無線傳感器網絡應用的研究與分析

曹紀磊 河南省交通高級技工學校

無線傳感器網絡應用的研究與分析

曹紀磊 河南省交通高級技工學校

傳感器節點可以連續不斷地進行數據采集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制，傳感器節點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊，能夠廣泛應用于環境監測和預報、智能家居、建筑物狀態監控、城市交通，以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。隨著無線傳感器網絡的深人研究和廣泛應用，無線傳感器網絡逐漸深入到人類生活的各個領域而受到業內人士的重視。

無線傳感器 網絡 智能交通 監控

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無線方式通信，因此網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。

1 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素。WSN的發展得益于微機電系統、片上系統、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發展。

微機電系統、片上系統、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發展，孕育出無線傳感器網絡，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革。無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。

2 無線傳感器網絡應用分析

無線傳感器網絡所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。基于MEMS的微傳感技術和無線聯網技術為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領域可以歸納為:軍事、航空、反恐、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。下面就針對無線傳感器網在交通管理和建筑物狀態監控中應用盡心深入的分析與研究。

2.1 在交通管理中的應用

在交通管理中利用安裝在道路兩側的無線傳感網絡系統，可以實時監測路面狀況、積水狀況以及公路的噪音、粉塵、氣體等參數，達到道路保護、環境保護和行人健康保護的目的。

由于該系統將應用大量的傳感器與各種車輛保持聯系，人們可以利用計算機來監視每一輛汽車的運行狀況，如制動質量、發動機調速時間等。根據具體情況，計算機可以自動進行調整，使車輛保持在高效低耗的最佳運行狀態，并就潛在的故障發出警告，或直接與事故搶救中心取得聯系。目前在美國的賓西法尼亞州的匹茲堡市就已經建成有這樣的交通信息系統，并且通過電臺等媒體附帶產生了一定商業價值。

道路兩側的傳感器結點可以實時監測道路破損、路面不平等情況，在暴雨時可以監測路面積水情況，并將這些數據通過無線傳感網絡實時的發送到相關部門，便于相關部門對道路進行檢修或者發布道路積水警報及進行險情排除等工作。道路兩側的傳感器結點還可以實時監測公路附近的環境狀況，例如噪音、粉塵及有毒氣體濃度等參數，并通過無線傳感網絡系統將這些數據實時發送出去，便于有關部門對道路情況進行監測。Senera的系統，可用于監測橋梁、高架橋、高速公路等道路環境。對許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能放置在橋墩底部用以感測橋墩結構;也可放置在橋梁兩側或底部，搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等，能減少斷橋所造成生命財產的損失。

智能交通系統(ITS)是在傳統的交通體系的基礎上發展起來的新型交通系統，它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域，并將“人-車-路-環境”有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術，將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節能和環保等問題，同時還可以提高交通工作效率。因此，將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年來的研究熱點。智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段，用來監測路面與路口各個方向上的車流量、車速等信息。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器來采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統根據設定的目標，并運用計算方法計算出最佳方案，同時輸出控制信號給執行子系統，以引導和控制車輛的通行，從而達到預設的目標。無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。

2.2 在建筑物狀態監控中的應用

建筑物狀態監控是指利用傳感器網絡來監控建筑物的安全狀態。由于建筑物不斷進行修補，可能會存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動可能不會帶來看得見的損壞，但是也許會在支柱上產生潛在的裂縫，這個裂縫可能會在下一次地震中導致建筑物倒塌。用傳統方法檢查往往需要將大樓關閉數月，而安裝傳感器網絡的智能建筑可以告訴管理部門它們的狀態信息，并自動按照優先級進行一系列自我修復工作。

城市污染一直是建筑工地帶來的負面影響之一，由于過多的沙石，水泥材料，使工地附近的空氣質量非常的差，為市民帶來很多不變。沖洗水泥車會使工地附近的路面非常泥濘，水分蒸發后，又會使路面凹凸不平。這些不文明的行為都是投資者需要注意的。由于施工環境的限制，設備、材料的安全管理不完善及部分員工的自我防護意識的薄弱，為犯罪分子提供了可乘之機。如何通過技術手段引入施工現場，打造數碼建筑工地成了許多建筑單位重點考量因素。地基基礎階段的監控：深基坑支護、基槽開挖和人工挖孔樁施工等已被列入專項治理內容。這個階段的施工已被作為監控的重點。轉入地面、樓面施工階段，建筑物四周敞開，作業面寬，施工人員多，各個分項工程往往交叉作業，要求各項安全防范和質量要求都要考慮周到。如重點監控對象有，驗槽、砼的輸送、澆搗、養護、模板安裝、鋼筋安裝及綁扎、混凝土澆搗、施工人員安全帽和安全帶配戴、建筑物的安全網設置，以及樓梯口、電梯口、井口防護、預留洞口、坑井口防護、陽臺、樓板、屋面等臨邊防護和作業面臨邊防護等。針對高層作業的特點，可以設置多項監控重點，如建筑物的安全網設置、施工人員作業面臨邊防護、施工人員安全帽佩帶、外腳手架及落地竹腳手架的架設、纜風繩固定及使用、吊籃安裝及使用、吊盤進料口和樓層卸料平臺防護、塔吊和卷揚機安裝及操作等。

3 結束語

無線網絡是利用無線電波而非線纜來實現與計算機設備位置無關的網絡數據傳輸系統，是現代數據通信系統發展的一個重要方向。無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一，可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術，在現實生活中得到了越來越廣泛的應用。目前，無線傳感器網絡作為一種獲得和處理信息的新技術，正在被廣泛的研究。隨著通信技術、嵌入式技術、傳感器技術的發展，傳感器正逐漸向智能化、微型化、無線網絡化發展。

[1]王汝傳,孫力娟.無線傳感器網絡技術及其應用.人民郵電出版社2011.4

[2]鄭軍,張寶賢.無線傳感器網絡技術.機械工業出版社,2012.6

[3]楊揚,黃日茂,王德政.無線傳感器網絡故障檢車研究[J].電腦知識與技術,2010.06(33):47-49