梁嘉鑫

摘要：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)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(diǎn)組成。本文闡述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實(shí)生活中的各種運(yùn)用及其以及發(fā)展趨勢(shì)做了透徹的分析。

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

隨著人們生活的變化和各種技術(shù)的不斷革新，無(wú)線傳感器對(duì)人們的生活有著不可磨滅的作用，同時(shí)也對(duì)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(wú)線傳感器技術(shù)被認(rèn)為是現(xiàn)代最具有前景發(fā)展的技術(shù)之一。因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也在廣泛的使用，并且顯示出較強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)。

1. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被描述成由許多傳感的節(jié)點(diǎn)分布在各個(gè)都需要監(jiān)測(cè)的環(huán)境中，這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通訊，形成一種自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)傳感功能，收集和處理信息監(jiān)測(cè)在監(jiān)測(cè)區(qū)域并提供觀察者處理之后。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由許多傳感節(jié)點(diǎn)及匯聚節(jié)點(diǎn)，管理節(jié)點(diǎn)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(diǎn)上。傳感器收集的數(shù)據(jù)可以由許多節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)采集到需要檢測(cè)的信息，需要通過(guò)一些途徑來(lái)傳遞。當(dāng)需要的信息到了接受電池節(jié)點(diǎn)后，會(huì)通過(guò)自身的結(jié)構(gòu)來(lái)傳給中心。反饋到信息后，中心會(huì)根據(jù)所采集到的信息給予處理。

傳感器節(jié)點(diǎn)

圖1. 無(wú)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(diǎn)當(dāng)作細(xì)微的系統(tǒng)，這些細(xì)微的節(jié)點(diǎn)會(huì)四處分布在各處，組成一個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)集合。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)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(lái)說(shuō)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)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(dāng)周圍的同伴需要發(fā)送收集的信息時(shí)，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，但也會(huì)使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、融合處理。還有，有些特別的功能是要求很多個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)共同協(xié)作，傳遞數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn)的。

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

還有一個(gè)就是管理節(jié)點(diǎn)了，它就是被用于后臺(tái)監(jiān)測(cè)的，建立在PC的平臺(tái)上，管理節(jié)點(diǎn)主要就是管理傳感器胡合理性和效率，達(dá)到最優(yōu)的效果，這個(gè)如果想要實(shí)現(xiàn)的話就要一個(gè)好的界面配置。

2. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

無(wú)線傳感器在現(xiàn)代的許多領(lǐng)域都有運(yùn)用，比如說(shuō)生物、網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)學(xué)、航空等等，很顯然無(wú)線傳感器已經(jīng)處于國(guó)內(nèi)目前研究的重要科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目，怎樣來(lái)把它運(yùn)用到其他領(lǐng)域，怎樣更深的挖掘他的潛在價(jià)值，怎樣讓它來(lái)造福人民，發(fā)展經(jīng)濟(jì)已然成為了許多科學(xué)家研究的基礎(chǔ)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著非常有價(jià)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(wú)法比擬優(yōu)勢(shì)。

與大多數(shù)技術(shù)一樣，無(wú)線傳感器在國(guó)家國(guó)防方面也是有著重要研究的。比如說(shuō)，無(wú)線傳感器可以用其中一個(gè)叫相對(duì)位置確定功能的實(shí)現(xiàn)，讓一些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠擺出不同的形式，其中有個(gè)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(gè)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(cè)，一方面對(duì)于身體機(jī)制的監(jiān)測(cè)，比如說(shuō)個(gè)人體重，血壓，血糖等的數(shù)據(jù)采集，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)判斷是否健康，再采取措施來(lái)保持身體的健康。應(yīng)一方面也會(huì)應(yīng)用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的身體，傳感器可以用來(lái)測(cè)呼吸次數(shù)，心跳次數(shù)用來(lái)衡量運(yùn)動(dòng)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姷模畔⒓译姂?yīng)該大家都聽說(shuō)過(guò)，就是用用過(guò)PC平臺(tái)，管理節(jié)點(diǎn)來(lái)達(dá)到房間內(nèi)溫度，濕度的一個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可以管理家電，用來(lái)滿足房主的需求。

航空領(lǐng)域是人們一直渴望探索的夢(mèng)想，而通過(guò)太空飛行來(lái)鋪設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，現(xiàn)在被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)上可行的。NASA（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）開發(fā)了傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于火星的探測(cè)中 ，應(yīng)通過(guò)初步測(cè)試，然而想要馬上投入還需要更深的研究。

無(wú)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(duì)所需求救的人員的檢測(cè)，也能用于山體滑坡，泥石流的提前預(yù)警?？傊痪湓挘喝藗円呀?jīng)越來(lái)越離不開無(wú)線傳感器技術(shù)了。

3. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)

目前學(xué)術(shù)界重點(diǎn)研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器節(jié)點(diǎn)、低功耗設(shè)計(jì)和無(wú)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(guó)的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究方面投入了更多的時(shí)間，并取得了一些進(jìn)展。各個(gè)大學(xué)主要是通過(guò)無(wú)線傳感器的研究來(lái)檢測(cè)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(lái)說(shuō)，未來(lái)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究主要有以下幾個(gè)方向：

（1）節(jié)點(diǎn)微型化

把無(wú)線傳感器做的更加細(xì)微，更加耐用是目前許多研究者的一個(gè)挑戰(zhàn)方向。伯克利大學(xué)設(shè)計(jì)塵埃傳感器目前是在細(xì)微傳感器上有著非常大的突破的，伯克利大學(xué)升級(jí)的傳感器可以自動(dòng)漂浮在空氣中，用來(lái)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(wú)線傳感器的運(yùn)用是需要消耗一定的功率才能達(dá)到功能的實(shí)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(lái)說(shuō)一個(gè)任務(wù)是需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)，傳輸，處理才能完成的，而如此多的傳感器節(jié)點(diǎn)就需要大量的成本來(lái)維持運(yùn)轉(zhuǎn)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)成本需要100元，那么如何把成本減到只要5元，節(jié)點(diǎn)成本的降低對(duì)于無(wú)線傳感器以后的發(fā)展十分重要，畢竟成本的高昂還是會(huì)阻礙組多產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)。

（4）傳感器網(wǎng)絡(luò)安全性、抗干擾問題

面對(duì)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)信息公開化的社會(huì)，傳感器信息處理后的加密查看要簡(jiǎn)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(zhǔn)確的信息成為非常重要的研究課題 。

（5）節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)配置

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

結(jié)語(yǔ)

盡管無(wú)限傳感網(wǎng)絡(luò)被廣泛運(yùn)用，而且具有良好的發(fā)展趨勢(shì)，但還無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行也會(huì)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(tái)監(jiān)控軟件是不可缺少的。 由于對(duì)無(wú)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(gè)具有良好人機(jī)界面的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)變得越來(lái)越顯得珍貴，值得大家進(jìn)行更為深入的研究。

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