无线传感器网络的应用
Application of Wireless Sensor Network
——访麦克传感器股份有限公司副总经理梁志敏先生
——Interview with Mr. Liang Zhimin, the Vice General Manager of MICRO SENSOR CO., LTD.
文/曹江漫 刘筠 本刊编辑部
作为国内专业研发与生产传感器的排头兵，
麦克传感器股份有限公司（以下简称“麦克公司”）
一直秉承现代企业“积极、主动、开放、进取”的创新精神，紧随社会发展，关注技术前沿，在探索中不断前进。
2014年10月，麦克公司副总经理梁志敏先生曾接受本刊专访，
对于今后的研发重点，他谈到：“依据物联网的应用特点，我们已将数字化、无线传输技术、
网络平台技术的研发和制造作为未来发展的重点。
希望在多年经验积累的基础上，我们能够尽快开发出一套拥有独立自主产权的物联网应用软件平台，
为国内技术进步与行业发展尽自己的一份力量。”
时隔一年，麦克公司携无线数据监测与传输系统解决方案及设备亮相“第26届中国国际测量控制与仪器仪表展览会”，
这也预示着麦克公司已进入发展新阶段，在物联网领域谱写新的篇章。
此次展会，本刊再次对话梁志敏先生，感受无线传感器网络所带来的科技变革。
梁志敏（先生）
麦克传感器股份有限公司副总经理
IWM记者：
首先，能否谈下麦克公司将物联网应用作为未来发展的一个重点是出于哪几方面的原因？
梁志敏先生：
“物联网”并不是一个新兴概念，过去我们称之为“无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）”或“传感网”，是由部署在监测区域内的大量传感器以自组织和多跳的方式构成的，以协作方式感知、采集、传输和处理网络覆盖区域内监测对象信息的无线网络。它扩展了人们信息获取能力，将客观的物理信息同传输网络连在一起，为人们提供最直接、最有效、最真实的信息，广泛应用于工农业控制、环境检测、危险区域远程控制等领域。现在人们将其赋予了一个新的名称，即物联网（Internet of Things）。无论是国内提出的“互联网+”的发展目标，还是德国的“工业4.0”概念，其技术基础都是网络实体系统及物联网。物联网技术的最基本元件是传感器，将物理量处理成可计量、可监测、可控制的电信号，然后在这个基础上进行数据传输、数据处理、数据存储、数据共享等。因此，物联网技术的实现是围绕这些基本工作开展的。
通过无线传感器传输可以实现水文、管网、农业、水质、气象、油井、工业现场等监测，如果无线传感器网络足够大，就可以获取各种信息。目前的研究范围主要集中在工业领域和环境工程，未来还将扩展到人们的日常生活中，并与之息息相关。例如，使用温度传感器测量体温，使用压力传感器测量血压，这些信息可以传输到医疗机构的一个监控系统，保障老年人的生活，现在中国正在进入老龄化，这种技术将很快得到应用。这也是为什么国家把这项技术作为一个战略的方向来研究，因为不仅对促进工业自动化有积极作用，而且会提升人类的工作与生活质量。
因此，物联网是技术发展战略的一个方向，也是行业发展的一个方向，是时代进步的必然产物。麦克公司是研发与生产传感器的专业厂商，将物联网应用作为未来的一个发展重点，也是顺应社会发展的需求。
其实，麦克公司一直在致力于物联网技术的研发。举例来说，水电行业中，要监测水流的压力信号、流量信号、水位信号等，通过对这些数据进行检测汇总，判断环境状态以及机组运行状态，这些工作我们很早就已经开展，只是当时并没有“物联网”这一概念。传感器作为物联网感知层的基础设备，数字化、智能化已成为必然趋势，本世纪初，我们便开始了数字化传感器的研发和生产，如今，数字化产品已成为公司的主力销售产品。
IWM记者：
基于无线传感器网络结构，麦克公司研发出了基于GPRS无线数据监测与传输系统解决方案及设备，能否对该系统的工作原理作简要介绍？该系统具有哪些特点及功能？
梁志敏先生：
GPRS无线监测与传输系统由监测中心、通讯网络、数据采集现场三部分组成。该系统采用无线传感器网络结构，依托中国移动覆盖率广泛的GPRS网络将数据传输到云端服务器，工作人员可通过Web浏览和手机短信实时查询，实现数据的远程采集、配置，并保存监测数据至数据库，生成多种数据报表和曲线。无论用户身处何地，均可异地登陆进行查询，对于城市等公共网络良好的地区，还可以通过3G或4G网络实现图像或视频的传输。
基于GPRS无线数据监测与传输系统可实现以下功能：
◆ 地图显示，直观显示各监测点实时信息和地理位置；
◆ 用户管理，增删用户，权限修改；
◆ 动态显示各监测点的压力、水位等数据；
◆ 数据曲线自动生成，数据趋势直观明了；
◆ 超限告警，动态指示；
◆ 历史数据查询、下载，便于数据分析。
本系统通讯网络采用中国移动GPRS网络和INTERNET网络。具有以下特点：可靠性高，保证数据可靠传输。实时性高，GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输。监测范围广，GPRS网络全覆盖，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于数据采集点数量众多且地理位置分散，因此采用GPRS网络是其理想的选择。系统建设、运营成本低，免去了网络维护费用。通过GPRS网络还可实现对监测点设备进行远程控制，如：发送周期、阈值上下限等控制功能。数据平台虽然要与远在千里的数据中心进行双向通信，但只需与附近的中国移动基站通信即可。对于不能接入INTERNET的用户，可以直接通过手机发送短信命令至服务中心号码查询传感器数据。
系统借助于云端数据服务，适用于各级管理部门对压力、水位、温湿度等进行监测，有助于掌握本区域水资源现状、管网设备使用等情况，实现对应用现场的正确评价、合理调度及有效控制的目的。同时可根据不同用户的不同需求设计组合成个性化的监控与管理系统平台，也可为用户搭建专用服务器。
IWM记者：
目前，麦克公司的无线传感器网络都有哪些成功的应用案例？您如何看待无线传感器网络的应用前景及发展趋势？
梁志敏先生：
无线传感器网络应用广泛，对温度、压力、流量这三大物理量的监测，麦克公司都有涉及。
互联网可以实现人与人之间的信息共享，而物联网则能实现人与物、物与物之间的信息共享。例如，如果人们想了解某一个地区的温度或风速，通过传感器采集信息，利用无线网络将数据传输到云端服务器，通过浏览Web页面即可获取该地区的天气情况，实现信息共享。传感器采集的信息同图片信息、语言信息等所有信息一样，会处理成数字信息，物联网和互联网实现融合，这对于我们未来的生活、工作和社会的发展都会产生很大的影响，会使人们的生活、工作更高效、更稳定、更安全、更方便。
举例来说，如果城市的加油站可以进行液位无线传输，那么在中心控制站就可以了解到所有加油站的耗油情况，从而及时调度。防汛工程需要对江水的各个检测点进行水位监测，通过无线传输数据，在控制中心就可以了解到各地的水位水情，从而及时防汛。如果是有线传输，一旦意外受损，则会影响水位的正常监测。但对于无线网络而言，只要基站正常工作，就可以正常传输信号。例如，对于沙尘暴天气的预测，基于气象卫星和雷达，在沙源地布署传感器系统，就可对风速、风向以及扬沙量进行检测，可以更早的对沙尘天气做出预报和预警。
低功耗对于无线传输技术值得关注，基站长期工作需要电能支持，如果有太阳能或其他新能源利用就能保证它长期工作。现在还研发出更新的技术，可以把电磁能转换为电能作为无线网络的供给源。
目前无线传输的成本比较高，但随着应用越来越广泛，它的优势会逐渐发挥出来。人与物之间的信息会通过无线传输这座架桥梁相互建立联系起来。实现这项技术需要很多人员参与进来，这也会带动相关产业的发展，前景是非常乐观的。
IWM记者：
麦克公司的无线传感器网络系统中，数据采集现场具体应用到了哪些产品，其功能分别是什么？
梁志敏先生：
MPM6861Z型Zigbee无线变送器是一款电池供电、具有无线通讯功能的压力、液位、温度检测仪表。该产品应用领域是针对野外或配套供电环境不便的场合，如输油、输气、供暖、自来水等线路管网进行压力、液位、温度监测，通过自建的2.4GHz Zigbee无线网络实现信号远距离的无线远传。MPM6861G（W）智能无线压力（液位）变送器是一款低功耗、具有无线GPRS通信功能的智能仪表，实现数据的远端无线网络传输，在云端实现对数据的采集分析。
Earth 1000型GPRS DTU是一款工业级显示型四路传感器数据采集、无线传输的终端设备。可以按照设定间隔主动上报传感器数据，用户通过Web页面实现远程仪表配置和数据查询，所有数据自动保存至数据库。通过登录Web网页即可获取传感器数据，并实现对采集数据的统计、分析，形成报表和数据曲线，具有直观、正确、高效的特点。基于GPRS公网的广泛覆盖，并结合我们提供的各类传感器，可检测大区域范围内的众多监测点实时数据。
MS6000水情监测系统是生产调度管理系统的一个子系统，主要由生产调度中心、INTERNET网络服务器、Earth1000型GPRS DTU、采集传感器、电源设备，系统机箱等组成。同时对于现场无电源情况，将提供太阳能电源成套方案，包含太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器。
高度集成的一体机箱，体积小巧，防护等级达到IP65，受到环境和人为损害的几率极小，优良的制作工艺保证产品在各种环境中稳定可靠地运行，整个监测系统美观、防尘、防水、防雷击，彻底解决了野外环境恶劣、供电不便的难题，特别适用于水管网压力、高位水池液位、大范围环境参量检测、水文监测等。
IWM记者：
此次展会，麦克公司还有哪些产品亮相？除了物联网应用，是否有计划研发新产品或开拓新的应用领域？
梁志敏先生：
此次展会，我们还展出了压力敏感元件、智能开关、压阻式压力/液位变送器、智能控制器等其他产品。
年底将推出电磁流量计产品，这样麦克的产品线会涵盖压力、流量、温度——工业自动化检测的主要三大物理量。
我们正在研发多参量、集成化的传感器，例如监测压力、温度和差压三个参量，或者监测压力和温度两个参量。
另外，要提高数据传输的稳定性和可靠性。首先，传感器采集数据后，需要考虑如何将这些数据稳定、可靠地传输到云端服务器；其次，不同的数据处理控制要求不一样，存在差异，要开发软件系统解决不同应用环境下的数据处理。最后，还要解决主网的问题，因为现场环境复杂，有些环境对传感器干扰严重，要考虑怎样提升产品的抗干扰能力。
实际上，我们对新产品的研发是根据社会的需求规划的。因为企业最终目的是为社会服务，为社会提供价值，这样企业才会有更强的生命力。
IWM记者：
据了解，麦克公司日前被认定为国家法定压力计量授权检定机构，获得此认证需要哪些条件？未来可以开展哪些工作？
梁志敏先生：
法定计量检定机构保能够障我国计量单位制的统一和量值的准确可靠，为计量行政部门依法实施计量监督提供技术保证。依照《中华人民共和国计量法》《中华人民共和国计量法实施细则》和《计量授权管理办法》的有关规定，麦克公司可开展压力表、压力传感器和压力变送器计量检定、校准工作。授权项目：压力表、压力传感器、压力变送器；测量范围：-0.1MPa ~250MPa；准确度等级：0.05级及其以下（压力传感器、压力变送器）、1级及其以下（压力表）。
按照规定，申请授权必须具备以下条件：
1、计量标准、检测装置和配套设施必须与申请授权项目相适应，满足授权任务的要求；
2、工作环境能适应授权任务的需要，保证有关计量检定、测试工作的正常进行；
3、检定、测试人员必须适应授权任务的需要，掌握有关专业知识和计量检定、测试技术，并经考核合格；
4、具有保证计量检定、测试结果公正、准确的有关工作制度和管理制度。
麦克公司获得国家法定压力计量授权检定机构，提升了企业自身在计量标定的水平，因为只有人员、设备、技术、管理等各方面都满足要求，才能有资格获取授权。我们获得授权之后，就能够为其他公司提供计量检定、校准服务，为客户带来方便，同时把我们的提升分享给客户。
