無線傳感器網絡的研究與應用

李嫵可++顏寧

摘 要：無線傳感器網絡是對計算機技術、通信技術以及電子技術的綜合運用，這種網絡分布方式，通過傳感器對外部世界的感知與檢查，以無線通信的方式在互聯網中進行信息傳遞，從而將獲取的信息傳輸給網絡所有者。無線傳感器網絡作為一種新型技術，在我國的軍事、交通、環境監控以及醫療衛生等多個領域已經得到了有效的應用，對于促進我國的經濟發展具有重要的意義。無線傳感器網絡已經受到了我國科研人員的關注，并且對其進行了深入的研究，以期能夠在我國更多的領域中得以應用。

關鍵詞：無線傳感器網絡；結構；特點；應用

無線傳感器網絡是由大量的靜止或者移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，通過微電子技術的傳感器、無線通信、計算機網絡幾種技術的融合，能夠共同協作的進行感知、采集、處理、傳輸在網絡覆蓋范圍內的被感知對象。無線傳感器網絡是以無線的方式進行通信，所以在網絡設置時比較靈活，設備的位置部署也比較方便，在實踐應用時，具有成本低，操作方便的特點，所以在我國的眾多領域中得到了廣泛的應用。無線傳感器網絡的應用，是我國科學技術領域的一項突破和創新，是對計算機技術、微電子技術以及通信技術相互融合的一種推動，所以對無線傳感器網絡進行研究具有重要的意義。

1 無線傳感器網絡的體系結構及特點

1.1 無線傳感器網絡的結構

無線傳感器網絡由一些嵌入式傳感器節點組成，這些傳感器節點集傳感與驅動控制、計算存儲及通信于一體，主要以傳感器節點、網絡協調器節點和應用管理器節點等為主，在實際應用中，傳感器節點分布于不同的角落，對節點周邊的溫度、濕度、光強度、噪聲、壓力及速度等信息進行采集，并將所采集到的信息向特定的對象進行發送。傳感器節點主要由傳感器模塊、數據處理模塊及無線通信模塊等共同組成，具有較強的信息采集和處理能力。這其中對外界環境的物理學信息進行采集并將物理信號轉換為數字信號主要是由傳感器模塊負責，而對數字信號進行編碼處理則由數據處理模塊負責，而無線通信模塊主要負責信息的傳遞，及時將信息傳遞到網絡中。

1.2 無線傳感器的特點

（1）節點規模大、節點體積小。傳感器節點作為無線傳感器網絡結構中重要組成部分，其不僅密度較大，而且數量眾多，雖然節點規模十分龐大，但節點體積較小，從而能夠實現對其大量部署的要求。

（2）自組織。無線傳感器網絡根據組網機制和網絡協議自動對網絡進行配置和管理，傳感器節點有自組織能力，能夠自動形成無線通信系統不需要固定的基礎設施作為網絡樞紐。

（3）能適應復雜環境。在一些復雜及惡劣環境下傳感器網絡都具有較好的適應性，特別是在一些軍事邊界及人員難以進入的地區，傳感器網絡能夠有效的分布其中。但節點還是會受到高山、建筑物、障礙物等的影響，同時一些風雨雷電也會對節點帶來不利影響。

（4）部署容易且成本低。只需要在目標區域進行隨機部署，不需要指定特定的位置。相對于有線網絡傳輸，無線網絡傳輸降低了各種成本。

（5）可靠性高。無線傳感器節點資源有限，其生命周期主要取決于電池。對無線傳感器節點進行維護、回收和替換的可能性很小。因此，無線傳感器網絡要具有信息傳輸的高度可靠性和對節點失效的高度容錯性。

2 無線傳感器網絡的應用

（1）軍事建設。無線傳感器網絡因為具有部署靈活以及自組織和容錯多項優點，在軍事建設的各個方面得到了有效的運用。在現代化軍事發展時代，日常的軍事訓練以及戰斗已經廣泛的應用了先進的科學技術，無線傳感器網絡就是其中之一。通過這項技術，能夠及時獲取兵力的部署、裝備彈藥以及物資的存儲配送情況，還可以用于陣地以及敵情偵查，為軍事戰略的制定提供有利的依據。通過對戰場的監視、生物化學的攻擊和判斷、目標的指示，還可以及時的做出戰略調整，在戰損評估方面還能夠提供各項有利的數據和信息。所以無線傳感器網絡在軍事建設中的用途較廣，為促進軍事現代化發展創造了有利的條件。

（2）工農業生產。無線傳感器網絡在我國的工農業生產中也得到了有效的應用，尤其是在工業生產中的應用優勢比較明顯。在工業生產中已經實現了大規模的機電化生產，而機械設備的運行狀態不僅關系到產品的生產質量，而且會對機械設備的可靠性以及維修有重要的影響，從而影響到企業的經濟效益。通過無線傳感器對工業設備的監測，能夠實時掌控設備的振動、潤滑以及磨損情況，從而便于工業生產管理人員及時了解設備的運行狀態，進而在工藝改進以及維修技術方面做出改善和調整，可有效降低生產成本，提高工業生產效率。在農業生產逐步向現代化發展的過程中，無線傳感器網絡的應用能夠實現農業信息的采集和傳輸，為推進農業現代化發展提供有利的科學依據。

（3）環境監測。環境一直都是世界各國關注的重要問題，而無線傳感器網絡能夠為環境監測提供重要的依據。在野外環境中，主客觀都不適宜人類觀察情況下，利用無線傳感器網絡，能夠進行大規模的數據采集。通過對候鳥跟蹤、小型動物和昆蟲的遷徙，能夠為野生動物保護工作提供便捷，并且能夠對地球氣候的變化進行深入的研究。通過對林火和洪水的監測，能夠為防御部署提供依據。所以無線傳感器網絡在環境監測中發揮了重要的作用，為環境治理和保護提供有效的依據。

（4）安全監控。安全監控涉及到眾多的領域，無線傳感器網絡末梢的傳感器能夠通過聲音、振動、光以及溫度等物理信息的變化，來了解被監控對象的狀態，從而為監控方制定和部署安全防御措施提供依據。目前主要在煤礦、電站、通信樞紐以及行政中心等場所進行應用，通過信息的采集，能夠實時掌控被監控場所的狀態，從而為安全部署、災害防御、資源調配以及災后救援等提供重要的依據。安全是社會發展的重要基礎，所以無線傳感器網絡在安全監控中的作用不容忽視，并且通過技術的改進和調整，在功能上還會越來越完善。

（5）智能交通。由于無線傳感器網絡具有成本低、靈活性好以及便于大規模部署等特點，在智能交通管理中發揮了重要的作用。通過無線傳感器網絡的部署，能夠大范圍的對路段的車輛和路面信息進行采集，從而為交通管理提供依據。通過車載和道路傳感器的相互配合，能夠對交通流量進行實時監測，從而為出行者提供有用的信息服務。在智能交通管理中，通過大范圍的監控部署，實時掌控車輛的運行狀況，對違章行為進行報警和記錄，可有效提高交通管理的效率。

（6）家居生活。在家居生活逐漸智能化方向發展的過程中，無線傳感器網絡的應用更加普遍，傳感器通過對室內溫濕度、光照以及空氣成分的感知，能夠對智能家電進行自動控制，并且可以實現遠程控制。除了在家居生活中的應用，在醫療健康和教育科學等領域得到了廣泛的應用，對于促進我國的發展都做出了重大的貢獻。

3 結束語

無線傳感器網絡是多項技術融合的一項新技術，是我國科學技術領域的一項創新。無線傳感器網絡的集成度較高，在信息采集、處理和傳輸等方面都具有很大的優勢，以及便于操作、部署靈活等特點，在我國眾多領域中得到廣泛的應用。無線傳感器網絡的應用，有效的促進了我國經濟建設的發展。在無線傳感器網絡研究的過程中，還面臨著很多挑戰和難題，需要科研人員的不斷努力，不斷完善無線傳感器網絡技術，為促進我國社會的發展創造有利的條件。

參考文獻

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