無線傳感器網絡研究現狀與應用分析

蔣一博　成都理工大學

?

無線傳感器網絡研究現狀與應用分析

蔣一博成都理工大學

摘要：作為一種新的網絡，無線傳感器網絡近幾年頻繁出現在人們的視線中。由于其具有體積小、價格便宜和能夠進行監測對象實時感知的特點，所以得到了十分廣泛的應用。因此，基于這種認識，本文對無線傳感器網絡的研究現狀進行了分析，并且對其應用問題情況展開了探討，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：無線傳感器網絡研究現狀應用

引言

所謂的無線傳感器網絡，其實就是一種由大量連接微型傳感器節點組成的特殊Ad-Hoc無線網絡。該種網絡的構建涉及了較多的學科知識，并且結合了無線通信技術、傳感器技術和分布式信息處理技術等多種技術。就目前來看，無線傳感器網絡已經在各個領域得到了應用，并且成為了學科交叉領域的研究熱點。因此，有必要對無線傳感器網絡的研究現狀及應用展開分析，從而更好的進行該種網絡的運用。

一、無線傳感器網絡研究現狀

（一）無線傳感器網絡的國外研究現狀

早在上世紀末，美國國防部就開始研究無線傳感器網絡技術。而當時研究的目的，則是為了對敵方的活動狀況進行不被察覺的監控。21世紀初，美國陸軍正式提出“靈巧傳感器網絡通信”計劃，開始嘗試將傳感器、無人值守式彈藥、戰斗機器人系統連接成網絡。2002年，英特爾在醫學預防和森林火災監測方面重點研究了傳感器網絡，對無線傳感器網絡架構、網絡協議、網絡節點寫作和網絡安全問題展開了研究。在國外學術界，美國科學基金會為促進微型傳感器網絡發展，制定了無線傳感網絡研究計劃，并對生物攻擊和有毒化學物分布環境下的傳感器網絡的特征展開了研究。此外，目前國外哈佛大學、麻省理工學院和康奈爾大學均成立了無線傳感器網絡研究小組，克爾斯博公司、英特爾和微軟等公司也都陸續參與了無線傳感器網絡的研究。

（二）無線傳感器網絡的國內研究現狀

相較于國外，我國研究無線傳感器網絡的起步時間較晚。2002年以后，清華大學、北京大學和中科院所等高校和機構最早開始了傳感器數據管理領域的研究。同時，重慶大學則在無線傳感器定位、無線傳感器網絡節點重構等方面展開了研究。2004年，國家自然科學基金委員會正式將一項無線傳感器網絡項目列為研究重點。次年，無線傳感器網絡及技術被列入計劃。2006年，傳感器網絡技術則被列為重點研究項目。就目前來看，國內無線傳感器研究的前沿方向包含了自組織網絡技術和智能感知技術[1]。此外，在傳感器網絡技術研究方面，城都無線龍科技、北京鑫諾金和寧波中科等企業也開始陸續加入該研究領域。

二、無線傳感器網絡的應用分析

（一）在軍事領域的應用

在最早的研究階段，無線傳感器網絡就是作為軍事科技得到了研究。利用無線傳感器網絡，可以在惡劣的戰場環境中進行敵軍區域內的兵力和裝備的監測，并且能夠完成目標物、生物化學攻擊和核攻擊的監測。在軍事應用研究領域，“智能塵埃”這一具有代表性的項目就是由超微型傳感器構成的網絡，可以對周圍環境的振動程度、光亮度和有毒化學物質等內容進行監測，并且成本和功耗相對較低。此外，美國軍方研究出的“沙地直線”和槍聲定位系統都屬于無線傳感器項目。

（二）在醫療衛生領域的應用

在遠程健康管理、病理數據采集、重癥病人看護和緊急救護等方面，無線傳感器網絡都得到了應用。而羅徹斯特大學更是創建了一個智能醫療房間，整個房建相當是一個無線傳感器網絡，可以根據微塵對居住者的呼吸、脈搏和睡覺姿勢等內容進行測量。此外，英特爾推出的家庭護理技術也是基于無線傳感器網絡，可以通過在家電和家具等物體中嵌入半導體傳感器獲取需要被護理的人員的信息，并且利用無線通信將信息傳遞給護理人員。

（三）在農業及環境領域的應用

在農業及環境領域，無線傳感器網絡可以用來監測動物活動環境、森林火災和洪水等內容，并且實現精準農業監測。例如在農田灌溉方面，就可以利用無線傳感器網絡進行空氣濕度、土壤濕度等參數的檢測，然后利用這些參數為灌溉的控制提供依據。而在野外觀察活動中，利用無線傳感器系統也能對動物的活動進行監測，從而確保觀察人員的安全[2]。此外，利用無線傳感器網絡進行泥石流的監測，也能提前預測泥石流的發生，繼而為人員疏散提供依據。

（四）在智能家居領域的應用

在智能家居領域，可以利用各種傳感器對家居環境的溫度、濕度和光照等內容進行監測，從而通過調節室內環境為居住者提供一個更加舒適的居住空間。同時，利用無線傳感器網絡對建筑和橋梁的狀況進行監測，也能夠為管理部門開展建筑修復工作提供依據。而在家電中進行傳感器節點的嵌入，則能夠幫助人們實現家電的智能控制，從而為人們的生活提供更多的便利。

（五）在其他領域的應用

實際上，無線傳感器網絡在很多領域都得到了應用。比如在工業生產方面，無線傳感器網絡就能在核電廠和礦井等危險工業環境中得到應用。利用特殊的傳感器，生物化學研究人員也能對有毒有害物質進行監測，從而減少化學生產對人體的傷害[3]。在工業自動化生產方面，也可以利用無線傳感器網絡對工廠環境進行監測，從而通過改善工廠運作條件降低工廠生產成本，并且有效延長工廠設備的使用壽命。

結論：總而言之，隨著人們對無線傳感器網絡的認識的逐漸加深，有關無線傳感器網絡的研究也將得到進一步發展。在這種情況下，有關網絡構建和應用的關鍵問題將逐漸得到解決，從而為人們提供更好的服務。因此，相信隨著相關技術的發展，無線傳感器網絡將獲得更加廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]孫玉文,沈明霞,陸明洲等.無線傳感器網絡在農業中的應用研究現狀與展望[J].浙江農業學報,2011,03:639-644.

[2]孫向榮.無線傳感器網絡的研究現狀及主要應用[J].電子制作,2013,16:142.

[3]朱立麗.無線傳感器網絡的應用現狀及優化手段[J].科技廣場,2012,05:77-79.