大家好，感谢邀请，今天来为大家分享一下分布式无线网性能监测系统的问题，以及和无线测温与光纤测温的比较的一些困惑，大家要是还不太明白的话，也没有关系，因为接下来将为大家分享，希望可以帮助到大家，解决大家的问题，下面就开始吧！
一、什么是烟雾监测报警系统解决什么样的问题
要：介绍了一种车载烟雾报警系统的设计方案，包含一个带触摸屏液晶的主机和多个分布式安装的探测器，通过RS485总线连接。方案采用半导体气体传感器实现，灵敏度高、成本低、寿命长，通过基准电压自动标定、自动校正和测量值温度补偿，解决了半导体气体传感器漂移和受温度影响大的问题，实现了烟雾的可靠检测，为汽车火灾早期预警提供了可靠保障，具有较强的实用性。
关键词：半导体气体传感器；RS485；自动校正；自动标定；温度补偿
近年来，汽车火灾事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成了巨大的损失，教训是深刻的，目前汽车火灾事故已经成为媒体舆论的焦点，社会各界对此广泛关注。特别是城市公交车和长途大巴车由于采用空调系统使得人们处于一个相对封闭的环境，给火灾处理和人员逃离都带来了很多的不便，控制火灾的发生和先期的预警就显得尤为重要。因此，抓好火灾预防必须借助于高科技防火灾产品在其汽车领域上的运用，将其灾情早期发现并控制消灭在隐患萌芽中。
对于火灾烟雾方面的监测，通常主要采用烟雾传感器与温度传感器，其中烟雾传感器主要有离子式、光电式和气敏式等几类。它们的工作原理就决定了其监测方式只有在火灾达到一定程度后才能进行报警工作，而且存在对部分特殊火焰的燃烧无法识别的现象，这种监测的方式是无法对于早期发生的火灾进行报警的，其监测也是不全面的，如果待火灾达到一定程度报警，势必无形中给财产与生命安全造成更大损失。
近年来,随着气体传感技术的发展，气体传感器和传统火灾探测器相结合的探测技术，已广泛应用于汽车火灾烟雾探测领域。在火灾过程中，几乎每种物质均要产生不充分燃烧的CO和烟雾，特别是阴燃阶段的火灾更是如此，由火灾孕育到剧烈燃烧CO和烟雾经历由无到有，由小到大，然后逐渐减小的规律性变化过程，而且CO和烟雾比空气密度小，更容易更早漂浮实现早期预警。因此检测CO和烟雾适合于火灾早期探测，这对于较早的时间捕捉到火灾发生信息非常重要。
半导体气体传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件组织发生变化而制成的，它的优点是成本低廉、制作简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感度低；它的缺点是对气体选择性差、输出非线性、稳定性不理想，适用于单点或少量检测点报警，不适合于定量检测使用。对于汽车使用环境来说，是比较合适的一种气体传感器，但是在使用中要解决稳定性不够的问题。
整个车载烟雾报警系统分为两个部分：安装于驾驶员侧的主机和分布安装在车厢各处的探测器，主机和探测器通过RS485总线连接在一起。其安装分布如图1所示。
车载报警器主机用于轮询探测器状态并根据读取数据在液晶屏上显示个探测器的状态，如果探测器未连接，相应探测器状态显示灰色，如果状态正常显示绿色，如果超出报警值则根据超出程度显示黄色或红色。
车载报警器主机系统组成如图2所示。
车载报警器探测器用于检测烟雾浓度，并根据烟雾浓度确定当前是否存在火灾隐患，根据烟雾浓度把当前状态判断为正常、轻度污染或者重度污染。其系统组成入图3所示。
图中，电源电路采用开关降压芯片XL2596把汽车电源12 V或24 V转换成5 V供探测器其他电路使用；风扇为5 V直流风扇，用于构成将车箱内气体吸入探测器内部进行检测，提供比自然扩散型结构更快的检测速度；半导体气体传感器经过比较郑州炜盛公司的MP503、MP801、MP901、日本费加罗公司的TGS2602、TGS2602在使用中的稳定性、稳定时间、信号灵敏度，最终选择了MP801，可以在开机2 min内达到稳定，且灵敏度较高、稳定性不错；温度传感器使用热敏电阻检测半导体气体传感器工作环境温度，然后单片机通过算法进行温度补偿；LED只是电路采用红绿双色LED，可以实现绿色、橙色和红色3种状态的显示；RS485转换电路实现和主机的总线连接。
车载烟雾探测器使用MP801半导体传感器进行烟雾检测。其基本电路如图4所示。
图中，传感器MP801的1脚和4脚之间为加热体，额定工作电压5 V，用于保证2、3脚之间的检测体的正常工作。刚上电时，检测体的阻值很小，导致输出电压VR比较大，需要经过一段时间的预热以后，检测体的阻值才会稳定下来，此时VR输出一个稳定的值，这个值才可以作为基准电压来进行烟雾的判断。
在程序设计中，考虑到了上电预热稳定的过程，其自动标定基准电压的流程如图5所示。
当车厢内有烟雾时，传感器检测体阻值下降，VR输出电压上升，通过比较测量到的VR电压值和基准电压比较就可以判断得到当前车厢内烟雾的状态。但是，在实际使用中，半导体传感器存在着漂移的现象。在没有烟雾的状态下，传感器检测体的阻值也会发生缓慢变化，如果时间足够长，则这种漂移会足够大，从而导致判断的错误。所以在使用中必须对基准电压进行自动校正。基准电压自动校正算法如下：
1）每10 s计算VR输出平均电压，并和基准电压比较。如果差值小于限值，则进入步骤2；如果差值大于限值，则计时清零，返回步骤1。
2)和上一次测量平均值比较，如果差值小于限值，则进入步骤3；如果差值大于限值，则计时清零，返回步骤1。
3)计时值加1，如果计时值达到设定值，则保存新的基准电压，并清零计时值，返回步骤1。
半导体气体传感器的性能受温度的影响比较大，所以在使用时需要根据温度对测量电压值进行补偿。传感器输出电压温度补偿曲线如图6所示。
实际制作的样机，经过使用检验，能够满足实际使用的需要，灵敏度较高，稳定性满足要求，能可靠地进行烟雾检测，实现火灾的早期预警。
[1] MP801气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.
[2] MP901气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.
[3] MP503气体传感器数据手册.郑州炜盛电子科技有限公司.
[4] TGS2603用于异味与空气污染物检测的气体传感器.深圳市新世联科技有限公司.
[5] DC80480F070_1000_0T数据手册 V1.0.广州大彩光电科技有限公司.
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第01期第81页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。
二、无线传感器网络故障的诊断技术
随着社会的发展与不断进步，无线传感器网络得到广泛应用，但是由于无线传感器节点的能量具有制约性，导致无线传感器网络的运用环境比较脆弱，下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络故障的诊断技术，欢迎参考阅读，希望对大家有所帮助，想了解更多相关信息请持续关注我们应届毕业生培训网。
无线传感器网络是由大量传感器节点组成的，因为传感器节点廉价和微型的特点，促使无线传感器网络对节点的利用率非常高，尤其是在无线传感网络的监测区域，在自组织方式的参与下，以互相协作的形式完成无线传感器的监测任务，所以其应用的前景也是非常广阔的，但是传感器节点的工作能力是有限的，难免会发生系统故障。
无线传感器网络故障诊断的性能评价指标是以无线传感器的网络特点和网络应用为基础制定的，其标准主要体现在诊断精度、特殊环境诊断精度、能效性以及诊断时间四个方面。
诊断精度。无线传感器故障诊断精度是诊断机制对故障最直接的评价方式，特别是在网络安全性较高的环境中，如果不能保障故障诊断的精确度则会导致传感器网络系统出现安全漏洞，同时意味着此故障诊断精度的失效，诊断精度主要是以一次过程为故障诊断的依据，分析被诊断的节点状态与实际节点状态的相符程度，诊断精度中故障误报率和故障识别率为评价故障的两个指标。
特殊环境诊断精度，无线传感器网络在特殊环境中的应用是有特定的诊断精度的，例如自然灾害、人为破坏等特殊环境因素，由于故障的节点在网络中的分布不均匀，可能会出现故障区域节点的过分疏散或者是节点的过分密集等现象，普通的诊断精度是不适应的，所以只能采取特殊环境的诊断精度对故障进行评价。
能效性。受无线传感器网络能量供应方面的影响，能效性成为故障诊断评价机制中需要最先考虑的问题，能效性比较强的故障诊断机制可以促进网络使用寿命的延长，以便保障传感器网络监测、计算方面能量的持续供应，与能效性有直接关系的因素有数据通信、处理和采集三方面。
诊断时间。无线传感器网络投入使用后，如需进行故障诊断需要对传感器中节点与节点之间的关系进行协作性判断，主要是因为节点呈现激活状态的数量比较多，如果节点出现联系性的故障一定会对无线传感器网络造成巨大的能耗压力，所以节点故障诊断的时间不宜过长。
无线传感器网络故障主要来源于传感器的节点，主要表现在四个模块上，分别为能量电池供应模块、无线网络通信模块、传感处理模块和传感器模块，基于无线传感器网络的运行和使用，其组成元件、部件会出现各种各样的问题，如干扰通信、线路老化、电能耗损以及接线松动等等，引发无线传感器网络发生故障。
节点级别的故障主要是发生在传感器网络的节点处，大部分故障主要是传感器的节点本身出现了问题，其又可分为节点软故障和节点硬故障，软故障是指节点在不影响无线传感器网络运行的前提下发生故障，只有对数据进行传送和测量时，可瞬间影响通信的故障;硬故障是指对节点本身以及对传感器网络造成的直接损害，例如节点本身损坏、电源布置不合理或电源能量不足都会造成无线传感器网络故障。
网络级别的故障是指无线传感器的节点本身是正常的，但是在节点与节点之间的传输、协作方面上出现制约性问题，导致网络连接异常、通信受阻、信息丢失、IP偏差、非法入侵等等，此故障的出现是直接作用于网络的，其故障的表现极其明显，而且故障出现的速度非常快，影响范围比较广，属于无线网络传感器网络中相对较为敏感的故障。
无线传感器网络功能级别的故障对于整体网络都是存在影响的，如出现功能级别的故障会造成网络中汇集点不能正常接收和收集网络中运行的全部信息，引起功能级别故障的原因主要有传感器节点的重启、死亡和失效，链接线路故障以及路由装置故障等。
数据级别的故障是指传感器节点表现正常，但是传达了错误的数据信息，致使网络形成错误的数据感知，数据级别故障的隐蔽性比较强，只有经过精细的检测才可发现传感器节点传递了错误的感知数据，因为即使节点感知数据传递错误，但是其本身的表现形式是没有任何问题的，因此无形中降低了无限传感器网络的运行性能，而且会错误的引导网络管理员检查维修。
无线传感器网络故障诊断主要是针对其投入使用的期间，通过对网络传递的信息进行分析，判断无线传感器网络是否发生故障，根据故障发生的状态检测导致故障发生的基本根源，无线传感器网络故障的诊断是一项复杂而又系统的工程项目，基于其所处的环境以及自身运行的特点决定了故障诊断的难度，为降低诊断的难度，一般情况在进行故障诊断时需要以传感器各个节点日常的测量数据为主，以节点数据传输的附加信息为辅，促进故障诊断的效率。
无线传感器网络故障诊断的指标为传感器高质量的服务和能量的有效保护，而故障诊断策略的衡量指标主要有错误警报率和检测率，其中错误报警率反馈的是无效警报在诊断报告总警报中的占据比例，错误报警率较低即可说明此次诊断结果具有较高的可信度;检测率反馈的是被检测出的故障在网络总故障中占据的比例，与错误报告率相反，检测率越高则说明诊断策略的有效性比较高，目前对无线传感器网络故障诊断技术的`研究主要以传感器的故障、场景类型为中心，对传感器节点的功能、读数故障进行探讨，分析无线传感器网络故障的诊断技术。
3.1传感器节点读数故障的诊断技术
节点读数故障的诊断技术主要是针对无线传感器网络中错误的测量数据，错误数据产生的情况主要有外界环境干扰导致网络受到安全攻击、节点部件的损坏等等，针对节点读数故障提出以下诊断技术。(1)WMFDS诊断技术。此技术主要是对传感器节点与节点之间的数据进行空间相关性的测量，越临近的节点其测量结果的相似性越大，所以只能通过正常读数的空间关系，根据此理论提出WMFDS诊断方法，主要是对两节点之间的故障率、分布密度进行分析，判断节点是否出现问题，此方法还可对相邻的节点进行加权处理，但是此方法只可以用于具有空间相关性的节点读数上。
(2)FIND诊断技术。此技术利用无线传感器节点在监控区域具有可持续性监测的特点，感知网络的突然事件，此节点的数据读取可反馈事件发生点到节点相对应的距离，传感器节点的信号强度与距离是呈现相反关系的，即相对距离越大，节点信号强度越弱，节点信号的强弱变化被称为单调变化特性，所以节点的单调特性是反馈节点出现读数故障的判断标准，比如故障节点会表现出与相对距离单调特性相反的现象。
(3)CSN诊断技术。此诊断技术是有一定局限性的，主要是以移动设备为检测对象，利用加速器得出节点的地震运动，故障节点的读数会存在阈值，此阈值与实际历史差距比较大，通过计算机分析节点比例，如出现较高阈值则说明此节点出现了一定的问题。
3.2传感器节点网络故障的诊断技术
传感器节点网络故障主要表现在链路受环境因素的影响导致网络可靠性降低等现象，针对传感器节点网络故障提出的诊断技术主要有以下三种：
(1)网络软件调试法。在传感器的节点中采取调试代理，利用软件的调试命令，对节点处的网络状态进行分析，收集节点网络数据，确定节点网络故障的来源。
(2)特定模型推断法。特定模型推断法主要包括两种，分布式和集中式的方法。分布式的诊断技术是针对网络中的所有节点，利用从局部到整体的决策方法，分布式诊断技术的代表方法有LD2和TinyD2，最终通过节点网络的整合，得出诊断报告;集中式的诊断技术是在网络节点处植入小型探测器，以便对经过节点的应用数据进行分类、分组，但是探测器对得到信息的分析能力是非常有限的，所以需要感知系统的参与，以此为基础进行节点网络故障的细化诊断。
(3)无声故障诊断技术。此诊断技术在三种技术中是具有一定特殊性的，其可对无经验故障进行有效诊断，例如AD诊断技术，即是比较典型的代表，通过对节点各类型诊断信息之间相关性图表的变化，发现网络中存在的隐藏故障，即无声故障，此技术可提高故障诊断的准确率，同时降低了故障出现的频率。
综上所述，利用无线传感器故障诊断技术诊断无线传感器网络中出现的问题，并对其进行及时有效的处理，一方面可以提高无线传感器网络的运用效率，另一方面提高了无线传感器网络的使用率，所以无线传感器网络的正常运行在一定程度上促进我国经济效益和社会效益的发展和提高。
综上所述，无线传感器网络在世界范围内的关注度是比较高的，其渗透多项科学技术，例如无线通信技术、传感器技术以及信息处理技术等等，无线传感器的研究不论是在经济效益上还是在社会效益上，都是具有极其重要的意义的，无线传感器有效的网络故障诊断技术一方面可以提高无线传感器的利用效率，另一方面对能源节约具有一定的实际价值。
三、无线测温与光纤测温的比较
1、一、感温光纤主机因其自身独特的优点，被广泛应用于变电站的温度监测中
2、感温光纤主机可以实现对主设备的温度监测，通常采用带有外护套的光纤电缆作为主变压器室火情监视报警系统，采用热塑料外护套的光纤电缆进行“零距离”实时监测变压器的套管、GIS穿墙管及导线连接处的温度。它可以对开关柜内易发热部位实时进行监测，将其同开关柜体的通风系统配合使用，可以使柜内的温度始终保持在允许的范围内;将光纤缠绕在柜体内电缆接头上、断路器小车的一次插头隔弧罩上或静触头热缩套上，可以实时监测其温度，在演变成事故之前，及早发现并采取措施。
3、二、感温光纤主机可以通过对电力电缆的运行状态进行在线监测
4、感温光纤主机实时掌握整条线路的运行状态，有效监测电缆在不同负载下的发热状态，提高对电缆的管理水平;可以对电缆沟内的火情进行监测与报警，识别电力电缆的局部过热点，提前发现电缆故障并预警，预防事故的发生;可以优化输配电的资本，根据温度可以确定电缆的负荷变化，合理地配置负荷，扩大现有电缆的容量，增加电缆的工作寿命;可以发现电缆运行过程中的外力破坏。
5、开关柜内的电缆接头，10KV、35KV高压开关柜中动静触头及电气设备的连接头由于长期运行，可靠性和接触性会变差，是易出故障的薄弱环节。其原因主要是这些部位接触不良、接触电阻较大，在大电流情况下热功率很大，从而造成过热，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定程度，便会造成严重故障，破坏供电的安全可靠。分布式光纤测温系统可以将光纤缠绕在接头上，实时监测其温度，在演变成事故前，及早发现并采取处理措施。对于发电机绕组、变压器等体积比较大的重要部件，可将光纤缠绕在其表面，增加了测量该区域的光纤长度，提高了测量的准确性，并在温度曲线中能快速地找到高温故障点。
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