1.1測控系統(tǒng)的概念

第一章測為根底，以傳輸途徑，以處理為手段，以掌握為目的的閉環(huán)系統(tǒng)。由四個局部構成：〔傳感技術、檢測技術〕〔人工智能、模式識別〕〔有線、無線通信及網(wǎng)絡技術〕信息掌握局部：掌握信息〔現(xiàn)代掌握技術〕測控系統(tǒng)的根本特點設備軟件化：簡化硬件、縮小體積、降低功耗、提高牢靠性。過程智能化：以計算技術和人工智能為核心。高度敏捷性：實現(xiàn)組態(tài)化、標準化、分布式。高度實時性：采集、傳輸、處理、掌握高速化。高度可視性：圖形編程、三維技術、虛擬現(xiàn)實。測控一體化：測量、掌握、治理。二、測控系統(tǒng)的分類和組成〔ppt圖10頁〕1.檢測系統(tǒng)號的檢測、處理、記錄和顯示為目的的系統(tǒng)。掌握系統(tǒng)以通用計算機或嵌入式計算系統(tǒng)為核心，單純以實現(xiàn)掌握為目的的系統(tǒng)。測控系統(tǒng)為目的的系統(tǒng)局域分布式測控系統(tǒng)測、傳輸、處理和掌握為目的的系統(tǒng)廣域分布式測控系統(tǒng)測、傳輸、處理和掌握為目的的系統(tǒng)四、測控技術的進展方向微型化：向微機電系統(tǒng)方向進展網(wǎng)絡化：向無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)方向進展智能化：向人工智能化方向進展測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化有線測控網(wǎng)絡工業(yè)總線、局域網(wǎng)絡、廣域網(wǎng)無線測控網(wǎng)絡ADhoc自組織網(wǎng)絡、傳感網(wǎng)混合測控網(wǎng)絡物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)MEMS器件的封裝要求

其次章封裝應對傳感器芯片供給一個或多個環(huán)境通路(接口)；封裝給傳感器帶來的應力要盡可能的??；封裝與封裝材料不應對應用環(huán)境造成不良影響；封裝應保護傳感器及其電子器件免遭不利環(huán)境的影響；封裝必需供給與外界的通道。MEMS的爭論領域爭論可以分為理論根底、技術根底〔有內(nèi)容〕以及應用領域3個主要組成局部。應用領域微傳感器、微致動器是構成微機電系統(tǒng)的根底。1微傳感器微傳感器是MEMS最重要的組成局部。2.微致動器電子式能量轉換器之一，其功能是將電能轉換成物理量。微致動器主要種類有:微機電、微開關、微諧振器、微閥門和微泵等。微執(zhí)行器的驅動力主要有靜電、壓力、電磁和熱。MEMS的設計技術是嚴密結合在一起的，是一種自上而下的方法。微系統(tǒng)的設計技術主要是設計方法的爭論，其中計算機關心設計〔CAD〕是微系統(tǒng)設計的主要工具。MEMS的測量技術涉及幾何量、力學量、電磁量、光學量和聲學量的檢測。MEMS用材料性能測試；包括MEMS用構造與功能材料性能的測試，應爭論的方向包括：評估方法懷標準，功能材料專項性能測試技術，關鍵功能材料性能測試儀器與手段。MEMS產(chǎn)品加工過程參數(shù)測試；械特性測試技術，外表膜構造與性能測試技術。MEMS芯片根本功能測試。學特性測試技術、微機械構造分析技術等專用測試技術。MEMS的加工〔及后面思考題〕制作MEMS的技術主要有三種。器，再利用小機器制造出微機器的方法；其次種是以美國為代表的利用化學腐蝕或集成電路工藝技術對硅材料進展加工，形成硅基MEMS器件；第三種是以德國為代表的LIGA(LIGA 是德文Lithograpie－光刻、)X射線光刻技術，通過電鑄成型和鑄塑形成深層微構造的方法。MEMSLIGALIGA技術也是一種比較重MEMS加工技術。2.1.9MEMS進展的趨勢爭論方向多樣化加工工藝多樣化系統(tǒng)單片集成化MEMS器件芯片制造與封裝統(tǒng)一考慮件，比較脆弱，在封裝前不利于運輸?！?〕一般商業(yè)應用低性能MEMS器件與高性能特別用途如航空、航天、軍事用MEMS器件并存思考題簡述MEMS的含義與特征。MEMS的含義微型機械〔Micromachine,〕或稱微型機電系統(tǒng)〔MicroElectro-MechanicalSystems,美國慣用詞〕或微型系統(tǒng)〔Microsystems,歐洲慣用詞。MEMSMicroElectroMechanicalSystems的縮寫。即微機電系統(tǒng),它是在微電子技術的根底上進展起來的，融合了硅微加工、LIGA技術和周密機械加掌握的電路。它是指可以批量制作的集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理1nm～10mm.加在MEMS中:微傳感器是將外部的力、熱、聲、光、化學等信息轉化,并傳給處理電路;,并對微執(zhí)行器發(fā)出指令;微執(zhí)行器依據(jù)指令對外部發(fā)生動作。MEMS的特征MEMS的制作主要基于兩大技術：IC技術和微機械加工技術。與傳統(tǒng)的微電子和機械加工技術相比，MEMS技術具有以下幾個顯著的特點：微型化MEMS技術已經(jīng)到達微米乃至亞微米量級，利用MEMS技術制作的器件具集成化IC一起集成為更簡單的微系統(tǒng)。以硅為根本材料量與鐵相當，密度同鋁，僅為鋼的三分之一，熱傳導率接近銅和鎢。生產(chǎn)本錢低在一個硅片上可同時制作出成千上萬的微型部件或MEMS，制作本錢大幅度下降，有利于批量生產(chǎn)。MEMS加工技術MEMS與微電子系統(tǒng)比較，區(qū)分在于其包含有微傳感器、微執(zhí)行器、微作用MEMS的加工技術微機械加工技術和非硅基微機械加工技術。1硅基微機械加工技術工、復合微機械加工。LIGA加工技術最大優(yōu)勢(2)用材廣泛(3)由于承受微復制技術，可降低本錢，進展批量生產(chǎn)。激光微機械加工技術ME．MS加工技術進展的方向。紫外線厚膠腐蝕技術；MEMS封裝特點雖然MEMSMEMS不受外部環(huán)境的干擾和腐蝕破壞；而對于MEMS封裝來說，除了要具備以上功能以外，更重要的是MEMS器件要和測試環(huán)境之間形成一個接觸界面而獵取非電信號，有承受各方面環(huán)境影響的力量MEMS封裝方法〔有圖〕晶片級封裝方法單芯片封裝方法①倒裝片封裝裝在一起②微球柵陳設(ILBGA)球柵陳設封裝是利用球狀焊盤作為連接點進展外表安裝的芯片封裝技術。多芯片模塊與微系統(tǒng)封裝方法第三章所謂無線網(wǎng)絡，就是利用無線電波作為信息傳輸?shù)拿浇闃嫵傻臒o線局域網(wǎng)〔WLA，什么是傳感器網(wǎng)絡WSN-WirelessSensorNetworks根底信息處理技術1成，通過無線通信方式形成一個多跳的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)。2：并公布給觀看者。傳感器網(wǎng)絡的三個根本要素：傳感器，感知對象，觀看者傳感器網(wǎng)絡的根本功能傳統(tǒng)感知方法傳感器接近感知對象傳感器僅產(chǎn)生數(shù)據(jù)流傳感器無計算力量現(xiàn)代感知方法傳感器網(wǎng)絡掩蓋感知對象區(qū)域每個傳感器完成其接近感知對象的觀測多傳感器協(xié)同完成感知區(qū)域的大觀測任務傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡構造sink-會聚點sensornode傳感器節(jié)點sensorfield監(jiān)測區(qū)域傳感器節(jié)點功能：采集、處理、掌握和通信等網(wǎng)絡功能：兼顧節(jié)點和路由器資源受限：存儲、計算、通信、能量Sink節(jié)點功能：連接傳感器網(wǎng)絡與Internet等外部網(wǎng)絡，實現(xiàn)兩種協(xié)議棧之特點：連續(xù)供電、功能強、數(shù)量少等現(xiàn)代微型傳感器感知力量＋計算力量＋通信力量體積小能耗小傳感器節(jié)點傳感器模塊：信息采集、數(shù)據(jù)轉換處理器模塊：掌握、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡協(xié)議無線通訊模塊：無線通信，交換掌握信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)傳感器網(wǎng)絡的特點大規(guī)模網(wǎng)絡：地理區(qū)域大；部署密集提高信噪比；提高監(jiān)測精度；增加容錯性；削減盲區(qū)自組織網(wǎng)絡：不確定性；拓撲構造變化資源受限：計算、存儲、通訊、能量動態(tài)拓撲：節(jié)點故障；通訊故障；移動性；節(jié)點參加牢靠網(wǎng)絡：適應環(huán)境條件；魯棒性、容錯性應用相關：沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺以數(shù)據(jù)為中心電源能量有限通信力量有限計算和存儲力量有限adhoc的不同〔圖可能選擇〕WSN結點數(shù)量更為浩大多數(shù)節(jié)點為靜止節(jié)點分布更為密集能量約束結點更簡潔出錯拓撲構造變化頻繁Adhoc幾十至上百個節(jié)點局域網(wǎng)節(jié)點全移動構造變化〔移動〕能量可連續(xù)供給點到點通信通信力量有限〔1到10〕節(jié)點帶寬窄，而且常常變化而且常常變化多源、多跳是主要通信方式多個傳感器節(jié)點向一個目標傳送信息節(jié)點移動、斷接頻繁在移動網(wǎng)絡中，節(jié)點移動頻繁節(jié)點間通信的斷接頻繁，導致通信失敗.境的影響,因此傳感器可能會長時間脫離網(wǎng)絡,離線工作電源能量有限傳感器的電源能量極其有限由于電源能量的緣由常常失效或廢棄電源能量約束是傳感器網(wǎng)絡應用的障礙現(xiàn)有電源部件不能滿足傳感器網(wǎng)絡的需要傳感器傳輸信息比執(zhí)行計算更消耗電能13000條計算指令計算力量有限力量傳感器數(shù)量大、分布范圍廣甚至更多傳感器網(wǎng)絡可以分布在很大區(qū)域，也可以分布在險惡環(huán)境下護大規(guī)模分布式觸發(fā)器很多傳感器網(wǎng)絡需要對感知對象進展掌握〔如溫度掌握〕傳感器需要配備回控裝置和掌握軟件感知數(shù)據(jù)流無限傳感器網(wǎng)絡每個傳感器都產(chǎn)生無限的流式數(shù)據(jù)，并具有實時性數(shù)據(jù)流以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡不是通常的網(wǎng)絡用戶感興趣的是數(shù)據(jù)而不是網(wǎng)絡和傳感器硬件傳感器網(wǎng)絡不是以地址為中心的傳感器網(wǎng)絡的協(xié)議棧〔1〕能源治理平臺：治理傳感器節(jié)點如何使用能量；移動治理平臺：跟蹤它的鄰居；任務治理平臺：傳感器網(wǎng)絡物理層〔1〕傳輸媒體建議承受ISM〔工業(yè)、科學和醫(yī)學〕頻段短距離的無線低功率通信最適合傳感器網(wǎng)絡紅外不需要許可證，抗干擾要求收發(fā)雙方在視線之內(nèi)光不排解用光作為通信媒體傳感器網(wǎng)絡物理層〔2〕頻率選擇，載頻發(fā)生，信號檢測，調(diào)制，數(shù)據(jù)加密信號傳播傳播信號需要的最小發(fā)送功率和傳輸距離d的n次〔 比，2<=n<4.為了減小傳輸距離，傳感器網(wǎng)絡承受多跳〔multihop〕通信方式傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議的功能〔1〕功能無線信道的使用 建立傳感器網(wǎng)絡的根底構造考慮因素節(jié)約能量可擴展性目前普遍認為這三個方面的重要性依次遞減WSN路由協(xié)議〔1〕已有網(wǎng)絡－adhoc、蜂窩主要目標－通信效勞質量帶寬利用率傳感器網(wǎng)絡主要目標－高效使用能源延長網(wǎng)絡系統(tǒng)的生存期特點〔2〕基于局部拓撲信息數(shù)據(jù)為中心〔不知道目的節(jié)點的編號，甚至向哪個區(qū)域〕要求協(xié)議簡潔|開銷小|節(jié)約能量/均衡消耗〕可擴展性〔網(wǎng)絡范圍/節(jié)點密度〕節(jié)點變化|拓撲變化〕快速收斂性能量感知路由〔3〕能量路由/能量多路徑路由查詢路由(DD)/謠傳路由地理路由GPRS/GEAR/GEM/邊界定位路由牢靠路由ReInform/SPEED/多路徑路由WSN傳輸層〔1〕能是必要的目前關于傳感器網(wǎng)絡傳輸層機制和協(xié)議的建議很少存在的問題硬件的限制〔例如有限的電能和存儲量〕使傳感器節(jié)點不能像Internet中的效勞器那樣存儲大量的數(shù)據(jù)TCP的應答方式開銷太大UDPInternet和衛(wèi)星網(wǎng)絡中使用TCP/UDP協(xié)議一種TCP分段〔TCPsplitting〕的方法可能使傳感器網(wǎng)絡和其它網(wǎng)絡〔如WSN應用層應用層協(xié)議還處于探究階段三種可能的應用層協(xié)議傳感器治理協(xié)議Sensormanagementprotocol(SMP)任務安排和數(shù)據(jù)通告協(xié)議taskassignmentanddataadvertisementprotocol(TADAP)傳感器詢問和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議Sensorqueryanddatadisseminationprotocol(SQDDP)WSN時間同步〔1〕定位是傳感器網(wǎng)絡的根本功能泛在網(wǎng)的概念

第四章〔2〕泛在網(wǎng)UbiquitousNetwork人與物、物與物之間按需進展的信息獵取、傳遞、存儲、認知、決策、使用等效勞，網(wǎng)絡具有超強的環(huán)境感知、內(nèi)容感知及其智能性，為個人和社會供給泛在的、無所不含的信息效勞和應用。簡言之:人與物之間協(xié)同和泛在信息效勞和應用，協(xié)同和泛在是其核心。幾種網(wǎng)的區(qū)分泛在網(wǎng)〔UbiquitousNetwork〕是指基于個人和社會的需求，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間按需進展物聯(lián)網(wǎng)〔InternetofThings〕各種信息傳感設備〔如傳感器、RFID、二維碼、短距離無線通信技術、移動通信模塊等，通過網(wǎng)絡設施實現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實現(xiàn)廣域或大范圍的人與物、物與物之間信息交換需求的互聯(lián)。傳感器網(wǎng)〔SensorNetwork〕是指利用各種傳感器〔收集光、電、溫度、濕度、壓力等信息〕加上中低,是由多個具有有線/無線通信與或小范圍物與物之間的信息交換。無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)的關系三種網(wǎng)的爭論進展普適計算的概念普適計算又稱普存計算、普及計算〔英文叫pervasivecomputing或者Ubiquitouscomputing〕普適計算概念強調(diào)和環(huán)境融為一體的計算，而計算機本身則從人們的視線裡消逝。