3 WSN的網(wǎng)絡(luò)支持
路由協(xié)議解決的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，是WSN的核心技術(shù)之一。WSN的路由協(xié)議與傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)不同，WSN要求網(wǎng)絡(luò)在使用有限的硬件資源和能量的前提下完成數(shù)據(jù)的采集功能，由于無線信道的不穩(wěn)定性，節(jié)點的移動和失效以及工廠環(huán)境等綜合因素的影響，WSN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時可能發(fā)生變化，而且變化的趨勢是隨機的，再加上網(wǎng)絡(luò)中存在大量的數(shù)據(jù)冗余，所以設(shè)計一款適合WSN的路由協(xié)議非常必要。針對核動力設(shè)備的特殊要求，采納一種實時性很高的路由算法TEEN。TEEN是一種分層結(jié)構(gòu)路由協(xié)議，該思想下網(wǎng)絡(luò)通常劃分為簇，每個簇由一個簇頭和多個簇成員組成。簇頭節(jié)點負(fù)責(zé)簇內(nèi)成員的管理，并且完成簇內(nèi)信息的收集和融合操作，同時還負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。TEEN網(wǎng)絡(luò)簡化結(jié)構(gòu)(可以建立更多的分簇)如圖7所示，由于事先已經(jīng)確定了雙電源系統(tǒng)的個數(shù)以及位置，所以選擇靠近基站的雙電源系統(tǒng)作為路由的簇頭，簇頭確定好了以后，簇頭節(jié)點通過廣播告知整個網(wǎng)絡(luò)自己成為簇頭的事實，網(wǎng)絡(luò)中的非簇頭節(jié)點根據(jù)接受信號的強度決定從屬的簇，并通知相關(guān)的簇。簇頭通過TDMA方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)度，還向簇內(nèi)成員廣播有關(guān)數(shù)據(jù)的硬閾值(Hard Threshold，HT)和軟閾值(SoftThreshold，ST)兩個參數(shù)。硬閾值是開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹拖薅龋涢撝祫t規(guī)定被檢測數(shù)據(jù)的變動范圍。在簇的穩(wěn)定階段，節(jié)點通過傳感器不斷地感知其周圍環(huán)境。當(dāng)節(jié)點首次檢測到數(shù)據(jù)到達(dá)硬閾值，便打開收發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，同時將該檢測值存人節(jié)點保存為監(jiān)測值(Sensed Value，SV)。節(jié)點再次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時要滿足兩個條件：當(dāng)前的檢測值大于硬閾值；當(dāng)前的檢測值與SV的差異等于或大于軟閾值。只要節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，變量SV便置為當(dāng)前的的檢測值。TEEN協(xié)議的優(yōu)點是實時性比較高；通過設(shè)置硬閾值和軟閾值兩個參數(shù)，TEEN能夠大大地減少數(shù)據(jù)傳送的次數(shù)；由于軟閾值可以改變，監(jiān)控者通過設(shè)置不同的軟閾值可以方便地平衡監(jiān)測準(zhǔn)確性與系統(tǒng)節(jié)能性兩項指標(biāo)；隨著簇首的變化，用戶可以根據(jù)需要重新設(shè)定兩個參數(shù)的值，從而控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇螖?shù)。但是TEEN不能對數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)的采集，不適合數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，為此在TEEN的基礎(chǔ)上再向數(shù)據(jù)采集節(jié)點廣播一個計數(shù)時間，這樣的話哪怕沒有達(dá)到所需要的一個閾值，只要計數(shù)時間一到，將無條件采集所需的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到在線監(jiān)測的目的。

4 試驗結(jié)果
設(shè)置系統(tǒng)的硬閾值為10℃，軟閾值為0，計數(shù)器計數(shù)時間為0．1 s，系統(tǒng)采集一次數(shù)據(jù)的時間為0．01 s。由于溫度采集數(shù)據(jù)量龐大，不一一列舉，用Matlab把試驗所采集的數(shù)據(jù)用曲線的形式標(biāo)記出來，如圖8所示，采集到的數(shù)據(jù)在10℃以下呈點狀分布；而超過10℃時，呈曲線分布；25～42℃之間與現(xiàn)場電子溫度計測得的溫度基本一致，而10～25℃之間出現(xiàn)了小偏差，原因可能為外界系統(tǒng)的干擾。

5 結(jié) 語
核電裝備監(jiān)測系統(tǒng)采用WSN，在滿足低功耗和系統(tǒng)可靠性的前提下，能夠?qū)囟葦?shù)據(jù)實現(xiàn)有效的采集。該系統(tǒng)成本低廉、布網(wǎng)方便，通過試驗表明，此系統(tǒng)完全能夠滿足工業(yè)的需要。在機電系統(tǒng)監(jiān)測、安全控制方面將會有很大的發(fā)展空間。在以后的研究中，重點研究數(shù)據(jù)的融合與機械震動信號的采集，并對采集信號進(jìn)行特征提取，以便對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。