無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用介紹

 從21世紀(jì)開始，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，美國和歐洲相繼啟動很多有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究計劃。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是涉及傳感器技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、嵌入式計算技術(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。

首先，從路由協(xié)議方面著手進(jìn)行分析。路由協(xié)議主要用來對相應(yīng)的傳感器sink節(jié)點及傳感器間進(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)實際運(yùn)行時，傳感器節(jié)點能耗較多，因此需要加大對能量節(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題的探討，在實際建設(shè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，不能只關(guān)注節(jié)點狀態(tài)信息，容易造成路由協(xié)議過于復(fù)雜。其次，在節(jié)能降耗方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點分布較多，并且設(shè)置范圍較廣，要想保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，不能依靠定期更換電池來為網(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，避免能量在無用信息上應(yīng)用過多。

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

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景

無線傳感器產(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)測和預(yù)報、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、大型車間和倉庫管理，以及機(jī)場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等領(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)將會逐漸深入人類生活的各個領(lǐng)域。

(1)在軍事應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用

據(jù)上海。羿歌所認(rèn)識，無線傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)具有可快速部署、可自組織、隱蔽性強(qiáng)和高容錯性的特點，因此它非常適合在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。無線傳感器產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)對敵軍兵力和裝備的監(jiān)控、戰(zhàn)場的實時監(jiān)視、目標(biāo)的定位、戰(zhàn)場評估、核攻擊和生物化學(xué)攻擊的監(jiān)測和搜索等功能。通過飛機(jī)或炮彈直接將傳感器結(jié)點播撒到敵方陣地內(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)點組成，即使一部分傳感器節(jié)點被敵方破壞，剩下的節(jié)點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)確探測生化武器的成分并及時提供信息，有利于正確防范和實施有效的反擊。傳感器網(wǎng)絡(luò)已成為軍事系統(tǒng)必不可少的部分，并且受到各國軍方的普遍重視。

(2)在環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報中的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報方面，無線傳感器網(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、無線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表監(jiān)測等，可用于行星探測、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測等。還可以通過跟蹤鳥類、小型動物和昆蟲進(jìn)行種群復(fù)雜度的研究等?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以通過數(shù)種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預(yù)測山洪爆發(fā)描述生態(tài)多樣性，從而進(jìn)行動物棲息地生態(tài)監(jiān)測。

(3)在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理中的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理方面也會有很多應(yīng)用，例如，監(jiān)測人體的各種生理數(shù)據(jù)，跟蹤和監(jiān)控醫(yī)院中醫(yī)生和患者的行動，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，例如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備，醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護(hù)病人的病情，在發(fā)現(xiàn)異常情況時能夠迅速搶救。

(4)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，通過無線網(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)可實現(xiàn)對家電的遠(yuǎn)程遙控，也可以通過圖像傳感設(shè)備隨時監(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)測兒童的早期教育環(huán)境，以及跟蹤兒童的活動軌跡。

(5)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)，可能會存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動可能不會帶來看得見的損壞，但是也許會在支柱上產(chǎn)生潛在的裂縫，這個裂縫可能會在下一次地震中導(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它們的狀態(tài)信息，并自動按照優(yōu)先級進(jìn)行一系列自我修復(fù)工作。未來的各種摩天大樓可能都會裝備這類裝置，從而建筑物可自動告訴人們當(dāng)前是否安全、穩(wěn)固程度如何等信息。

(6)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 過大片荒無人煙的地區(qū)，對管道監(jiān)控一直是個難題，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。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)布置在管道上可以實時監(jiān)控管道情況，一 有破損或惡意破壞都能在控制中心實時了解。加州大學(xué)伯克利分校的研究員認(rèn)為，如果美國加州將這種技術(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。

(7)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，可以對該星球表面進(jìn)行長時間的監(jiān)測。這種方式成本很低，結(jié)點體積小，相互之間可以通信，也可以和地面站通信。NASA的JPL實驗室研制的Sensor Webs項目就是為將來的火星探測進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備。該系統(tǒng)三在佛羅里達(dá)宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測項目中進(jìn)行測試和完善。