無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

程 文（漢口學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，湖北武漢，430000）

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無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用

程 文
（漢口學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，湖北武漢，430000）

摘要：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到較好的發(fā)展，是一種全新的信息技術(shù)，其應(yīng)用范圍比較廣泛。該網(wǎng)絡(luò)涉及到傳感器、無(wú)線通信技術(shù)以及微處理器等方面的內(nèi)容，需要對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)其研究現(xiàn)狀進(jìn)行了解，以便提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。本文就無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)進(jìn)行闡述，并對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探討無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展提供借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器；網(wǎng)絡(luò)；研究現(xiàn)狀；應(yīng)用

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)概況

1.1 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

無(wú)線傳感器的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)處理與控制模塊、無(wú)線通信模塊、能量供應(yīng)模塊以及傳感器模塊。在傳感器模塊中，主要是對(duì)所在區(qū)域內(nèi)對(duì)信息進(jìn)行收集與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，其中的傳感器設(shè)備主要是用來(lái)感知與獲取外界的信息。在A/D轉(zhuǎn)換其中，需要將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字類型的信號(hào)。在數(shù)據(jù)處理與控制模塊中，需要對(duì)傳感器的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，在微處理器中，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)部分工作進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，采用嵌入式的CPU來(lái)處理。在無(wú)線通訊模塊中，需要對(duì)無(wú)線通信進(jìn)行負(fù)責(zé)，對(duì)消息進(jìn)行交換與控制，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。在能量供應(yīng)模塊中，需要為其他設(shè)備與系統(tǒng)提供正常運(yùn)行所需的能量。

1.2 體系結(jié)構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)包括傳輸介質(zhì)、sink節(jié)點(diǎn)、無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)群以及網(wǎng)絡(luò)用戶端，主要是通過(guò)人工處理、飛行棋撒播等方式將節(jié)點(diǎn)散落在監(jiān)測(cè)的區(qū)域內(nèi)。在感知范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)通常是自主形成網(wǎng)絡(luò)，對(duì)信息進(jìn)行感知與監(jiān)測(cè)，從而向sink節(jié)點(diǎn)傳播信息，以便將其這個(gè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)用戶端中。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)比分析，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)特的特點(diǎn)。其能量十分有限，通常需要借助電池供電，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量十分有限，一定供應(yīng)的能量消耗完，節(jié)點(diǎn)則無(wú)法正常工作。并且其節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，在同一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域，存在上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以通過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接性能來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行水平，確保其容錯(cuò)性與抗毀性較強(qiáng)。同時(shí)，其以數(shù)據(jù)為中心，節(jié)點(diǎn)并不是必須要通過(guò)唯一的IP地址來(lái)進(jìn)行區(qū)分，也可以通過(guò)局部的標(biāo)識(shí)來(lái)區(qū)分。具有動(dòng)態(tài)拓?fù)涮攸c(diǎn)，由于該網(wǎng)絡(luò)屬于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，可以確保節(jié)點(diǎn)的隨便移動(dòng)，其動(dòng)態(tài)拓?fù)湫阅芗訌?qiáng)。另外，具有多跳路由特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通信過(guò)程中，需要借助中間網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者所在區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)來(lái)完成數(shù)據(jù)通信，因此，具有多跳路由的特點(diǎn)。

3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀

該網(wǎng)絡(luò)是一種新興的傳感器網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展前景比較廣闊。其開(kāi)始發(fā)展于上世紀(jì)末期，在我國(guó)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，由智能塵埃的概念提出才開(kāi)始發(fā)展的，之后隨著人們對(duì)其的研究不斷深入，逐漸從國(guó)防軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用擴(kuò)展到環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、海底探索、森林滅火等領(lǐng)域中。并且將其歸入到未來(lái)新興的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，并側(cè)重在生物技術(shù)、化學(xué)等方面的應(yīng)用。之后又將其研究重點(diǎn)放在安全且具有擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)、傳感器系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)中。從而促使各界學(xué)者逐漸參與到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與發(fā)展過(guò)程中。

而我國(guó)該網(wǎng)路的發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家同時(shí)起步，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究工作逐漸受到政府的廣泛關(guān)注，并成為研究的重點(diǎn)項(xiàng)目之后將其基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)歸入計(jì)劃研究中。近年來(lái)，我國(guó)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究在不斷的深入發(fā)展，并獲得了較多的成果。同時(shí)，隨著通信技術(shù)、電子技術(shù)等的不斷發(fā)展與改進(jìn)，無(wú)線傳感器網(wǎng)路也得到快速的發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其發(fā)展前景比較廣闊。

4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

4.1 在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入的研究，其比較符合在國(guó)防軍事偵察中使用，能夠通過(guò)該項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)獲取敵軍相關(guān)情報(bào)內(nèi)容。并且，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最早的研發(fā)也是將其運(yùn)用在軍事領(lǐng)域中，戰(zhàn)場(chǎng)瞬息萬(wàn)變、環(huán)境比較惡劣，從而導(dǎo)致收集敵軍情報(bào)存在一定的難度與危險(xiǎn)性，而將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用其中，可以更好的獲取敵軍情報(bào)。并且能夠借助其自身體積小、耗能低、抗毀性腔、隱蔽性高等特點(diǎn)，可以為軍事偵察降低損傷與危險(xiǎn)性。同時(shí)，可以通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛機(jī)撒播與特種炮彈發(fā)射等能力，可以在敵軍陣地安裝無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)裝置，以便獲取精準(zhǔn)的情報(bào)內(nèi)容。另外，該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍火、裝備、士兵等方面可以進(jìn)行有效的敵我識(shí)別處理，避免出現(xiàn)誤傷?？梢詫?duì)射擊對(duì)象進(jìn)行跟蹤，以便精確制導(dǎo)，準(zhǔn)確的判斷是否存在核武器攻擊，盡可能的降低損傷與死亡率。

4.2 在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，世界各國(guó)的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，為了對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)控，避免進(jìn)一步的惡化，可以將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，能夠?qū)ι?、平原、海洋等環(huán)境的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，繼而可以有效的評(píng)估與判定森林火災(zāi)、洪水等自然災(zāi)害。并且可以通過(guò)對(duì)氣象進(jìn)行深入的研究，對(duì)空氣污染、土囊污染以及水污染等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。另外，可以通過(guò)這種方法對(duì)地表的物種進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，全面掌握生態(tài)環(huán)境的變化情況，以便避免環(huán)境進(jìn)一步惡化。

4.3 在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用

在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也比較廣泛，可以取得較好的應(yīng)用效果。其在遠(yuǎn)程健康管理、看護(hù)、重癥患者護(hù)理、生活支持設(shè)備等方面的應(yīng)用比較廣。通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以將信息收集到傳感器節(jié)點(diǎn)中，從而可以對(duì)患者的實(shí)際病情進(jìn)行詳細(xì)了解。例如，在心率、血壓以及心率等監(jiān)測(cè)中，可以借助無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)患者的病情進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)給予應(yīng)急處理與救助。同時(shí)，可以殘障人士自理生活，減輕護(hù)理人員的工作負(fù)擔(dān)。

4.4 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，也逐漸使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并取得較好的應(yīng)喲過(guò)效果。由于我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，國(guó)土遼闊，土質(zhì)復(fù)雜多樣，并且當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，在這樣的環(huán)境下，將無(wú)線傳感器網(wǎng)路技術(shù)應(yīng)用其中，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。例如，在大型農(nóng)田灌溉以及育苗的過(guò)程中，可以通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的研究與系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而對(duì)選擇的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)其進(jìn)行生態(tài)研究，從而可以獲取土質(zhì)情況、土囊濕度以及空氣變化情況等，以便為灌溉與育苗提供前提條件。

5 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展比較迅猛，并且在各個(gè)領(lǐng)域中均得到較好的效果。在今后無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，還需要對(duì)其現(xiàn)狀與不足進(jìn)行細(xì)致的研究，從而今后的發(fā)展提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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Research status and application of Wireless Sensor Networks

Cheng Wen
（School of mechanical and electrical engineering, Hankou College Wuhan，430000）

Abstract：Wireless sensor network has a good development,is a new information technology,its wide range of applications.This network involves sensor, wireless communication technology and microprocessor and other content,need carries on the analysis to the key technology,the current status of the study of

the understanding,in order to improve the development of wireless sensor network,expand its scope of application.In this paper,the wireless sensor network structure and characteristics is expounded,and the

development status of wireless sensor network are analyzed,to explore the application of wireless sensor network,provides the reference for the future development of wireless sensor networks.

Keywords：wireless sensor;network;research status;application