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1、淺析無線傳感器網(wǎng)絡應用【關鍵詞】無線傳感器；網(wǎng)絡應用；未來展望【摘要】本文從無線傳感器網(wǎng)絡的定義出發(fā)，簡單闡述無線傳感器網(wǎng)絡的組成和介紹無線網(wǎng)絡的發(fā)展歷史，用幾個實例展示無線傳感器網(wǎng)絡的具體應用，最后展望了無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展前景?！ ?無線傳感器網(wǎng)絡 1.1定義 就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡。發(fā)展歷史早在上世紀70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網(wǎng)絡雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡。隨著相關學科的的不斷發(fā)展和進步，傳感器網(wǎng)絡同時還
2、具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡，這是第二代傳感器網(wǎng)絡。而從上世紀末開始，現(xiàn)場總線技術開始應用于傳感器網(wǎng)絡，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接，無線傳感器網(wǎng)絡逐漸形成?！ 〗M成 一個無線傳感器網(wǎng)絡通常包括三要素，即傳感器、感知對象和觀察者。傳感器由電源、感知部件、嵌人式處理器、存儲器、通信部件和軟件等幾個部分組成，這些部分相互協(xié)調(diào)，共同完成對外界信息的感知功能;感知對象是無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測目標;觀察者是無線傳感器網(wǎng)絡的用戶，是傳
3、感信息的接收者和應用者?！ √攸c(1)自組織。傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的節(jié)點具有自動組網(wǎng)的功能，節(jié)點間能夠相互通信協(xié)調(diào)工作。(2)多跳路由。節(jié)點受通信距離、功率控制或節(jié)能的限制，當節(jié)點無法與網(wǎng)關直接通信時，需要由其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)完成數(shù)據(jù)的傳輸，因此網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸路由是多跳的。(3)動態(tài)網(wǎng)絡拓撲。在某些特殊的應用中，無線傳感器網(wǎng)絡是移動的，傳感器節(jié)點可能會因能量消耗完或其他故障而終止工作，這些因素都會使網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化。(4)節(jié)點資源有限。節(jié)點微型化要求和有限的能量導致了節(jié)點硬件資源的有限性。無線傳感器網(wǎng)絡的應用無線傳感器網(wǎng)絡雖未形成大規(guī)模的市場應用，但擁
4、有十分廣闊的前景，在軍事、國防、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑物監(jiān)測等等許多領域都有重要的研究價值和巨大的實用價值，被譽為對十一世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術之一。.1軍事應用同很多高科技技術一樣，，無線傳感器網(wǎng)絡的產(chǎn)生也是源于網(wǎng)絡在軍事應上的需求，無線傳感器網(wǎng)絡本身的概念更貼近其在軍事上的應用。無線傳感器網(wǎng)絡在戰(zhàn)場上的應用主要是信息搜集、跟蹤敵人、戰(zhàn)場監(jiān)測、目標分類。無線傳感器網(wǎng)絡由低成本、低功耗的密集型節(jié)點構成，擁有自組織性和相當?shù)娜蒎e能力，即使部分節(jié)點遭到惡意破壞，也不會導致枯個系統(tǒng)的崩潰，正是這一點保證了無線傳感器網(wǎng)絡能夠在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境下工
5、作，從而最大程度地減少傷亡，同時提供準確可靠的信息傳輸。在和平年代，主要用于國士安全保護、邊境監(jiān)視等應用。例如，在保護國土、防止人侵的時候，用成千上萬的傳感器節(jié)點代替原來的地雷埋設，用地雷埋設的方法會對自身構成巨大威脅，用傳感器通過對聲音和震動信號的分類分析的方法，探測敵方的人侵。環(huán)境農(nóng)業(yè)應用無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境方面也有相當廣泛的應用。例如:對鳥類、小型動物生活規(guī)律的觀測和種群復雜度的研究，天氣預報和天象現(xiàn)象的觀側(cè)，農(nóng)作物灌溉情況，土壤溫度情況，肥料含量、光照強度等的監(jiān)視，森林火情監(jiān)控等等。這類無線傳感器網(wǎng)絡一般需要具備部署簡單，便宜，長
6、期不需要更換電池，無需派人現(xiàn)場維護等特點。一般是一次性產(chǎn)品，傳感器也需要具備適應野外環(huán)境的能力，由于長時間不更換電池，系統(tǒng)必須要低功耗工作，或者從環(huán)境中尋求一定能力補給手段，譬如使用太陽能電池。.3醫(yī)療應用無線傳感器網(wǎng)絡在醫(yī)療方面也日漸發(fā)揮作用。通過在病人或易發(fā)病人身上佩戴一些血壓、脈搏、體溫等微型無線傳感器，通過住宅內(nèi)的傳感器網(wǎng)關，醫(yī)生可以從醫(yī)院里遠程監(jiān)視這些測試人群的健康狀況，通過這種方法，還可以對一些高危病人進行24小時病情檢測，而不妨礙病人的日常起居和生活質(zhì)量。還有一種方式，通過在人體器官中植人一些微型傳感器或吞服的方式讓傳感器進
7、入人體，隨時觀測器官的生理狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)器官的功能惡化，及時采取治療措施從而挽救病人生命。:4城市及城市管理結(jié)構安全檢測在國外稱之為SHM。目前一般通過在結(jié)構體上安置傳感器進行結(jié)構檢測，廣泛應用在結(jié)構安全監(jiān)測上的傳感器是MEMS加速傳感器。同樣，可以在建筑物內(nèi)不知圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等傳感器，發(fā)現(xiàn)異常事件及時報警，自動啟動應急措施。.5無線傳感器網(wǎng)絡技術實際應用的制約因素(1)成本。傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的成本是制約其大規(guī)模廣泛應用的重要因素，需要根據(jù)具體應用的要求均衡成本、數(shù)據(jù)精度及能量供應時間。(2)能耗:大部分的應用領域需
8、要網(wǎng)絡采用一次性獨立供電系統(tǒng)，因此要求網(wǎng)絡工作能耗低，延長網(wǎng)絡的生命周期，這是擴大應用的重要因素,(3)微型化。在某些領域中，要求節(jié)點的體積微型化，對目標本身不產(chǎn)生任何影響，或者不被發(fā)現(xiàn)完成特
