电压低于155V时,发出声光报警动作);

2) 漏电动作保护:(一般为漏电动作电流200mA、300mA、500mA可供用户分档选择);

3) 漏电电流动作液晶数码显示;

4) 过载声光报警动作;

5) 故障动作语音拨号报警;

6) 短路、漏电声光报警动作;

7) 本机动作实时记录(过载、过压、欠压、漏电外触发);

8) 故障类型识别指示;

9) 联动实时记录配电柜内的开关电器(断路器)动作时间;

10)外部控制(远程控制切断负载电源);

11)可与感温探测器、感烟探测器、可燃气体探测器联动控制;

12)可与火灾自动报警系统联动,实现远程切断负载电源(24VDC);

13)故障动作记录并可查询;

14)自检(仅对本机电路进行自检);

15)专用组态软件,实现微机远程控制循环与多太报警器进行操作。

四、漏电火灾报警系统的结构

漏电火灾报警系统为微机技术、通讯技术的全总线智能技术,组成分布集散的监控系统,便于设计、施工和布线管理。

1) 产品应具备标准化接口,监控计算机可对分散的报警器集中调度、控制、保护、监视、显示,达到用电安全管理、控制、保护、分析与一体的通讯智能化系统,并便于实现与消防联动。

2) 大屏幕液晶显示。基于WINDOWS平台,全汉化的图形界面,操作人员可通过形象的图形加文字菜单及联机帮助,具有全局事件的响应功能,以动态图和声音提示系统设备的异常。

3) 组态软件实现网络管理并具备有事故记录、状态显示、相电压显示、负载功率显示、漏电动作电流显示、用户负载档案、故障动作语音提示等功能,所有状态均可在微机的浏览界面上显示刷新。

4) 监控系统具有较高的可靠性、灵敏度、快速响应速度、大容量的记忆存储功能和较高的实用性。

五、设计方法

如何使漏电火灾报警系统设计符合规范要求,建议在具体设计中掌握以下几点:

1、掌握设计范围。需要考虑漏电火灾报警的,高层民用建筑(含住宅)设计限定在进户的电源开关处:公共建筑应为人员密集、装修高级、有易燃物品的场所,达到一定的面积空间或功能区。为了保证人身安全,应按低压配电设计规范要求设置漏电流保护。只需对其中重要的回路实行系统的检测和控制,如高级宾馆中的总统客房等。

2、防火漏电报警器的设置。漏电火灾报警系统中防火漏电报警器一般设定漏电动作保护电流为200mA、300mA、500mA。根据不同建筑类型选用不同的档次。根据选定的档次要计算某一面积空间或功能区的漏电流可能的实测值。对于较大的区域应设置多个防火漏电报警器。

3、漏电火灾报警系统的电源应按消防电源处理。

六、结束语

漏电火灾报警系统是设计的新课题,规范提出了实时检测和报警双重要求。但由于目前对漏电流的实时检测技术还够不成熟,并且可应用的产品很少,因此,掌握过程参数并不重要,重要的是对达到漏电流设定值时系统要做出报警和控制。只要每一个漏电保护器带输出辅助接点,消防报警和联动控制器增加输入/输出模块,增加漏电火灾报警显示盘,就完成了漏电火灾的系统计算机管理,并构成了完整的火灾报警联动系统。

参 考 文 献

[1]《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 (2005年版)

[2]《火灾自动报警设计规范》GB5116-98

[3]《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97

作者:杨建江

汽车微机区域网络管理论文 篇3:

无线传感器网络的发展

中国科学院计算技术研究所

宁波中科集成电路设计中心无线传感器网络事业部 徐勇军 杨 宇

摘要:无线传感器网络作为信息科学领域中一个全新的发展方向,同时也是新兴学科与传统学科进行领域间学术交叉的结果,已经引起了学术界和工业界的广泛关注。本文将简单介绍一下无线传感器网络学术领域的发展历程,并就制约其大规模应用的主要因素进行简单的分析,与国内广大学术同仁及工业界的朋友共同探讨。

关键词:无线传感器网络、研究进展、产业化

研究起源

无线传感器网络(wireless Sensor Networks)是由大量分布式传感节点组成的面向任务的网络,它综合了微机电技术、传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术,通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测,由嵌入式计算资源对信息进行处理,并通过无线通信网络将信息传送至远程用户。传感器网络技术具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值(其概念模型如图1、图2所示)。

无线传感器网络起源于1994年加州大学伯克利分校的William J.Kaiser教授向DARPA提交的“Low Power Wireless IntegratedMicrosensors”研究计划书。该计划书不但给出了基于微机电系统(MEMS)的微小节点的概念设计模型,还描绘出了无线传感器网络的广泛诱人而极具想象力的应用背景,特别是在军事领域。于是相关研究在各大高校迅速展开,最具代表性的是UC/Berkeley大学和Intel联合成立的智能尘埃(smart Dust)实验室。该项目的目标是为美国军方提供能够在一立方毫米的体积内完成自动化的感知和通信功能设备的原型系统(Autonomous sensing and communication in acubic millimeter),也就是无线传感器网络节点的研制。在随后的几年里,UCB的多个实验室开始了关于无线传感器网络及其相关的工作,如:NEST(Network Embedded SystemsTechnology)、WEBS(Wireless Embeded System)、BARWAN(Bay Area Research Wireless AccessNetwork)、BWRC(Berkeley Wireless ResearchCenter)等实验室,从不同的角度对无线传感器网络进行了大量具有开创性的研究。于是学术界风起云涌,传感器网络技术已经在全世界范围内掀起了理论研究和应用研究的高潮。

国外发展现状

国外很多大学在无线传感器网络方面开展了工作。如美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的CENS(Center for Embedded Networked Sens.ing)实验室、WINS(Wireless Integrated NetworkSensors)实验室、NESL(Networked and Embed.d ed s y stem s Labo rato ry)实验室、LECS(Laboratory for Embedded Collaborative Svs.tems)实验室、IRL(Intemet Research Lab)等。另外,麻省理工学院(MIT)获得了ARPA的支持,从事着极低功耗的无线传感器网络方面的研究,被业界广泛关注的SPINfSensor Protocols for Information viaNegotiation)协议也是出自MIT;奥本大学(Aubum University)也获得DARPA支持,从事了大量关于自组织传感器网络方面的研究,并完成了一些实验系统的研制;宾汉顿大学(Binghamton University)计算机系统研究实验室在移动自组织网络协议、传感器网络系统的应用层设计等方面做了很多研究工作;州立克利夫兰大学(俄亥俄州)(Cleveland State University,Ohio—CSU Ohio)的移动计算实验室在基于IP的移动网络和自组织网络方面结合无线传感器网络技术进行了研究。另外,北亚利桑那大学(Northern ArizonaUniversity)的无线网络研究实验室(WirelessNetwork Research Lab,WNRL)、莱斯大学(RiceUniversity)多媒体通信实验室的无线个人局域网工作组;斯坦福(Stanford)大学的无线传感器网络实验室、新泽西(New Jersey)州立大学的无线传感器网络实验室、伊利诺伊大学厄本那一香槟分校(UIUC)的TIMELY实验室、南加州大学的RESL(The Robotic Embedded SystemsLaboratory)实验室、佛蒙特大学(University of Vermont)的无线自组织网络实验室、西密西根大学(Westem Michigan University)的无线传感器网络实验室。此外,欧洲及亚洲的很多大学研究所也开始了这方面的研究,如:新加坡国立大学(NUS)的无线传感器网络实验室等也有关于无线传感器网络方面的研究。

特别是2000年以后,无线传感器网络技术的研究开始进入蓬勃发展的时期,随着硬件体系结构的逐步稳定,无线传感器实用节点的硬件开发逐渐从研究所和大学转向了公司。Crossbow,MotelV等一批以传感器网络节点为产业的公司开始为大家所熟知,他们的产品mica2、micadot、micaz、telos等为很多研究机构搭建起了硬件平台,方便的开发平台使得大部分研究机构开始转而研究大规模无线组网、传感信息融合、时间同步与定位、低功耗设计技术等关键技术,而同时又有很多团队也开始了相关应用产品的开发。

国内发展状况

国内在无线传感器网络技术方面的起步稍晚,但是国家和研究机构投入的力度很大,在推动无线传感器网络技术的自主知识产权方面,很多研究所和大学都做出了相当大的贡献。在无线传感器网络节点方面,考虑到软件(TinyOS)的兼容性及硬件平台的可比性,国内研究机构也和国外研究机构一样,绝大多数的设计方案都是研习国外著名的节点硬件平台,如mica和telos系列节点,而主要专注于无线通信协议栈、同步和定位中间件、数据融合、低功耗与高可靠高安全性设计、网络管理、质量保证技术以及特定行业的应用研究,这也是无线传感器网络的知识产权的关键所在。

中科院上海微系统与信息技术研究所凭借其在微系统和MEMS技术方面良好的基础,自

从1998年就开始对无线传感器网络进行了跟踪和研究,已经通过系统集成的方式完成了一些终端节点和基站节点的研发,在国内处于领先地位;中科院电子技术研究所和沈阳自动化所也分别从传感器技术和控制技术两种角度入手研究节点设计和应用技术;浙江大学现代控制工程研究所成立了“无线传感器网络控制实验室”,联合相关单位专门从事面向传感器网络的分布自治系统关键技术及协调控制理论方面的研究,也是无线传感器网络方面很重要的一部分;山东省科学院也看到了无线传感器网络这一极具前景的领域,并且于2004年10月正式启动了关于无线传感器网络节点操作系统的研究;另外中科院计算技术研究所、中科院自动化所、中科院软件所、国防科技大学、清华大学,北京交通大学、中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、电子科技大学、华中理工大学、西北工业大学、北京邮电大学、山东大学、东南大学等等高校及研究单位在无线传感器网络方面也进行了大量的工作。

同时传感器网络技术的发展开始为国家所重视。从2003年开始到现在,国家自然科学基金设立了不下20个与传感器网络关键技术相关的研究项目和重点项目,并带来了传感器网络技术研究的热潮。2004年底,国家发改委开始关注传感器网络的发展,并从2005年开始展开将传感器网络纳入下一代互联网络试验与应用示范项目中,一方面推进传感器网络本身的技术发展,另一方面直接支持传感器网络与IPv6网络融合的路由等相关技术(如图3所示),有包括中科院计算所在内的数家单位获得了本项目的支持,2006年国家发改委再次启动专项予以支持。除此之外,国家863计划、973计划也开始筹划对传感器网络的研究支持,特别是2006年均有大量支持项目。但从整体上看,在研究问题的深度和投入的科研力量上,由于起步较晚,国内在无线传感器网络领域的研究水平相对国外落后,缺少对整个系统的创新性研究,具有关键性自主知识产权较少。

国内的无线传感器网络节点的研究是应用驱动的,这一点与国外发展模式不同。应用驱动更能够发现实际部署和运行中存在的问题,并且通过产学研用相结合的方法对现实的问题进行有针对性的解决,有利于更快将传感器网络技术推向产业。

市场化进程

不仅在大学和研究所,国外很多公司也纷纷开始将传感器网络技术纳入其研究和产品。Cros sbow、SenselT等经营传感器的公司,Ember、Freescale等经营RF芯片的公司,都开始把传感器网络作为其非常重点的推广项目;还有一些公司,如Dust、MotelV,以及Sensicast公司,都是以传感器网络应用系统为背景成立的。在这些公司中应该首推Crossbow公司和DUST公司,它们都是由UC/Berkeley技术发展而来。前者主要针对航空电子、交通运输、无人探测、环境监控、测控测量等具体应用定制相应无线传感器网络节点和应用方案,传感器网络相关产品每年达到数千万美元的产值;后者主要提供了可靠的、可管理的和易于安装的SmartMesh传感器互联方案,该网络方案被RedHerring组织评为2004年度TOPl00发明奖。另外,MicroStrain公司基于无线传感器网络技术提供了在航空航天、国防军事、汽车电子、城市工程、生物制造等方面的应用。另外,IBM、Intel等公司也十分看好无线传感器网络这一新兴领域,也开始进行了与之相关的理论研究和产品开发。2006年1月日立公司WirelessinfoVenture Company开始销售小型无线传感器“日立AirSense”。该产品分为轻便型和表带型两种。轻便型用于楼宇、工厂空调管理;表带型用于戴在身上进行健康管理。产品分为传感器、路由器、网关等系列产品。

目前国内也有越来越多的企事业开始关注传感器网络技术的发展,宁波中科集成电路设计中心提供了GAINS、GA/NZ及GMesh三个系列的产品及应用解决方案,成都无线龙科技、成都浩迪科技、深圳微智系统技术、深圳旭昂等公司也开始推出针对无线传感器网络及ZIGBEE的解决方案,北京巨钟实业、安徽科力信息、成都西谷曙光等公司也提供了面向一定产业应用的系统方案,北京智创立得公司在智能停车场管理方面,北京讯飞公司在安全监控前报警网络部署方面都曾对传感器网络技术表示关注。此外,赫立讯科技、XBOW、MotelV等也在国内应用市场伸开了触角,呈现出一片蓄势待发的局面。

产业化障碍

为了能够将无线传感器网络尽快推向市场,并按照当初所预期的在各大领域中进行应用,这些大学院所及企业公司都做出了巨大的努力。然而,无线传感器网络设备并没有按照想象中迅速进入实用和市场,这其中有从关键技术、产品形态到商业模型之中的产业链中的一系列问题,其最主要因素在于真正限制市场应用的若干重大难题其实没有得到有效解决,著名的无线产品咨询公司OnWorld用图4给出了一个较为精辟的解释。

图4所揭示的易用性、可靠性、抗干扰性、低功耗、低成本、互操作性、安全性等问题也是无线传感器网络发展的关键性技术问题,笔者所在的中国科学院计算技术研究所及宁波中科集成电路设计中心也和广大业界同仁正在致力于这方面的工作。结合当前国内的研究及市场背景,笔者认为我们的产业化障碍主要包括:

1)大规模组网问题

大规模组网问题一直是阻碍传感器网络走向大规模应用的关键问题。现有无线通信协议虽然在仿真效果上看起来都很好,可以支持到成千上万的节点还能够很好工作,但在实际应用中并非如此。试验表明,将网络规模扩展到上百节点,当网络具有一定数据流量的时候,网络的吞吐量会急剧下降,甚至无法工作。

2)高可靠性及安全性

由于无线信道竞争、节点外界自然环境等的影响,高可靠性设计成为无线传感器网络在工业应用中的重中之重的问题,特别是随着网络规模的扩大及应用环境的多样而复杂,必须采用轻量的而又可信的安全机制,以保证通信系统的机密性、完整性和可验证性,这一切在微小的节点上实现无疑是具有极大挑战的。

3)实用化低功耗技术

传感器网络节点非常多,部署后不可能经常充电维护,为了让网络长时间不间断工作,需要在协议、调度、能量供给方面进行多方面的精细设计。除了考虑降低占空比方式延长网络生存期外,通过进一步的低功耗软硬件协同设计是十分必要的,这又给节点的其他技术的研究增加了一个重要的约束。当然,也可以探索使用高容量的燃料电池或者太阳能电池来提高节点续航能力。

4)微型化加剧信号串扰

无线传感器网络节点是一个多功能的、模数混合、射频电路的集成设备。无线射频与传感电路部分的模拟电路非常容易互相干扰,并受到数字信号的干扰。这种矛盾在实现多功能集成芯片时更为突出。在设计中对每个设计环节进行充分的仿真实验,通过电路元件尺寸、位置和取值的精确控制实现多功能模块的集成设计。

5)可靠性提高资源需求

高可靠性往往意味着较高的处理及存储资源的消耗,为提高可靠性可能涉及的冗余设计、安全处理模块、低电压保护、敏感数据备份、可靠通信协议等都对节点的软硬件能力提出很高的要求,要在保证可靠性的同时,不提高软硬件成本,需要对与可靠性有关的信息进行全面了解,并通过规划模型设计指导硬件设计过程,缓解可靠性与资源限制之间的矛盾。

6)其他不可忽视的问题

其他影响无线传感器网络的产业化因素还包括:低成本高精度的时间同步机制、有效的带宽限制、昂贵的硬件产品成本、不同应用子网的信道相互干扰、与传统网络或系统的融合、大规模网络的测试及调试、无线通信牌照问题(小功率)等。随着无线传感器网络应用的逐步深入,以上问题必须加以细致的解决。

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