無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)中的主要構(gòu)成部分，能收集各項(xiàng)活動(dòng)運(yùn)行中產(chǎn)生的信息，在社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域有很好應(yīng)用。本文主要圍繞無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景進(jìn)行了闡述。

　　首先，從路由協(xié)議方面著手進(jìn)行分析。路由協(xié)議主要用來(lái)對(duì)相應(yīng)的傳感器sink節(jié)點(diǎn)及傳感器間進(jìn)行路由的指導(dǎo)，從而保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)信息的有效傳遞，為相關(guān)決策的制定提供信息依據(jù)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)能耗較多，因此需要加大對(duì)能量節(jié)約的重視，只有滿足這一要求，才能保障傳感器網(wǎng)絡(luò)使用壽命。當(dāng)前有關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究主要加大了這一問(wèn)題的探討，在實(shí)際建設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，不能只關(guān)注節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，容易造成路由協(xié)議過(guò)于復(fù)雜。

　　其次，在節(jié)能降耗方面。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)分布較多，并且設(shè)置范圍較廣，要想保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，不能依靠定期更換電池來(lái)為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供能量的方法。另外，為了減少能量損耗，要盡可能減少冗余信息，避免能量在無(wú)用信息上應(yīng)用過(guò)多。

　　無(wú)線傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，它能應(yīng)用于軍事、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、健康護(hù)理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機(jī)械監(jiān)控、城市智能交通、空間探索、大型車(chē)間和倉(cāng)庫(kù)管理，以及機(jī)場(chǎng)、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。隨著傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)的深入研究和廣泛應(yīng)用，傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)將會(huì)逐漸深入人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域。

　?。?）在軍事應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用

　　據(jù)上海。羿歌所認(rèn)識(shí)，無(wú)線傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)具有可快速部署、可自組織、隱蔽性強(qiáng)和高容錯(cuò)性的特點(diǎn)，因此它非常適合在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。無(wú)線傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)對(duì)敵軍兵力和裝備的監(jiān)控、戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、目標(biāo)的定位、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估、核攻擊和生物化學(xué)攻擊的監(jiān)測(cè)和搜索等功能。通過(guò)飛機(jī)或炮彈直接將傳感器結(jié)點(diǎn)播撒到敵方陣地內(nèi)部，或在公共隔離帶部署傳感器網(wǎng)絡(luò)，能非常隱蔽和近距離地準(zhǔn)確收集戰(zhàn)場(chǎng)信息，迅速地獲取有利于作戰(zhàn)的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量的、隨機(jī)分布的節(jié)點(diǎn)組成，即使一部分傳感器節(jié)點(diǎn)被敵方破壞，剩下的節(jié)點(diǎn)依然能自組織地形成網(wǎng)絡(luò)。利用生物和化學(xué)傳感器，可以準(zhǔn)確探測(cè)生化武器的成分并及時(shí)提供信息，有利于正確防范和實(shí)施有效的反擊。傳感器網(wǎng)絡(luò)已成為軍事系統(tǒng)必不可少的部分，并且受到各國(guó)軍方的普遍重視。

　?。?）在環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

　　在環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環(huán)境和遷移狀況、無(wú)線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表監(jiān)測(cè)等，可用于行星探測(cè)、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測(cè)等。還可以通過(guò)跟蹤鳥(niǎo)類(lèi)、小型動(dòng)物和昆蟲(chóng)進(jìn)行種群復(fù)雜度的研究等?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)數(shù)種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預(yù)測(cè)山洪爆發(fā)描述生態(tài)多樣性，從而進(jìn)行動(dòng)物棲息地生態(tài)監(jiān)測(cè)。

　?。?）在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理中的應(yīng)用

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理方面也會(huì)有很多應(yīng)用，例如，監(jiān)測(cè)人體的各種生理數(shù)據(jù)，跟蹤和監(jiān)控醫(yī)院中醫(yī)生和患者的行動(dòng)，以及醫(yī)院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器結(jié)點(diǎn)，例如心率和血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，醫(yī)生就可以隨時(shí)了解被監(jiān)護(hù)病人的病情，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)能夠迅速搶救。

　?。?）在信息家電設(shè)備中的應(yīng)用

　　在家電和家具中嵌入傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環(huán)境。利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程遙控，也可以通過(guò)圖像傳感設(shè)備隨時(shí)監(jiān)控家庭安全情況。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以建立智能幼兒園，監(jiān)測(cè)兒童的早期教育環(huán)境，以及跟蹤兒童的活動(dòng)軌跡。

　?。?）在建筑物狀態(tài)監(jiān)控中的應(yīng)用

　　建筑物狀態(tài)監(jiān)控是指利用傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)控建筑物的安全狀態(tài)。由于建筑物不斷進(jìn)行修補(bǔ)，可能會(huì)存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動(dòng)可能不會(huì)帶來(lái)看得見(jiàn)的損壞，但是也許會(huì)在支柱上產(chǎn)生潛在的裂縫，這個(gè)裂縫可能會(huì)在下一次地震中導(dǎo)致建筑物倒塌。用傳統(tǒng)方法檢查往往需要將大樓關(guān)閉數(shù)月，而安裝傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能建筑可以告訴管理部門(mén)它們的狀態(tài)信息，并自動(dòng)按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行一系列自我修復(fù)工作。未來(lái)的各種摩天大樓可能都會(huì)裝備這類(lèi)裝置，從而建筑物可自動(dòng)告訴人們當(dāng)前是否安全、穩(wěn)固程度如何等信息。

　?。?）在空間探索中的應(yīng)用

　　用航天器在外星體上撒播一些傳感器節(jié)點(diǎn)，可以對(duì)該星球表面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)。這種方式成本很低，結(jié)點(diǎn)體積小，相互之間可以通信，也可以和地面站通信。NASA的JPL實(shí)驗(yàn)室研制的Sensor Webs項(xiàng)目就是為將來(lái)的火星探測(cè)進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。該系統(tǒng)三在佛羅里達(dá)宇航中心周?chē)沫h(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試和完善。

　　（7）在特殊環(huán)境中的應(yīng)用

　　另外，還有一些傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，例如石油管道通常要 過(guò)大片荒無(wú)人煙的地區(qū)，對(duì)管道監(jiān)控一直是個(gè)難題，傳統(tǒng)的人力巡查幾乎是不可能的事情。而現(xiàn)有的監(jiān)控產(chǎn)品往往復(fù)雜且昂貴。將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)布置在管道上可以實(shí)時(shí)監(jiān)控管道情況，一 有破損或惡意破壞都能在控制中心實(shí)時(shí)了解。加州大學(xué)伯克利分校的研究員認(rèn)為，如果美國(guó)加州將這種技術(shù)應(yīng)用于電力使用狀況監(jiān)控，電力調(diào)控中心每年將可以節(jié)省7～8億美元。

　　從21世紀(jì)開(kāi)始，傳感器網(wǎng)絡(luò)引起學(xué)術(shù)、軍事和工業(yè)界的極大關(guān)注，美國(guó)和歐洲相繼啟動(dòng)很多有關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究計(jì)劃。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是涉及傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、微電子制造技術(shù)、軟件編程技術(shù)等多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，它具有鮮明的跨學(xué)科研究的特點(diǎn)。