無線傳感器網(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）

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無線傳感器網(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：為了進一步研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，在介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，從多個領(lǐng)域論述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，研究表明：無線傳感器網(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

隨著無線通信技術(shù)和低功耗嵌入式技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在這種大環(huán)境下應(yīng)運而生。無線傳感器網(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)別的地方是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由具有感知能力和計算能力的大量微型傳感器節(jié)點構(gòu)成。現(xiàn)如今，無線傳感器廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、家居、工業(yè)等多個領(lǐng)域中。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成

1.1 體系結(jié)構(gòu)

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

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

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由三部分組成，即無線傳感節(jié)點群、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)用戶端。傳感器節(jié)點采用多跳轉(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)點利用飛行器將信息散播到被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，大多數(shù)的節(jié)點在傳感網(wǎng)絡(luò)中以無線自組網(wǎng)的形式進行通信。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，利用每個節(jié)點以路由器傳送數(shù)據(jù)的形式將距離相近的節(jié)點連接起來發(fā)送到基站，再通過將基站和衛(wèi)星信道的有效結(jié)合，將信息傳到用戶者手中。

1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點結(jié)構(gòu)

圖2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)Fig.2 Wireless sensor network node structure

節(jié)點在無線傳感器網(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，其功能主要是對兩者進行檢測，查看兩者是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。而對系統(tǒng)中眾多傳感器節(jié)點的操作則需要數(shù)據(jù)的處理和控制模塊來進行操控。數(shù)據(jù)傳輸模塊利用企業(yè)的傳感器節(jié)點進行無線通信，在正常工作中傳感器節(jié)點需要大量的電量，而這些電量由供電模塊提供。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點分析

2.1 節(jié)點數(shù)量多

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為滿足人們對大量信息的需求，將大量的傳感器節(jié)點通過分布式的方式在檢測區(qū)域內(nèi)進行部署，通過這種方式來提高檢測的精確度。而大量節(jié)點的出現(xiàn)還可以增加覆蓋的檢測面積，減少洞穴或盲區(qū)的存在。

2.2 以數(shù)據(jù)為中心

因為傳感器節(jié)點在部署的時候沒有規(guī)律可循，因此對于傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的節(jié)點都是用編號標(biāo)記的，但所標(biāo)記的編號和節(jié)點所在的位置之間沒有任何關(guān)系，因此用戶在查找信息時可直接將關(guān)鍵詞輸入到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件時，會將事件信息匯報給用戶，因此，它通常被稱為以數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡(luò)。

3 無線傳感器網(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，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在我國的醫(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)在遠程健康管理、對重癥病人的監(jiān)護、病理數(shù)據(jù)的實時采集及緊急救護等。工作人員利用無線通信可以將傳感器進行聯(lián)網(wǎng)，高效地將必要的信息進行傳遞，還可以進一步減輕護理人員的負(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，從而得到舒適便捷的智能化家居環(huán)境。在臥室內(nèi)還可以安裝一些無線傳感器，對室內(nèi)不同位置的溫度、濕度等有一個微觀的了解，也便于對房間內(nèi)的溫度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，一個典型的智能家居檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

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

4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展

4.1 路由協(xié)議

路由協(xié)議主要負(fù)責(zé)對傳感器的節(jié)點和sink節(jié)點間創(chuàng)建路由的指導(dǎo)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳遞，而在進行設(shè)計的時候，首先要注意的就是對能量的節(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)點狀態(tài)信息，導(dǎo)致路由協(xié)議太過復(fù)雜化，要盡量避免那些冗雜的信息，減少能量的浪費，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

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布眾多，且其覆蓋面也是非常廣的，想要通過更換電池來延長網(wǎng)絡(luò)的工作壽命是不現(xiàn)實的，因此研究人員一定要在設(shè)計時充分考慮這一點，做好節(jié)能降耗工作，讓節(jié)點的生存時間更長一些，以此來進一步減少能量的浪費，完成更多的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。

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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

中圖分類號：TN929.5；TP212.9；TP393

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1674- 8646（2016）09- 0008- 02

收稿日期：2016- 03- 29

作者簡介：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)院無線電物理專業(yè)2013級碩士研究生，主要從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。