淺談無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢

梁嘉鑫

摘要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個無線網(wǎng)絡(luò)，由在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)分布的大量傳感器節(jié)點組成。本文闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實生活中的各種運用及其以及發(fā)展趨勢做了透徹的分析。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

隨著人們生活的變化和各種技術(shù)的不斷革新，無線傳感器對人們的生活有著不可磨滅的作用，同時也對目前各種新型科技的出現(xiàn)和發(fā)展有著重要的影響，改變了人們的生活觀念，無線傳感器技術(shù)被認為是現(xiàn)代最具有前景發(fā)展的技術(shù)之一。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也在廣泛的使用，并且顯示出較強的發(fā)展趨勢。

1. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被描述成由許多傳感的節(jié)點分布在各個都需要監(jiān)測的環(huán)境中，這些節(jié)點通過無線通訊，形成一種自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為了實現(xiàn)傳感功能，收集和處理信息監(jiān)測在監(jiān)測區(qū)域并提供觀察者處理之后。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由許多傳感節(jié)點及匯聚節(jié)點，管理節(jié)點組成的。它以一種跳躍的方式將收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麄鞲衅鞴?jié)點上。傳感器收集的數(shù)據(jù)可以由許多節(jié)點收集數(shù)據(jù)。節(jié)點采集到需要檢測的信息，需要通過一些途徑來傳遞。當需要的信息到了接受電池節(jié)點后，會通過自身的結(jié)構(gòu)來傳給中心。反饋到信息后，中心會根據(jù)所采集到的信息給予處理。

傳感器節(jié)點

圖1. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)組成

通常的講，可以把傳感器節(jié)點當作細微的系統(tǒng)，這些細微的節(jié)點會四處分布在各處，組成一個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)集合。每個傳感器節(jié)點都有著相同的功能，就近似等于路由器和終端的功能，換句話來說，這個節(jié)點一是要在感應(yīng)地帶收取數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，此外當周圍的同伴需要發(fā)送收集的信息時，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，但也會使數(shù)據(jù)存儲、融合處理。還有，有些特別的功能是要求很多個節(jié)點來共同協(xié)作，傳遞數(shù)據(jù)才能實現(xiàn)的。

收斂節(jié)點和傳感節(jié)點比較的話，收斂節(jié)點的功能性更強，它處理，傳輸和儲存能力更優(yōu)于傳感節(jié)點。在各個外部網(wǎng)絡(luò)作為強大的中介，它能監(jiān)視各個協(xié)議棧之間的數(shù)據(jù)傳輸，也能探知其它節(jié)點所收集的數(shù)據(jù)。

還有一個就是管理節(jié)點了，它就是被用于后臺監(jiān)測的，建立在PC的平臺上，管理節(jié)點主要就是管理傳感器胡合理性和效率，達到最優(yōu)的效果，這個如果想要實現(xiàn)的話就要一個好的界面配置。

2. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

無線傳感器在現(xiàn)代的許多領(lǐng)域都有運用，比如說生物、網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)學(xué)、航空等等，很顯然無線傳感器已經(jīng)處于國內(nèi)目前研究的重要科學(xué)技術(shù)項目，怎樣來把它運用到其他領(lǐng)域，怎樣更深的挖掘他的潛在價值，怎樣讓它來造福人民，發(fā)展經(jīng)濟已然成為了許多科學(xué)家研究的基礎(chǔ)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著非常有價值的研究意義，它已成為最有前景的技術(shù)之一，影響著人們的生活環(huán)境，其他技術(shù)的其他領(lǐng)域也無法比擬優(yōu)勢。

與大多數(shù)技術(shù)一樣，無線傳感器在國家國防方面也是有著重要研究的。比如說，無線傳感器可以用其中一個叫相對位置確定功能的實現(xiàn)，讓一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠擺出不同的形式，其中有個叫反向天陣列的，可以從傳感器所采集的數(shù)據(jù)上分析敵人的位置，這個功能讓軍事技術(shù)有著非常大的突破。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中傳感器技術(shù)主要是用健康的監(jiān)測，一方面對于身體機制的監(jiān)測，比如說個人體重，血壓，血糖等的數(shù)據(jù)采集，然后通過計算機來判斷是否健康，再采取措施來保持身體的健康。應(yīng)一方面也會應(yīng)用于檢測運動員的身體，傳感器可以用來測呼吸次數(shù)，心跳次數(shù)用來衡量運動員的身體素質(zhì)。傳感器在醫(yī)學(xué)上有著不可忽視的重要程度。

傳感器在我們?nèi)粘Ｉ钜彩浅Ｒ姷?，信息家電?yīng)該大家都聽說過，就是用用過PC平臺，管理節(jié)點來達到房間內(nèi)溫度，濕度的一個高標準，同時還可以管理家電，用來滿足房主的需求。

航空領(lǐng)域是人們一直渴望探索的夢想，而通過太空飛行來鋪設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的長期監(jiān)測，現(xiàn)在被認為是經(jīng)濟上可行的。NASA（NASA）噴氣推進實驗室（噴氣推進實驗室）開發(fā)了傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于火星的探測中 ，應(yīng)通過初步測試，然而想要馬上投入還需要更深的研究。

無線傳感器在各種自然災(zāi)害中也有著預(yù)警的作用，他可以用于在地震災(zāi)害中對所需求救的人員的檢測，也能用于山體滑坡，泥石流的提前預(yù)警。總之一句話：人們已經(jīng)越來越離不開無線傳感器技術(shù)了。

3. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢

目前學(xué)術(shù)界重點研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器節(jié)點、低功耗設(shè)計和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議等領(lǐng)域。伯克利、加州大學(xué)洛杉磯分校、南加州大學(xué)、斯坦福大學(xué)和哈佛大學(xué)在美國的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究方面投入了更多的時間，并取得了一些進展。各個大學(xué)主要是通過無線傳感器的研究來檢測病人的身體的健康以及各種災(zāi)害的提前感知等方面。 總的來說，未來傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究主要有以下幾個方向：

（1）節(jié)點微型化

把無線傳感器做的更加細微，更加耐用是目前許多研究者的一個挑戰(zhàn)方向。伯克利大學(xué)設(shè)計塵埃傳感器目前是在細微傳感器上有著非常大的突破的，伯克利大學(xué)升級的傳感器可以自動漂浮在空氣中，用來采集各種環(huán)境信息。

（2）尋求系統(tǒng)節(jié)能策略

節(jié)能減排一直都是全球所提倡的政策，而無線傳感器的運用是需要消耗一定的功率才能達到功能的實現(xiàn)，所以如何減小功率的損耗又成為了一道難題。

（3）成本低廉化

通常來說一個任務(wù)是需要多個節(jié)點協(xié)調(diào)，傳輸，處理才能完成的，而如此多的傳感器節(jié)點就需要大量的成本來維持運轉(zhuǎn)，如果一個節(jié)點成本需要100元，那么如何把成本減到只要5元，節(jié)點成本的降低對于無線傳感器以后的發(fā)展十分重要，畢竟成本的高昂還是會阻礙組多產(chǎn)業(yè)的推進。

（4）傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性、抗干擾問題

面對現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)信息公開化的社會，傳感器信息處理后的加密查看要簡單但是也要有安全性以及傳感器收集信息不被外界干擾變成不準確的信息成為非常重要的研究課題 。

（5）節(jié)點的自動配置

最后一個研究的網(wǎng)側(cè)重點就是如何把大量的節(jié)點組成一個網(wǎng)絡(luò)，并且讓它們遵循這一定的規(guī)律，假如其中某個節(jié)點出現(xiàn)了一些小問題或者錯誤，我們可以快速的尋找它，并且可以找其它餓的節(jié)點來代替它，從而讓整個網(wǎng)絡(luò)能夠正常的運行，不受一些微小錯誤的影響。

結(jié)語

盡管無限傳感網(wǎng)絡(luò)被廣泛運用，而且具有良好的發(fā)展趨勢，但還無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運行也會存在著一些問題，為了防止和發(fā)現(xiàn)這些問題的發(fā)現(xiàn)，后臺監(jiān)控軟件是不可缺少的。 由于對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性的要求比較高，一個具有良好人機界面的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺變得越來越顯得珍貴，值得大家進行更為深入的研究。

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