2 系統(tǒng)組網(wǎng)方案
2．1 無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)
    本系統(tǒng)的無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)示意圖如圖2所示。該無線局域網(wǎng)由智能接入網(wǎng)關(guān)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼以及監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)三級(jí)設(shè)備組成。一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼與多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)之間為星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，多個(gè)中繼之間將形成MESH網(wǎng)絡(luò)，其中智能接入網(wǎng)關(guān)以GPRS通訊方式實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的接入。該系統(tǒng)具有兩層網(wǎng)絡(luò)，即下層的星型網(wǎng)絡(luò)和上層的MESH網(wǎng)絡(luò)。

2．2 系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)模
    借用蜂窩覆蓋中的計(jì)算方法，可以保守計(jì)算系統(tǒng)的組網(wǎng)規(guī)模。假設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼的穩(wěn)定覆蓋半徑為50 m，那么覆蓋一個(gè)500～600 m半徑的圓形區(qū)域需要169～217個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼，每個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼可以接入64個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，組網(wǎng)可以達(dá)到萬點(diǎn)級(jí)規(guī)模。
2．3 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析
    同樣，根據(jù)蜂窩覆蓋的方法可進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼部署，500～600 m半徑的圓形區(qū)域的全覆蓋所形成的MESH網(wǎng)絡(luò)深度小于等于8，每個(gè)無線中繼的鄰居同級(jí)節(jié)點(diǎn)小于等于6，每個(gè)無線中繼的數(shù)據(jù)傳輸速率保守設(shè)計(jì)為100 Kb／s，那么，通過計(jì)算，以每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為50 B，實(shí)時(shí)性要求為5 min計(jì)算，該系統(tǒng)最多可以支持1 562個(gè)點(diǎn)同時(shí)發(fā)生濃度過高告警。

3 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)
    本系統(tǒng)可以附帶無線溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、無線可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、一氧化碳濃度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)體積小巧，并可以任意擺放；可設(shè)定溫濕度、可燃?xì)怏w濃度、一氧化碳濃度的閾值，超過閾值則自動(dòng)報(bào)警；節(jié)點(diǎn)超低功耗設(shè)計(jì)，并可自動(dòng)負(fù)載均衡，內(nèi)置高性能鋰亞電池，可連續(xù)工作5年以上。
    系統(tǒng)中的無線中繼、網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以即插即用，無需布線施工，維護(hù)成本低：可自動(dòng)組網(wǎng)、自維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)連接可視，全天候穩(wěn)定運(yùn)行，無需人工干涉；整個(gè)系統(tǒng)具有良好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，可隨意增加和減少采集終端數(shù)量，同一網(wǎng)絡(luò)中可支持上千個(gè)終端節(jié)點(diǎn)；系統(tǒng)中的上位機(jī)軟件可以按分鐘設(shè)定信息采集時(shí)間間隔，能保證及時(shí)準(zhǔn)確的記錄、分析數(shù)據(jù)，而且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；采集終端組成的無線網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立工作，無需繳納任何信息費(fèi)。
3．1 無線溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)
   圖3所示是無線溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)物圖。該節(jié)點(diǎn)可以定時(shí)采集溫度、濕度，通過自組織WSN無線網(wǎng)絡(luò)，將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯聚到無線網(wǎng)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的溫度、濕度的監(jiān)測(cè)。

    無線溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)如下：
    無線頻段為433 MHz；無線發(fā)射功率為20 dBm；無線傳輸速率為115 kb／s：無線傳輸距離(Free air)為300 m；天線傳輸阻抗為50 Ω；天線接口為SMA；供電方式為鋰電池；功耗為小于等于10 mW。
    功能特性：
    測(cè)量范圍：溫度為-40～120℃，濕度為0～99％RH；測(cè)量精度：溫度為±0．4℃，濕度為±3％RH。
    傳感器特性：
    傳感器類型為1路溫度、1路濕度；接口數(shù)量為2路；外形尺寸為95 mm×71 mm×53 mm；封裝材料為ABS；工作溫度為-10～50℃；工作濕度為0～99％RH。
3．2 無線可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)
    圖4所示是無線可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)LTS420的實(shí)物圖。該節(jié)點(diǎn)具有自身報(bào)警特點(diǎn)，可以滿足一般家庭目前使用的天然氣、煤氣、CO等監(jiān)測(cè)工作；產(chǎn)品內(nèi)還具無線傳輸模塊，可對(duì)數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行采集，與無線智能接入網(wǎng)關(guān)共同組成MESH無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可通過無線自組網(wǎng)方式將采集的數(shù)據(jù)匯集到網(wǎng)關(guān)。

    無線可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)LTS420的技術(shù)指標(biāo)如下：
    無線頻段為433 MHz；無線發(fā)射功率為20 dBm；無線傳輸速率為250 kb／s；無線傳輸距離(Free air)為150～250 m；天線傳輸阻抗為50 Ω：天線接口為SMA；供電方式為外接電源；工作電壓為220 V AC；功耗為正常監(jiān)視小于等于4．0 W，報(bào)警狀態(tài)小于等于5．0 W。
    監(jiān)測(cè)功能如下：
    報(bào)警方式：現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警；
    報(bào)警響度：>70 dB；
    報(bào)警濃度：天然氣報(bào)警濃度大于500 ppm，液化石油氣報(bào)警濃度大干500 ppm，一氧化碳報(bào)警濃度大于50 ppm；
    響應(yīng)時(shí)間：0～30 min；
    傳感器類型：1路天然氣濃度，1路液化石油氣濃度，1路一氧化碳濃度；
    接口數(shù)量：3路；
    防護(hù)等級(jí)：IP65；
    外形尺寸：120mm×72mm×42mm；
    封裝材料：ABS；
    工作溫度：-10～50℃；
    工作濕度：0～90％RH。
3．3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼
    圖5所示為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼LTS821實(shí)物圖。在無線通訊范圍內(nèi)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼LTS821在上電后可立即加入網(wǎng)絡(luò)，建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆酚陕窂剑和瑫r(shí)匯集無線傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)信息，并通過自組織的2．4 GHz MESH網(wǎng)絡(luò)上傳至無線網(wǎng)關(guān)。因此，該節(jié)點(diǎn)可以配合無線傳感器節(jié)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用到各種需要監(jiān)測(cè)的場(chǎng)所。該中繼節(jié)點(diǎn)的主要技術(shù)參數(shù)如下：

    無線頻段為24GHz／433MHz；無線發(fā)射功率為10～17 dBm；無線傳輸速率為250 kb／s；天線傳輸阻抗為50Ω；天線接口為SMA；電源為外接電源；電壓為220 V；電流小于300 mA；工作溫度為-20～70℃；工作濕度為5％～95％RH；外形尺寸為152 mm×86 mm×42 mm；外殼材質(zhì)為鋁材。
3．4 智能接入網(wǎng)關(guān)
    圖6所示是系統(tǒng)中的智能接入網(wǎng)關(guān)。智能接入網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的關(guān)鍵設(shè)備，融合了多種有線及無線的通訊技術(shù)和接口技術(shù)，通過它可實(shí)現(xiàn)各種終端設(shè)備的合法接入，并實(shí)現(xiàn)不同類型數(shù)據(jù)的聚合、處理、分發(fā)功能。智能接入網(wǎng)關(guān)可廣泛應(yīng)用于城市管理、安全管控、應(yīng)用管理、節(jié)能減排、工業(yè)監(jiān)控、交通、物流等領(lǐng)域。