2017無線傳感網(wǎng)技術(shù)論文(2)
2017無線傳感網(wǎng)技術(shù)論文篇二
無線傳感網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀
摘 要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN是一種集傳感、控制、計(jì)算、通信能力于一體的嵌入式系統(tǒng)。近十幾年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了飛速發(fā)展。美國(guó)商業(yè)周刊認(rèn)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是改變未來世界的十大技術(shù)之一。在簡(jiǎn)要介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，概述其在環(huán)境、醫(yī)療、工業(yè)、建筑、空間和海洋探索以及軍事上的應(yīng)用，分析其應(yīng)用實(shí)例，得出其發(fā)展的前景分析結(jié)論。
關(guān)鍵詞：傳感器;無線傳感網(wǎng)絡(luò);應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TP732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-9166(2011)032(C)-0195-01
傳感器網(wǎng)絡(luò)由播撒在監(jiān)測(cè)區(qū)域大量密集分布的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)之間具有相互協(xié)作性。節(jié)點(diǎn)并不是直接上傳原始數(shù)據(jù)，而是利用自身處理能力進(jìn)行適當(dāng)運(yùn)算、融合，只轉(zhuǎn)發(fā)處理后的下級(jí)節(jié)點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)可以感知許多環(huán)境信息，包括溫濕度、壓力、光照條件、車輛的運(yùn)動(dòng)、機(jī)械壓力強(qiáng)度、氣流的速度方向等特性。正是這些特點(diǎn)，傳感器網(wǎng)絡(luò)在諸多方面，如環(huán)境、醫(yī)療健康、工業(yè)、建筑、空間海洋探索和軍事等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，顯現(xiàn)了很有價(jià)值的應(yīng)用前景。
一、環(huán)境應(yīng)用
傳感器網(wǎng)絡(luò)在地球環(huán)境方面也有著廣泛的應(yīng)用，包括：跟蹤鳥類、昆蟲或小型動(dòng)物的遷移，監(jiān)測(cè)影響農(nóng)作物、家禽家畜的環(huán)境條件、灌溉監(jiān)測(cè)、化學(xué)品、生物檢測(cè)，精確農(nóng)業(yè)，海洋、大氣、泥土環(huán)境監(jiān)測(cè)，森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)，食品監(jiān)測(cè)，氣象、地球物理學(xué)研究，污染研究等。2002年，由貢物樂的研究小組和加州大學(xué)伯克利分校以及巴港大西洋大學(xué)的科學(xué)家把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)視大鴨島海鳥的棲息情況。使用了包括光、溫度、氣壓計(jì)、紅外傳感器、攝像頭在內(nèi)的近10種傳感器類型的數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)通過自組織無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸至加州的服務(wù)器，研究人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)掌握第一手的環(huán)境資料，為生態(tài)環(huán)境研究者提供了一個(gè)極為有效使得的平臺(tái)。
二、醫(yī)療健康
傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療健康領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，包括病人監(jiān)視、病情診斷、醫(yī)院藥物管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控人類生理數(shù)據(jù)、跟蹤和監(jiān)測(cè)醫(yī)院內(nèi)醫(yī)生和病人的活動(dòng)等。傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的生理數(shù)據(jù)可以被長(zhǎng)期保存用于醫(yī)學(xué)研究。美國(guó)英特爾公司目前正在研制家庭護(hù)理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是美國(guó)“應(yīng)用老齡化社會(huì)技術(shù)項(xiàng)目”的一個(gè)環(huán)境。系統(tǒng)通過在鞋、家具以及家用電器等嵌入傳感器，幫助老年人及患者、殘障人士獨(dú)立地進(jìn)行家庭生活，并在必要時(shí)由醫(yī)務(wù)人員、社會(huì)工作者進(jìn)行幫助。
三、工業(yè)領(lǐng)域
煤礦、石化、冶金行業(yè)對(duì)工作人員安全、易燃、易爆、有毒物質(zhì)的監(jiān)測(cè)成本一直居高不下，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)把部分操作人員從高危環(huán)境中解脫出來的同時(shí)，提高了對(duì)險(xiǎn)情的反應(yīng)精度和速度。著名的沃爾瑪連鎖店已經(jīng)投入資金，在其貨物上加裝無線傳感器節(jié)點(diǎn)和射頻識(shí)別條型碼芯片(RFID)，以保證其各類貨物處在最佳的儲(chǔ)藏環(huán)境，同時(shí)，使該公司和供應(yīng)商能夠跟蹤從生產(chǎn)到收款臺(tái)的端口流向。該系統(tǒng)僅在勞動(dòng)力成本上，每年為沃爾瑪節(jié)省至少80億美元。
四、建筑領(lǐng)域
采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以讓大樓、橋梁和其他建筑物能夠自身感覺并意識(shí)到它們的狀況，使得安裝了傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能建設(shè)自動(dòng)告訴管理部門他們的狀態(tài)信息，從而可以讓管理部門按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行寶藏的維修工作。復(fù)旦大學(xué)、電子科技大學(xué)等單位研制了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇系統(tǒng)。其典型結(jié)構(gòu)包括：照明控制、警報(bào)門禁、家電控制的PC機(jī)系統(tǒng)。各個(gè)部分可相互通信，最終由PC機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)將信息發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上，主人可以通過任何互聯(lián)網(wǎng)終端檢測(cè)家庭情況、控制家電。該系統(tǒng)可對(duì)火息、盜竊等安全隱患進(jìn)行檢測(cè)報(bào)警，并能集中抄表。
五、空間、海洋探索
探索外部星球一直是為類夢(mèng)寐以求的理想，借助于航天器布撒的傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)星球表面大范圍、長(zhǎng)時(shí)間、近距離的監(jiān)測(cè)和探索，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的方案。NASA的JPL實(shí)驗(yàn)室研制的Sensor Webs就是為將來的火星探測(cè)，選定著陸場(chǎng)地等需求進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備的?，F(xiàn)在該項(xiàng)目已在佛羅里達(dá)宇航中心的環(huán)境監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試和完善。21世紀(jì)是人類深入開發(fā)利用海洋資源的世紀(jì)，海洋物理研究、數(shù)據(jù)采集、交通導(dǎo)航、資源勘探、污染監(jiān)控、災(zāi)難預(yù)防，以及對(duì)水下軍事目標(biāo)的監(jiān)測(cè)、定位、跟蹤與分類等，都迫切需要調(diào)度智能化、自主性強(qiáng)、分布式、全天候的信息采集、傳輸、處理及融合技術(shù)。針對(duì)這些要求，基于多傳感器的水下分布式信息采集、網(wǎng)絡(luò)通信、信息處理技術(shù)得到國(guó)家廣泛關(guān)注，并隨著近年通信技術(shù)、DSP技術(shù)、MESMS傳感器技術(shù)等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及軍事國(guó)防領(lǐng)域一項(xiàng)亟待研究開展的重要課題。
六、軍事應(yīng)用
傳感器網(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)，因此非常適合軍事上的應(yīng)用。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(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、核攻擊和生化攻擊的監(jiān)測(cè)和搜索等功能。目前國(guó)際許多機(jī)構(gòu)的課題都是以戰(zhàn)場(chǎng)需求為背景展開的。如美軍的C4KISR計(jì)劃、Smart Sensor Web、靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信、無從值守地面?zhèn)鞲衅魅?、傳感器系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)傳感器系統(tǒng)CEC等。
總之，WSN是有著廣闊發(fā)展前景的高新技術(shù)之一。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種技術(shù)，為我們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑?？删皖A(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，WSN將無處不在。
作者單位：徐州空軍學(xué)院
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