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摘要：无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统。它具有在各种复杂环境下传递数据的能力，可以完美实现对施工现场的实时监测，而不会因为其复杂环境受到影响。
关键词：WSN、无线传感网络、数据采集、实时监测
一、背景介绍
现有的应用在建筑施工现场的环境监测装置，大多采用有线的数据传输形式，在施工现场需要架设很多数据传输电缆，存在抗干扰能力低，不能满足施工建筑现场实时监控的要求。本文采用的WSN无线传感技术组成数据传输网络，可以在建筑施工现场任何位置不受线缆铺设带来的制约，在塔吊、楼宇等重点关注位置设置传感器采集装置；通过有效合理的无线传感网络布局，实现在有限的输出功率下对整个监控区域的全覆盖，同时引入GPRS无线数据传输技术，真正实现对建筑施工现场各种环境参数的实时监控，为建筑施工项目安全顺利的进行提供数据保证。
二、关键技术内容
该系统由数据集中设备和数据采集设备组成。
数据集中设备包含MCU最小系统、电源系统、WSN无线传感节点模块、GPGS/GSM通信模块等组成；数据采集设备包含MCU最小系统、电源系统、RS-232/485数据采集电路、WSN无线传感节点模块。
数据集中设备采用主动采集的形式，STM32作为数据处理核心，按照时序要求，通过WSN无线传感节点读取数据采集设备采集到的传感器数字量信息，并将读取到的传感器数字量信息写入GPGS/GSM通信模块的数据缓存区，通过GPRS通信链路与云平台进行数据交互。
图1 数据集中传输系统流程图
（1）MCU最小系统
设备使用STM32芯片作为中央处理器，按照一定的时序以及采集周期，通过RS-232/485数据接口，读取传感器数据参数，将接收的传感器数据参数写入无线传感节点的数据缓存区；另一方面通过与无线传感节点的串行总线接口，接收无线传感节点发送的数据与控制指令。
（2）电源系统
首先，该电源系统采用12-28V输入，变压为5V，然后将电源分为两路，一路使用三个二极管，进行降压至4V左右，给SIM800C供电，另一路变压为3.3V，给单片机及其外围电路供电。
（3）WSN无线传感节点模块
该模块采用无线传感网络技术（WSN）,无线传感网络技术是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者的。
（4）GPRS/GSM通信模块
设备采用GPRS/GSM通信模块，该模块负责将MCU的信息通过2G网络发送到云平台，以及将云平台的信息传输给MCU。实现数据与云平台的交互共享。
（5）RS-232串行数据采集接口电路/ RS-485串行数据采集接口电路
RS-232串行数据采集接口电路主要将TTL电平与RS232相互转换，使MCU与外围传感器通信正常。RS-485串行数据采集接口电路主要将TTL电平与RS485进行相互转换，使MCU与外围传感器通信正常。
综上所述，该数据集中传输系统的硬件流程图如（图1）：
三、实际效果分析
基于WSN无线传感技术的数据集中传输系统，能解决以下建筑工地环境数据实时监测的问题：
（1）建筑施工现场温度、湿度环境参数的采集，并将数据通过无线传感网络进行数据传输。
（2）施工楼宇的水表、电表参数的采集，节省了人工抄表的成本，并可以实时监控水表与电表的状态参数。如（图2）所示：
图2 黄金国际广场项目水电量统计
该系统由于采用WSN无线传感节点进行无线网络组网形式，最远传输距离3km，通过对数据集中设备的合理布局，可以实现被监测现场的全覆盖，避免人工抄表的不及时性，同时大大节省了传输线缆的铺设节省了大量的人力物力成本，提高的数据传输的实时性，数据准确性。
四、总结
基于WSN无线传感技术的数据集中采集系统的应用可以节省大量线缆，节省大量人力物力，提高数据采集效率及准确率。并且该系统可靠性高，布设简单，维护方便，不受地形因素的影响。
参考文献
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论文作者:王明绅 刘世涛,王帅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：数据论文; 传感器论文; 系统论文; 节点论文; 数据采集论文; 模块论文; 数据传输论文; 《防护工程》2018年第29期论文;