徐一秋（牡丹江師范學(xué)院，黑龍江牡丹江157011）

?

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

徐一秋
（牡丹江師范學(xué)院，黑龍江牡丹江157011）

摘要：為了進(jìn)一步研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，在介紹無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，從多個(gè)領(lǐng)域論述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，研究表明：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)正在向著低成本、低能耗、智能化的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；研究現(xiàn)狀；應(yīng)用；結(jié)構(gòu)；分析

隨著無(wú)線通信技術(shù)和低功耗嵌入式技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在這種大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于一種新型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，而且與我們現(xiàn)行的主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是相同的，存在區(qū)別的地方是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由具有感知能力和計(jì)算能力的大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。現(xiàn)如今，無(wú)線傳感器廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、家居、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成

1.1 體系結(jié)構(gòu)

比較典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Wireless sensor network system structure

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由三部分組成，即無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)群、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)用戶端。傳感器節(jié)點(diǎn)采用多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式把需要發(fā)送的信息傳到用戶者的手中，而節(jié)點(diǎn)利用飛行器將信息散播到被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，大多數(shù)的節(jié)點(diǎn)在傳感網(wǎng)絡(luò)中以無(wú)線自組網(wǎng)的形式進(jìn)行通信。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)以路由器傳送數(shù)據(jù)的形式將距離相近的節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)發(fā)送到基站，再通過(guò)將基站和衛(wèi)星信道的有效結(jié)合，將信息傳到用戶者手中。

1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

圖2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)Fig.2 Wireless sensor network node structure

節(jié)點(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的最底層，屬于最基本的功能單元，目前比較典型的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

數(shù)據(jù)采集模塊由信息采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換兩部分組成，其功能主要是對(duì)兩者進(jìn)行檢測(cè)，查看兩者是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)系統(tǒng)中眾多傳感器節(jié)點(diǎn)的操作則需要數(shù)據(jù)的處理和控制模塊來(lái)進(jìn)行操控。數(shù)據(jù)傳輸模塊利用企業(yè)的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，在正常工作中傳感器節(jié)點(diǎn)需要大量的電量，而這些電量由供電模塊提供。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)分析

2.1 節(jié)點(diǎn)數(shù)量多

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為滿足人們對(duì)大量信息的需求，將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)分布式的方式在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行部署，通過(guò)這種方式來(lái)提高檢測(cè)的精確度。而大量節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)還可以增加覆蓋的檢測(cè)面積，減少洞穴或盲區(qū)的存在。

2.2 以數(shù)據(jù)為中心

因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)在部署的時(shí)候沒(méi)有規(guī)律可循，因此對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的節(jié)點(diǎn)都是用編號(hào)標(biāo)記的，但所標(biāo)記的編號(hào)和節(jié)點(diǎn)所在的位置之間沒(méi)有任何關(guān)系，因此用戶在查找信息時(shí)可直接將關(guān)鍵詞輸入到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件時(shí)，會(huì)將事件信息匯報(bào)給用戶，因此，它通常被稱(chēng)為以數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡(luò)。

3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用分析

3.1 醫(yī)療衛(wèi)生

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)已隨處可見(jiàn)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的醫(yī)療領(lǐng)域獲得了極大的發(fā)展，在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程健康管理、對(duì)重癥病人的監(jiān)護(hù)、病理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及緊急救護(hù)等。工作人員利用無(wú)線通信可以將傳感器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，高效地將必要的信息進(jìn)行傳遞，還可以進(jìn)一步減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)，一舉多得。

3.2 家居建筑

在日常生活中，可以利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的方式，在家中嵌入傳感器節(jié)點(diǎn)，從而得到舒適便捷的智能化家居環(huán)境。在臥室內(nèi)還可以安裝一些無(wú)線傳感器，對(duì)室內(nèi)不同位置的溫度、濕度等有一個(gè)微觀的了解，也便于對(duì)房間內(nèi)的溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，一個(gè)典型的智能家居檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用Fig.3 The application of wireless sensor network in intelligent household monitoring system

4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展

4.1 路由協(xié)議

路由協(xié)議主要負(fù)責(zé)對(duì)傳感器的節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn)間創(chuàng)建路由的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳遞，而在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要注意的就是對(duì)能量的節(jié)約，只有這樣才能保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用壽命，因此，不要一味關(guān)注大量的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，導(dǎo)致路由協(xié)議太過(guò)復(fù)雜化，要盡量避免那些冗雜的信息，減少能量的浪費(fèi)，將能量盡可能地用在有用的狀態(tài)信息上。

4.2 節(jié)能降耗

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布眾多，且其覆蓋面也是非常廣的，想要通過(guò)更換電池來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的工作壽命是不現(xiàn)實(shí)的，因此研究人員一定要在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮這一點(diǎn)，做好節(jié)能降耗工作，讓節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間更長(zhǎng)一些，以此來(lái)進(jìn)一步減少能量的浪費(fèi)，完成更多的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］楊挺，孫雨耕，楊郁.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種節(jié)省資源的快速重路由算法［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2005，（03）：127- 128.

［2］李春杰，王繼志.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，（01）：30- 31.

［3］周賢偉，韋煒，覃伯平.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步算法研究［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，（01）：18- 19.

［4］陳積明，林瑞仲，孫優(yōu)賢.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信體系研究［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，（04）：72- 73.

［5］王毅，張德運(yùn)，張棟.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)滿足QoS帶寬需求的能量最優(yōu)路由方案［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，（06）：44- 45.

［6］李光輝，趙軍，王智.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，（06）：93- 94.

Research status and application of wireless sensor network

XUYi- qiu
(Mudanjiang Normal University, Mudanjiang157011, China)

Abstract:In order to further study the key technologies of wireless sensor network, this paper analyzed its research status based on introduction of the development of wireless sensor network, discussed its application from multiple fields. Research shows that wireless sensor network has developed toward the direction of low- cost, low- power and intelligentization.

Key words:Wireless sensor network; Research status; Application; Structure; Analysis

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5；TP212.9；TP393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674- 8646（2016）09- 0008- 02

收稿日期：2016- 03- 29

作者簡(jiǎn)介：徐一秋（1977-），男，遼寧彰武人，牡丹江醫(yī)學(xué)院教育技術(shù)與信息中心講師，牡丹江師范學(xué)院無(wú)線電物理專(zhuān)業(yè)2013級(jí)碩士研究生，主要從事無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。