無線溫濕度傳感器網絡綜述

金璐紅　高建東　彭偉　楊吳

【摘要】本文介紹了無線傳感器網絡的意義和應用前景，它給使用領域帶來了很好的便捷性、實用性，在未來必將發揮更顯著的作用。

【關鍵詞】溫濕度傳感器，無線傳感器網絡，自組網，無線傳輸協議

隨著微電系統、片上系統、無線通信以及低功耗嵌入式技術的飛速發展，孕育出了無線傳感器網絡（Wireless Sensor Net-works，WSN），并以其低功耗，低成本，分布式和自組織等特點帶來了信息感知的一場革命。無線傳感網絡是繼因特網之后，將對21世紀人類生活方式產生重大影響的信息技術。

無線傳感器網絡的出現，促進應用程序的發展，使包括衛生，農業，工業，地質，軍事，家庭和應急管理等領域受益匪淺。傳感器網絡的發展需要來自不同研究領域的技術：傳感，通信，計算機（包括硬件，軟件和算法）。這些技術相互結合，并且在這些每一個單獨領域帶動了傳感器網絡的研究，這些廉價的，低功耗通信設備可分布在整個物理空間，對物理進行密集傳感，處理和傳遞信息并且與其他節點相互協調。無線傳感網絡能夠協同地實時感知、檢測和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并通過無線或自組織多跳路由的方式接收發送信息，將邏輯上的信息世界與真實物理世界融合在一起，它將改變人與自然交互的方式，它不需要固定的網絡支持，具有快速展開、抗毀性強等特點，在很多領域都將有良好的應用前景，已經引起了學術界和工業界的高度重視。特別在農業領域，無線傳感器網絡環境監測、精準農業、畜牧養殖中都將能發揮巨大作用。在“九五”計劃中，“工廠化高效農業工程”已把智能化傳感器和傳感器網絡化的研制列入國家重點項目中，2003—2004年一系列國家自然科學基金將無線傳感器網絡及相關研究列為重點課題。

無線傳感器網絡的研究最早起源于美國軍事的應用，是由被稱為“微塵（mote）”的微型計算機構成。一般通過飛機撒播或者特種炮彈發射等手段將大量的傳感器結點密集撒布于本方人員不易到達的觀察區域，通過被動傳感器，如磁學傳感器、熱學傳感器、聲學傳感器、化學傳感器、電氣傳感器、光學傳感器和主動傳感器，如超聲波傳感器，雷達對目標的距離、存在、速度、目標的目的地和方向進行分析。甚至還可以對這些傳感器的信息進行進一步分析，確定目標是否為非武裝人員、武裝人員、車輛、甚至車輛的規模。

無線傳感器網絡在環境方面也有廣泛的應用。加州大學伯克利分校在大鴨島開展了一個環境參數的檢測。他們同時也開展了代號為“Firebug”用于野外火災檢測的無線傳感器網絡技術研究。隨著人們對環境保護意識的增強，對環境信息的檢測越來越多，包括對環境中的SO₂、NO_x等。應用在環境監測方面的傳感器網絡，一般都具有部署簡單、便宜等特點，而且無需派人員進行現場維護，目前應用的范圍也在慢慢擴大，可以對海洋、氣象、樹林、山脈等進行必要的監測，方便進一步的研究。

無線傳感器網絡在農業方面也有著廣泛的應用，國外發達國家紛紛開展了關于精確農業方面的研究，目前大棚養殖已經成為農業的重要手段，隨著，大棚養殖越來越趨向規模化，利用無線傳感器網絡對無人值守的大棚進行自動監控是非常具有實用價值的，其中包括對空氣溫度、土壤濕度、光照強度、土壤肥料含量、二氧化碳含量、風速等進行檢測，確定應該對土壤進行何種耕作。同時，國外還進行了利用無線傳感器網絡在災害天氣和病蟲害預警方面的工作。

隨著社會老齡化情況的加劇，一些長期慢性病、突發性疾病和家庭保健等都需要進行長期的監護，因此，無線傳感器網絡在醫療方面也發揮了巨大的作用。通過在病人或易發病人身上佩戴血壓、脈搏、體溫等微型無線傳感器，通過住宅內的傳感器網關，醫生可以遠程監測這些測試人群的健康狀況，進行病情的及時處理。通過這種方法，還可以對一些高危病人進行24小時病情監測，而并不會對病人的日常起居和生活質量帶來不便，傳感器網絡使遠程醫療變得更加方便和快捷。

總之，無線傳感器網絡的使用價值在各方各面都愈加顯著，不止是上述介紹的幾種應用，還可以應用于如礦井瓦斯監測、交通監測、公共安全和反恐等，真正實現生活中的自動化和智能化。最重要的是，無線傳感器網絡的使用，給使用領域帶來了很好的便捷性、實用性。無線傳感器網絡在未來必將發揮更顯著的作用。