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

蔣一博　成都理工大學(xué)

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

蔣一博成都理工大學(xué)

摘要：作為一種新的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)近幾年頻繁出現(xiàn)在人們的視線中。由于其具有體積小、價(jià)格便宜和能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)時(shí)感知的特點(diǎn)，所以得到了十分廣泛的應(yīng)用。因此，基于這種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并且對(duì)其應(yīng)用問(wèn)題情況展開(kāi)了探討，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀應(yīng)用

引言

所謂的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)就是一種由大量連接微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的特殊Ad-Hoc無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。該種網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建涉及了較多的學(xué)科知識(shí)，并且結(jié)合了無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等多種技術(shù)。就目前來(lái)看，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并且成為了學(xué)科交叉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因此，有必要對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用展開(kāi)分析，從而更好的進(jìn)行該種網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用。

一、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀

（一）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國(guó)外研究現(xiàn)狀

早在上世紀(jì)末，美國(guó)國(guó)防部就開(kāi)始研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。而當(dāng)時(shí)研究的目的，則是為了對(duì)敵方的活動(dòng)狀況進(jìn)行不被察覺(jué)的監(jiān)控。21世紀(jì)初，美國(guó)陸軍正式提出“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信”計(jì)劃，開(kāi)始嘗試將傳感器、無(wú)人值守式彈藥、戰(zhàn)斗機(jī)器人系統(tǒng)連接成網(wǎng)絡(luò)。2002年，英特爾在醫(yī)學(xué)預(yù)防和森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)方面重點(diǎn)研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)寫(xiě)作和網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題展開(kāi)了研究。在國(guó)外學(xué)術(shù)界，美國(guó)科學(xué)基金會(huì)為促進(jìn)微型傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，制定了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研究計(jì)劃，并對(duì)生物攻擊和有毒化學(xué)物分布環(huán)境下的傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征展開(kāi)了研究。此外，目前國(guó)外哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院和康奈爾大學(xué)均成立了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究小組，克爾斯博公司、英特爾和微軟等公司也都陸續(xù)參與了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。

（二）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

相較于國(guó)外，我國(guó)研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的起步時(shí)間較晚。2002年以后，清華大學(xué)、北京大學(xué)和中科院所等高校和機(jī)構(gòu)最早開(kāi)始了傳感器數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的研究。同時(shí)，重慶大學(xué)則在無(wú)線傳感器定位、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重構(gòu)等方面展開(kāi)了研究。2004年，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)正式將一項(xiàng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目列為研究重點(diǎn)。次年，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)被列入計(jì)劃。2006年，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則被列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。就目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)無(wú)線傳感器研究的前沿方向包含了自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能感知技術(shù)[1]。此外，在傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究方面，城都無(wú)線龍科技、北京鑫諾金和寧波中科等企業(yè)也開(kāi)始陸續(xù)加入該研究領(lǐng)域。

二、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用分析

（一）在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

在最早的研究階段，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是作為軍事科技得到了研究。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以在惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行敵軍區(qū)域內(nèi)的兵力和裝備的監(jiān)測(cè)，并且能夠完成目標(biāo)物、生物化學(xué)攻擊和核攻擊的監(jiān)測(cè)。在軍事應(yīng)用研究領(lǐng)域，“智能塵?！边@一具有代表性的項(xiàng)目就是由超微型傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)周圍環(huán)境的振動(dòng)程度、光亮度和有毒化學(xué)物質(zhì)等內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且成本和功耗相對(duì)較低。此外，美國(guó)軍方研究出的“沙地直線”和槍聲定位系統(tǒng)都屬于無(wú)線傳感器項(xiàng)目。

（二）在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

在遠(yuǎn)程健康管理、病理數(shù)據(jù)采集、重癥病人看護(hù)和緊急救護(hù)等方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)都得到了應(yīng)用。而羅徹斯特大學(xué)更是創(chuàng)建了一個(gè)智能醫(yī)療房間，整個(gè)房建相當(dāng)是一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)微塵對(duì)居住者的呼吸、脈搏和睡覺(jué)姿勢(shì)等內(nèi)容進(jìn)行測(cè)量。此外，英特爾推出的家庭護(hù)理技術(shù)也是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)在家電和家具等物體中嵌入半導(dǎo)體傳感器獲取需要被護(hù)理的人員的信息，并且利用無(wú)線通信將信息傳遞給護(hù)理人員。

（三）在農(nóng)業(yè)及環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)及環(huán)境領(lǐng)域，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)監(jiān)測(cè)動(dòng)物活動(dòng)環(huán)境、森林火災(zāi)和洪水等內(nèi)容，并且實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)。例如在農(nóng)田灌溉方面，就可以利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行空氣濕度、土壤濕度等參數(shù)的檢測(cè)，然后利用這些參數(shù)為灌溉的控制提供依據(jù)。而在野外觀察活動(dòng)中，利用無(wú)線傳感器系統(tǒng)也能對(duì)動(dòng)物的活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而確保觀察人員的安全[2]。此外，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行泥石流的監(jiān)測(cè)，也能提前預(yù)測(cè)泥石流的發(fā)生，繼而為人員疏散提供依據(jù)。

（四）在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用

在智能家居領(lǐng)域，可以利用各種傳感器對(duì)家居環(huán)境的溫度、濕度和光照等內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而通過(guò)調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境為居住者提供一個(gè)更加舒適的居住空間。同時(shí)，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)建筑和橋梁的狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也能夠?yàn)楣芾聿块T(mén)開(kāi)展建筑修復(fù)工作提供依據(jù)。而在家電中進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)的嵌入，則能夠幫助人們實(shí)現(xiàn)家電的智能控制，從而為人們的生活提供更多的便利。

（五）在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

實(shí)際上，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。比如在工業(yè)生產(chǎn)方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就能在核電廠和礦井等危險(xiǎn)工業(yè)環(huán)境中得到應(yīng)用。利用特殊的傳感器，生物化學(xué)研究人員也能對(duì)有毒有害物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而減少化學(xué)生產(chǎn)對(duì)人體的傷害[3]。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)方面，也可以利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)工廠環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而通過(guò)改善工廠運(yùn)作條件降低工廠生產(chǎn)成本，并且有效延長(zhǎng)工廠設(shè)備的使用壽命。

結(jié)論：總而言之，隨著人們對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)的逐漸加深，有關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究也將得到進(jìn)一步發(fā)展。在這種情況下，有關(guān)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題將逐漸得到解決，從而為人們提供更好的服務(wù)。因此，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將獲得更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫玉文,沈明霞,陸明洲等.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀與展望[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011,03:639-644.

[2]孫向榮.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及主要應(yīng)用[J].電子制作,2013,16:142.

[3]朱立麗.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)化手段[J].科技廣場(chǎng),2012,05:77-79.