通過使日常對象能夠以無線方式進行通信，我們可以自動化數據交換并創造新的效率，從而對生活和組織產生積極影響。
物聯網的基礎是無線傳感器技術，它允許我們在很短的時間內收集有關周圍環境的信息，而無需人工操作。無線傳感器可配置為測量從空氣溫度到振動的各種變量?？偟膩碚f，市場上有許多不同類型的無線傳感器。
無線傳感器可自動進行數據交換并創造新的效率，對生活和組織產生積極影響。單擊“推文”
許多無線網絡包含數百甚至數千個無線傳感器。這些設備已經廣泛應用于各個領域，包括零售，農業，城市規劃，安全和供應鏈管理。
無線傳感器做什么？
無線傳感器收集有關當地條件的數據，并與其他強大的組件或平臺共享結果，以便進一步處傳感器通常分布在大的地理區域，并被編程為與中央集線器，網關和服務器通信。
無線傳感器的一個主要優點是它們需要低水平的維護和少量的功率。在需要更換電池或充電之前，傳感器可以支持物聯網應用多年。
在構建無線網絡時，開發人員面臨的最大問題之一是如何在現場安排無線傳感器。傳感器或“節點”必須以支持網絡開發人員的總體目標的方式分發。
無線傳感器如何聯網？
無線傳感器的兩種最常見的安排是星形和網狀拓撲。
“網格”拓撲描述了傳感器連接到盡可能多的其他附近節點的網絡。結果，數據可以從一個節點“跳”到下一個節點，而不必遵循某些路由或傳感器層次結構。因此，連接問題對網絡性能的危害較小，因為數據可能需要多條路徑才能到達處理組件。由于新傳感器只需要連接到現有節點，因此網狀拓撲也很容易擴展。
在缺點方面，網狀拓撲結構成本高且難以維護。創建和管理有很多連接，隨著網絡的發展變得越來越具有挑戰性。
“星形”拓撲描述了每個傳感器直接連接到中央網關或集線器的網絡。這些集線器獲取傳感器信息并將其傳輸到其他應用程序進行處理。在這些布置中，節點不直接彼此通信。
與網狀網絡相比，星形網絡更具成本效益，因為需要更少的連接。然而，由于任何新傳感器必須連接具有容量限制的中央集線器，因此擴展網絡更加困難。
過去無線傳感器如何通信？
有幾種可用的無線標準可以支持傳感器網絡。
直到最近，蜂窩技術才是廣域網（WAN）連接最常用的選擇。然而，蜂窩技術昂貴并且消耗大量能量，這不太適合于諸如無線傳感器的遠程低功率設備。
在蜂窩技術之外，WiFi，藍牙低功耗（BLE）和Zigbee也可以支持無線傳感器網絡。這些標準也屬于“傳統無線解決方案”類別，但具有獨特的優點和缺點。
WiFi（“無線保真”）是當今商業辦公室和家庭中使用最廣泛的無線技術之一。WiFi使用2.4GHz和5GHz ISM頻段。由于WiFi如此普遍，因此利用現有網絡進行無線傳感器使用相對容易。
然而，WiFi信號難以穿透墻壁，這對于遠程應用來說是不利的。另外，WiFi網絡由本地路由器管理，本地路由器可能不總是具有用于更新傳感器密鑰的直接用戶界面。
BLE是一種低功耗協議，不同于傳統的藍牙技術。BLE使用2.4GHz頻段傳輸少量信息。無線標準的使用成本低于WiFi;但是，在通過墻壁或長距離發送數據時存在同樣的問題。此外，BLE易受信號干擾，因為許多其他設備和標準使用2.4GHz頻段。
Zigbee是一種無線標準，它依靠網狀網絡來支持單個網絡中的大量節點（> 65k）。Zigbee最適合不需要太多帶寬的無線傳感器網絡。
Zigbee的一個缺點是必須始終打開一些傳感器才能共享信息以進行處理。因此，Zigbee消耗的能源總量超過了當今的領先標準。
什么通信標準管理無線傳感器？
雖然傳統的無線標準是有效的，但已經出現了一種對無線傳感器網絡更有效的新課程。低功耗廣域網（LPWAN）正在成長為遠程數據傳輸的首選技術。LPWAN可以支持數十億個傳感器，并將大量用于物聯網應用。
LPWAN與傳統標準相比具有多項優勢。首先，它們從設備消耗更少的功率，因為它們以更低的比特率傳輸信息。只需一次充電，傳感器就可以在LPWAN上存活數年。LPWAN還可以支持廣闊地理區域的傳感器，因為數據可以長距離傳輸。
從成本角度來看，與其他方法相比，在LPWAN上部署無線傳感器的成本更低。由于數據速率非常低，因此硬件要求不那么強烈。
使用LPWAN有幾個缺點。LPWAN不適合涉及大數據包的應用程序。需要傳輸更多數據的傳感器網絡應使用更高容量的蜂窩或短距離WiFi，BLE和Zigbee網絡。此外，LPWAN使用未經許可的無線電頻率，從干擾的角度來看，這可能更難以管理。
今天無線傳感器的主要LPWAN是什么？
用于無線傳感器的三個主要LPWAN是LoRa，SigFox和NB-IoT。
LoRa（“長距離”）是一種被廣泛接受的標準，它使用啁啾擴頻調制方案在很長的距離上傳輸數據。LoRa是LoRaWAN的基礎，LoRaWAN是一種可通過網關或LoRaWAN網絡提供商連接無線傳感器的公共層規范。LoRaWAN具有比Sigfox更高的帶寬，并且可以通過噪聲更大的環境更有效地傳輸數據包。
使用LoRaWAN，數據通過網關和網絡服務器之間的加密消息發送。服務器對最終發送到最終應用程序的數據進行身份驗證和解密。用戶可以通過LoRaWAN直接向無線傳感器發送消息以重新配置設備。
LoRaWAN傳感器根據傳感器發送和接收消息的能力分為三組。A類設備保持睡眠模式，直到它們有東西要傳輸。這些傳感器可以隨時發送上行鏈路消息，這使得它們在無線傳感器和執行器網絡（WSAN）中特別有用。
B類傳感器具有用于設備從服務器接收下行鏈路消息的調度窗口。C類設備維護消息的開放接收窗口，除非它們需要傳輸信息。因此，C傳感器實現低延遲通信，但比其他類別的傳感器消耗更多能量。
對于所有這些LoRaWAN傳感器類型，網絡開發人員必須具有適當的網關硬件來接收數據并將信息傳遞到服務器。
SigFox使用超窄帶傳輸將無線傳感器直接連接到基站。該標準覆蓋超過55個國家，并且可以支持美國每個子頻段超過100個頻道，速度為600 bps。但是，數據包限制為12個字節，標準不允許消息ACK。SigFox用戶按設備付費以及每天發送的上行鏈路和下行鏈路消息的數量。
NB-IoT使用現有的蜂窩塔基礎設施為低功率設備提供廣泛的覆蓋。該標準使用窄帶保護帶來避免干擾，可以很好地穿透室內環境。在2018年，T-Mobile通過其4G網絡增加了NB-IoT覆蓋。
什么使有效的無線傳感器網絡？
精心設計的無線傳感器網絡有幾個關鍵特性。
首先，節點應該易于在網絡中定位。當開發人員知道在哪里可以找到所有設備時，傳感器維護（例如更換電池和更新組件）要容易得多。
其次，傳感器網絡應該能夠承受節點故障而不會造成廣泛的中斷。拓撲在網絡處理連接問題方面發揮著重要作用。那些部署無線傳感器網絡的人必須選擇能夠承受組件故障的拓撲結構。
第三，網絡應該易于擴展。開發人員必須能夠有效地發展其無線傳感器網絡，而無需投入大量資金進行擴展。
最后，在設計網絡時考慮功耗非常重要。使用的無線傳感器應與物聯網應用的數據需求保持一致。否則，網絡管理員可能會花費大量時間和資金進行持續維護和更換。
今天如何使用無線傳感器？
目前，有許多關于如何在各種行業和應用中使用無線傳感器技術的實際例子。
安全部門已經在很多方面采用了無線傳感器技術。借助無線傳感器，組織可以監控其場所，識別可疑活動并跟蹤有價值的資產。銀行可以將無線按鈕轉換為員工的緊急按鈕，零售商可以在每個建筑物接入點上安裝無線窗口傳感器。房主還可以使用無線空氣傳感器來檢測空氣中的有害氣體，例如一氧化碳。
在公用事業管理方面，無線傳感器有助于自動化關鍵系統之間的通信并緩解未來的問題。例如，漏水傳感器可以安裝在墻壁上，以檢測管道故障或可能在冬季爆裂的管道。無線繩索傳感器用于服務器機房和數據中心，以檢測計算機硬件附近是否存在水。
無線傳感器也支持災難管理工作。在德克薩斯州，無線傳感器安裝在橋梁上，可以檢測到超過某個閾值的水位，從而表明該區域可能發生洪水泛濫。無線振動傳感器正在具有大型機械的工業工廠中使用，以在設備發生故障之前預測它們。
在醫療保健領域，無線傳感器正在幫助護理團隊實時監控患者。無線按鈕在高級護理設施中用作PERS設備。濕度傳感器正在幫助醫院設施管理人員為患者保持健康的環境條件。
零售商和雜貨店正在地板上使用無線傳感器，以幫助員工為客戶創造積極的體驗。無線推送傳感器正安裝在洗手間中，因此購物者可以指示何時需要清潔。無線空調設備正在幫助超市同時監控冰箱和非冷藏商品。
物聯商城表示，這些只是無線傳感器網絡如何以積極的方式創造新的效率和影響生活的幾個例子。隨著物聯網領域的不斷發展，人們期待看到更多創新的傳感器應用，永遠改變現代工業。
