在工业测量领域，通常需要长时间、大范围、多通道的数据测量系统。在现场环境监测领域，由于环境条件的特殊情况，监测系统往往由于电源、长距离布线等因素而难以有效部署。无线传感器网络由于其功耗低、自组织路由、无布线等特点，特别适用于工业领域的现场测量。
本文将介绍一个部署在中国南部沿海城市的无线传感器网络案例，经过少量修改后可以满足许多工业测量的需要。
城市有大量的山地地貌，城市居民人口众多，要求土地保持较高的利用率，因此大量的建筑和道路位于山区附近。该地区的降雨量全年都很高，特别是在每年夏天的梅雨季节。雨水侵蚀后，不稳定的山地地貌容易滑坡，对居民的生命财产安全构成巨大威胁。
当地有关部门试图部署多套有线监测网络来监测和预警山体滑坡。然而，由于监测区往往是人迹罕至的山区，道路不足、野外布线和电源供应有限，有线系统难以部署。此外，有线方法通常采用就近部署Datalogger采集数据的方式，需要专人定期到监控点下载数据，系统无法获得实时数据，灵活性差。
在与地理监测专家地理监测专家的沟通和实地考察，Crossbow基于无线传感器网络的山体滑坡监测提出了全套无线解决方案。
基本测量原理
山体滑坡的监测主要依靠液位传感器和倾角传感器两种传感器。多个孔洞沿山势垂直设置，如图1所示。液位传感器将部署在每个孔的下端，并在不同的深度部署几个倾角传感器。由于该地区的滑坡现象主要是由雨水侵蚀引起的，地下水位深度是识别滑坡风险的第一个指标。该数据由部署在孔洞底部的液位传感器收集，并由无线网络发送。
山的运动状况可以通过倾角传感器进行监测。山通常由多层土壤或岩石组成。由于不同层次的物理组成和侵蚀程度不同，其运动速度也不同。部署在不同深度的倾角传感器会返回不同的倾角数据，如图2所示。在无线网络获取每个倾角传感器的数据后，专业人员可以通过数据集成来判断滑坡的趋势和强度，并判断其威胁。
系统整体架构如图3所示，Crossbow本项目的产品包括新产品Mote节点IRIS、MDA300数据采集板，Stargate基站;MoteWorksTM软件环境包括Xmesh协议栈(IEEE802.15.4兼容)、Xserver中间件及MoteWeb可视化管理平台。
通过传感器节点检测到的数据Xmesh无线多跳自组网络传输到基站，或通过中继Mote传输到基站。Mote由处理器和RF芯片组成，体积小，所以叫尘埃(Mote)。基站用于通信无线传感器网络和现有网络IP网关设备。
通过基站将这些数据传输到中央服务器Xserver中间件分析后，用户可以通过IT监控系统应用软件；同时，数据接口与客户的原始信息管理系统完全兼容，用户可以通过灵活地将新的传感器数据添加到原始信息管理系统中IP实时监控物理世界信息。
在实际部署中，Crossbow采用分层网络架构。无线传感器节点在每个目标监测区域形成一个子网络，子网络中的节点依赖于Xmesh无线多跳自组织协议，通过多跳将数据传Stargate基站。数据预处理后，基站通过GPRS如图4所示，网络将数据远程发送回中心服务器。
每个目标监测区域由10~20个节点组成(根据具体情况进行调整)，整个项目由几个监测区组成Crossbow的Xserver中间件服务器功能强大，系统灵活可调(包括子网数和网络节点数)。相邻节点之间的距离约为20~100m，数据采集间隔也可由中央服务器灵活控制，旱季可调整为每24小时采集和传输一次数据，节约能源，避免大量冗余数据。在雨季危险期，采集间隔可密集至2分钟，以确保实时监控和预警功能。
系统支持双向数据传输，所有数据收集到基站，连接到上层IT系统集成数据，便于管理和查询。
传感器节点
每个传感器节点包括液位传感器和倾角传感器元件IRIS无线传感器网络节点MDA300数据采集板和电池组。
MDA300提供8个ADC通道，8个数字通道，I2C接口用于外接各种传感器。倾角传感器的电压输出为0~5V，通过MDA300预留的电阻分压网络很容易接收MDA300提供的0~2.5V ADC接口。液位传感器为4~20mA电流输出，通过外部电池组模拟理想的电压源，然后使用电阻分压网络124赘电阻可达4~20mA转换为ADC0~2可采集.5V电压信号。
MDA300配有液位传感器通道和6个倾角传感器通道。
中继Mote
中继Mote硬件结构和Mote只是没有连接传感器。与普通Mote不同，中继Mote不是电池供电，而是有线供电，始终保持在工作状态，保证整个网络的通信效率。中继Mote来自节点的未来数据通过节点Mesh网络传输到基站。当一个Mote其他与故障有关的故障Mote路由将自动重新选择。在这个Mote故障排除后，将重新添加Mesh继续在网络上工作。
基站
基站由一个Stargate网关和一个Mote组成。Stargate网关包含Intel PXA255主处理器、Intel SA1111协处理器、64MB RAM、32MB FLASH以及51针接口，PCMCIA接口、CF接口。