李 薇

(张家口市地震局万全地震台,河北 张家口 075000)

0 引 言

随着后PC时代的到来，物联网技术成为全球关注的技术，它融合嵌入式技术、计算机技术、通信技术、微电子技术，成为研究的热点.物联网的应用领域十分广泛，涵盖人们生活的衣食住行，从衣服、食品、烟酒的电子标签溯源，到智能建筑、智能家居及车载网，到处都有物联网的影子.

短距离无线通信技术与传感器技术的结合，孕育了WSN技术，WSN技术逐渐成为物联网的核心技术.

1 无线传感器节点国外研究现状

(1)无线传感器节点的发展阶段

随着WSN的发展，无线传感器节点成为无线传感器领域的研究热点之一，其从最初的雏形逐步发展到如今的较为成熟的技术，无线传感器节点的发展经历了五个阶段[1]，如表1所示.

表1 无线传感器网络节点的发展阶段

(2)无线传感器节点设计的硬件平台

近些年来，多家研究机构根据自己的需要，已设计开发了各自的无线传感器网络节点平台，其中比较典型的硬件平台主要有如下几种[2].如表2所示.

(3)典型嵌入式操作系统

目前，已有多种适合开发无线传感器节点的操作系统，其中比较典型的有以下几种[3].如表3所示.

表2 典型硬件平台

表3 典型的嵌入式操作系统

2 国内外主流传感器节点

国外主流传感器节点主要有下述几种：加州大学伯克利分校研究的Smart dust，结合了MEMS技术和集成电路技术，具有光通信能力，使用太阳能电池供电，能够以尘埃的方式附着在别的物体上甚至浮动在空气中；加州大学伯克利分校研究的Mica系列节点，具有一定的可扩展性，用于WSN的研究，包括WeC、Renee、Mica、Mica2、Mica2dot和Spec等[4]；SUN公司推出的SUNSPOT节点，采用低功耗高性能处理器芯片，具有过充自我保护功能，能够扩展，连接不同的传感器[5].

国内开发的WSN节点主要有：宁波中科集团开发的GAINS系列节点，采用ATMEL公司的ATmegal28处理器，射频部分采用Chipcon公司的CCl000[6]；东南大学开发的传感器节点，采用Freescfle公司的ZigBee无线收发射频芯片MCl3192和Phi1ips公司的32位ARM芯片LPC2138[7]；北京交通大学研制的一种基于IPV6的无线传感器网络节点，采用ATMEL公司的ATmegal28处理器，射频部分采用CC2420，采用温度传感器LM61和光敏电阻[8].另外清华大学、北京邮电大学、上海交通大学、中国科技大学、中科院也开展了无线传感器节点的研究.纵观现有各种传感器节点，大部分的结构和组成相似，主要由传感器模块、处理器模块及无线通信模块组成[9].

(5)传感器节点的应用与研究趋势

目前，随着科学技术的不断发展进步，传感器节点的应用与研究出现以下几个趋势：

(1)节点通用性增强：随着节点所能集成的传感器种类的增加，其具有的功能以及所能适用的场景越来越多[10].

(2)节点无线通信能力增强：节点的通信距离、信号强度及信号的稳定性都有所提高[11].

(3)节点能耗降低、生命周期变长：目前大多数节点都增加了休眠机制，这样一来就减小了节点的功耗，同时随着环境能量的应用，节点的供电方式趋向多元化，因此节点的生命周期也随之加长[12].

3 结 论

本文对无线传感器节点的结构及硬件部分进行了设计和选型，采用TI CC2430设计实现了CC2430的驱动电路及其外围接口电路，并设计了SHT10、TSL2561的驱动电路，最后对节点进行了PCB布线.在以上电路和封装的基础上，进行了节点PCB设计，并进行了布线.经仿真测试节点功能正常.

参 考 文 献

[1]裴旭明.基于TinyOS的无线传感器网络节点设计[D].西安电子科技大学.2010:4～6

[2]郑洁霁.无线传感器网络节点的设计[D].电子科技大学,2010:3～5

[3]Yong Wang;Byrav Ramamurthy;Xukai Zou;Yuyan Xue.An efficient scheme for removing compromised sensor nodes from wireless sensor networks[J].International Journal of Communication Systems,2010,3(4):320～333

[4]Wenjing Guo;Wei Zhang;Routing between nodes and multiple gateways in Wireless Mesh Sensor Network[J],Journal of Circuits,Systems,and Computers,2011,20(8):1477

[5]徐永亮,华宇.无线传感器网络时间同步实验平台的研究[J].网络与通信,2008,31(2):127～132

[6]唐军辉.基于ZigBee协议的无线传感器网络节点设计[D].东北大学,2008:3～4

[7]冯立波,李永战.一种通用的无线传感器网络监控平台[J].仪表技术与传感器,2008,10(2):55～57

[8]董云鹏.无线传感器网络节点的设计与实现[D].北京交通大学,2008:3～5

[9]王培东,李强.无线传感器节点节能方法研究[J].网络与通信,2011,30(5):66～69

[10]SN Pakzad,GL Fenves,S Kim.Design and implementation of scalable wireless sensor network for structural monitoring[J].J.Infrastruct.Systs.14,89～101(March 2008)

[11]何鸿,刘枫.基于TinyOS 2.x无限传感器节点的节能策略研究[J].电脑知识与技术,2009,5(33):9382～9384