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无线传感器网络在实时监测危险化学物品运输中的应用摘要：对危险品的监视和跟踪使水路运输危险货物时的安全性有了很大的改善。在本文中，我们提出了一个完整的监测和跟踪系统，该系统能够在检查危险品船舶的位置和实时状态的同时，确定货舱的情况。该系统应用的是电池供电的环境传感器（温度，湿度，压力，气体浓度和液位），这些传感器通过一个基于ZigBee的无线传感器网络进行连接。此方法在保证灵活性的同时，又具有易于部署和低功耗的优点。收集到的数据通过GPRS连接，从船舶发送到一个固定的服务器。GPS定位系统是通过导航系统来进行集成的，这保证了当GPS信号微弱或暂时失去时，依然能够进行精确的位置估计。当危险货物的船舶开始泄漏，系统可以根据当时的情况制定一个方案来解决事故。提出的解决方案已经部署在实际环境中，并且展开了一些性能评估试验。关键字：无线传感器网络；实时监测；GRPS；GPS；危险货物传感器引言每天无数的卡车、轮船和火车都在运送大量的危险品。一些调查显示，在危险物品运输方面，事故发生的频率正在增加[1,2]。例如，针对在20世纪初到2004年7月发生的1932起事故做出调查，结果表明，78%的事故发生在过去的20年中，37%的事故发生在过去的十年中。并且大多数事故发生在发达国家。事故分为四中不同的类型：泄露、爆炸、火灾、瓦斯烟雾。然而，18%的事故不属于这四种类型。根据已知的四种类型，分析结果表明，泄露是最常见的事故类型，占事故总数的78%；其次是火灾，占14%；最后是气体云，只占6%[3]。当用船舶来运送危险货物（如易燃液体，放射性物质或化学废弃物）时，运输的安全性是关键的问题。而对载有危险货物船只的监控是非常有必要的，这样可以避免船员以及河流在运输过程中的安全威胁。对货舱内相关参数（如温度，气体浓度）的实时监测是非常重要的，只有这样，才能检测并且防止由水路运输本身造成的更危险的情况的发生。另一方面，也可以通过卫星定位（如GPS）来跟踪船只，例如恶劣的天气状况会带来的潜在安全威胁。此外，由惯性传感器所提供的信息可以很方便的用来整合以及完善来自GPS装置的位置信息，并且可以用来监测船只的机械状态。所有这些特性可以用来构建一个完整的对携带危险品的船舶和货车的监控和跟踪系统。监控系统还必须有其特殊的灵活性和可靠性。事实上，系统组成单元必须分布在船体的不同部位；为了避免布线带来的相关问题，这里必须采用无线网络和电池供电组件。随着系统自配置的可能性的出现，为了提高系统的灵活性，通信基础设施的选择以及合适的策略是必要的，同时也要考虑相关有限功耗的主要问题。ZigBee标准是基于IEEE802.15.4标准的，已经被设计用于一些应用环境中，如家庭和工业自动化，环境监测，医疗设备的支持等等。它提供了一个完整的网络体系架构的无线传感器网络[4]。它的设计是集中在低数据速率、低能耗，这样以保证电池供电设备的最长使用寿命[5]。本文提出了一个完整的货船监控系统的模型。它通过一个ZigBee无线传感器网络，将多个对环境监测的传感器连接到一个中心处理单元中。导航装置是利用两个GPS接收器和一个导航系统（NS）来工作的，它集成为一个ZigBee网络的节点。最后，GPRS链路能够保证无线覆盖几乎无处不在，从而建立了一个通向远程服务器的可靠的通信通道。系统的原形已经部署在测试船只上，本文给出了一些实验的结果。本文的构成如下：第二节从硬件角度提出系统概述；第三节描述了不同的设备以及硬件设计；第四节讨论了在服务器上，ZigBee网络内的通信以及互联网的软件的设计，并介绍了一些实验结果；最后，第五节介绍了得到的结论以及未来的发展趋势。系统概述ZigBee网络ZigBee是一个近些年才被开发出来的，低功耗的无线通信协议。它可以有多个传感器节点，这些节点可以将传感器的数据发送到路由器上，再由路由器传递到汇聚节点（网关）。汇聚节点连接到互联网或者中间设备的过程是允许程序访问其他数据库的。在通信网络中，节点是一种活跃的电子设备，它能够连接到网络，并且能够通过通信信道发送、接收或者转发信息。节点是一个连接点，这些连接点分为两种一种是再分配点，另一种是通信端点（一些终端设备）。ZigBee系统可以连接多个传感器，如温度，湿度，光线，震动等，从而形成一个小的网络，这个网络每个协调器最多有255个节点。RFIDRFID是一个使用电子标签存储数据的数据收集技术。标签，也称为转发器，是由一个RFID芯片连接到天线的。在kHz, MHz, and GHz 的范围内进行传输时，标签可以由电池供电或者由阅读器的射频波驱动。而条形码必须是靠近并且在扫描仪的视线范围内进行读取；RFID标签不要求对准视线，并且可以嵌入在包中。根据不同的标签和他的应用，他可以在不同距离上进行阅读。此外，在传送带上面滚动的贴有