無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用
——《無線傳感器網絡：原理與實踐》評述

目前，食品物流監控工作正朝向自動化、信息化、網絡化與智能化發展，在此背景下，無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用成為了食品物流領域中的研究熱點。由胡飛等編著，機械工業出版社出版的《無線傳感器網絡：原理與實踐》一書依托無線傳感器網絡應用案例，對無線傳感器網絡的應用理論以及應用實踐進行了細致的闡述。該書內容豐富、語言簡練，理論敘述深入淺出，對于研究無線傳感器網絡在視頻物流監控中的應用具有較大的指導價值。

該書共18章，可以劃分為8個部分。第1部分為緒論部分，包含第1章，主要對無線傳感器網絡中涉及到的基礎知識、基本概念進行了介紹。第2部分以工程設計為主題，包含第2章，主要對無線傳感器網絡中的硬件開展論述，對傳感器節點的體系結構與設計進行了介紹。第3部分以網絡協議棧為主題，包含第3～5章，主要對無線傳感器網絡中的介質訪問技術、路由技術、網絡傳輸層技術進行講解。第4部分以計算機科學原理為主題，包含第6～8章，主要對無線傳感器網絡中傳感器節點的操作系統、中間件設計、傳輸器數據管理進行了闡述。第5部分包含第9～11章，對無線傳感器網絡中的定位技術、時鐘同步技術、安全與隱私技術進行了介紹。第6部分以特殊無線傳感器網絡為主題，包含第12～14章，主要對無線傳感器與執行器網絡、水下傳感器網絡、視頻傳感器網絡進行了普及。第7部分包含第15、16章，主要對無線傳感器網絡中的能量模型、仿真器進行了介紹。第8部分為案例研究部分，包含第17、18章，對無線傳感器網絡在遠程醫療服務中的應用以及燈管控制中的應用開展了研究與說明。

結合該書，既可以了解無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用優勢，也可以明確無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用范圍，并通過了解無線傳感器網絡應用中的關鍵技術，有針對性地對無線傳感器網絡應用過程進行控制與優化。

1 無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用范圍

《無線傳感器網絡：原理與實踐》一書對無線傳感器網絡需要具備的基本特征進行了論述，如體積小、成本低、能耗少等，由此可見，無線傳感器網絡在食品物流監控中展現出了較高的可用性與明顯的優勢。《無線傳感器網絡：原理與實踐》一書的緒論部分對無線傳感器網絡的典型應用進行了較多的介紹，結合后續無線傳感器網絡設計技術部分可以看出，無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用范圍主要包括對食品倉儲環境開展監控、對運輸途中的貨物狀態進行監控以及對運動物體進行監控等。

從無線傳感器網絡在食品倉儲環境監控工作中的應用來看，食品倉儲是食品物流體系中至關重要的組成部分，在食品倉儲信息化建設以及現代化發展過程中，無線傳感器網絡能夠發揮出不容忽視的作用。應用實踐中，食品倉儲管理主體可以在引入先進設備、優化管理流程的基礎上，依托無線傳感器網絡構建食品倉儲環境監控管理系統。這一系統不僅可以對倉儲環境中涉及到的溫度、濕度、含氧量、光照度等數據進行采集、處理與預警，而且可以對食品倉儲中使用的各類設備的狀態進行記錄。這不僅有利于推進食品倉儲環境得以持續優化、保障食品質量安全，而且對于提升食品倉儲管理工作效率、控制食品倉儲管理工作成本具有重要意義。

從無線傳感器網絡在運輸途中貨物監控工作中的應用來看，相對于食品倉儲環境監控而言，圍繞在途貨物監控構建起的無線傳感器網絡呈現出了更為復雜的特征。具體而言，確保運輸人員、運輸設備以及在途食品的安全性以及確保運輸工作能夠如期完成是將無線傳感器網絡應用于在途運輸監控的主要目標。在這一目標的導向下，食品物流監控工作者需要依托車載監控與遠程監控兩大系統，對在途人員、設備與食品詳細參數進行遠程掌控。其中，車載監控系統的設計與搭建，要求工作人員能夠根據監控需求、運輸食品特點、車輛特征等，合理部署傳感器節點，并通過開展持續的優化，確保這些節點的工作性能與控制中心處于最好的狀態，從而為遠程監控中的信息獲取與信息處理奠定基礎。

從無線傳感器網絡在運動物體監控工作中的應用來看，運動型物體監控工作面臨著節點漏檢的風險，而為了有效控制這種風險，監控工作者需要對網絡監控數據具有的可靠性進行重點關注，與此同時，針對運動型物體監控制定合理的節點控制策略是依托無線傳感器網絡做好食品物流運輸運動物體監控的關鍵，因此，無線傳感器網絡設計與搭建工作者需要對監控系統具有的容錯能力、擴展能力等進行考慮，從而為網絡監控數據可靠性的提升提供保障。在此類系統的搭建中，系統構成一般包括傳感器節點、路由器、網關以及監管中心。其中，傳感器節點包括數據監測節點與匯聚節點，主要負責數據采集與傳遞；路由器在特定路由協議的基礎上負責監管中心與信息采集點之間的通信；網關負責向監管中心傳送接收到的數據；監管中心中的數據存儲中心與遠程控制中心則分別負責存儲監控數據與發送控制命令。

2 無線傳感器網絡在食品物流監控應用中的關鍵技術

《無線傳感器網絡：原理與實踐》一書對無線傳感器網絡應用中涉及到的多項關鍵技術進行了論述，并通過應用案例對主要技術的應用實踐進行了研究。具體而言，無線傳感器網絡在食品物流監控應用中的關鍵技術主要包括以下幾項。

(1) 拓撲控制。在食品物流監控工作中，需要提升無線傳感器網絡的生命周期，強化無線傳感器網絡的可靠性與網絡吞吐量，降低無線傳感器網絡的能耗與網絡延遲，而這些內容正是拓撲控制技術的研究方向。拓撲控制技術主要有3種：① 平面網絡拓撲控制。這種控制策略相對簡單且容易實現，在這種策略中，食品物流監控中的各個節點具有相同的MAC協議以及功能，且全部能夠與Sink節點通信，在后期維護方面也呈現出了便利性。② 分簇網絡拓撲控制。在應用這種策略開展無線傳感器網絡設計過程中，網絡會被劃分為簇并在每簇中設置簇頭節點。在此基礎上，無線傳感器網絡將會以簇為單位工作，無工作任務的簇則會休眠，從而達到降低功耗的目標。③ 支配集網絡拓撲控制。刪除冗余節點法與構造最大獨立集法是此類拓撲控制的實現方法，這些方法對于降低冗余與能耗具有重要意義。

(2) 路由協議。在將無線傳感器網絡應用于食品物流監控工作過程中，往往需要設置較多的監控節點，而受到通信能力、維護能力的限制，基于IP的路由協議展現出了難以適應相關應用場景、應用需求的缺陷，也正因為如此，研究者針對多元化的無線傳感器網絡應用場景與應用需求，制定了多樣的路由協議。《無線傳感器網絡：原理與實踐》一書將這些路由協議進行了歸類。如以路徑發現方法的差異為依據來分類，無線傳感器網絡中的路由協議可以劃分為主動路由協議和反映路由協議。其中，基于主動路由協議的節點需要周期性地發送路由信息，具有延遲較小的優勢；反應路由協議則是在按需原則基礎上構建拓撲結構，產生信息數據傳送需求時，源節點才會對路由進行尋找。由于這種方式具有較大延遲，因此往往難以滿足實時性傳輸需求。

(3) 節點部署。為了確保無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用具備更好的時效性、更大的覆蓋面，工作人員需要對監控節點進行科學部署，從而充分發揮出無線傳感器網絡在食品物流監控中的應用價值。具體而言，在食品物流監控系統中，節點部署方式主要包括3種：① 靜態部署。這種部署方式又分為隨機部署與計劃部署兩類。雖然前者呈現出了較高的隨機性，節點分布密度也欠缺均勻性，但是能夠較高地適應環境惡劣的靜空場景。計劃部署則恰恰相反，是一種強調位置精確的部署方式。② 移動部署。增量式部署是移動部署中的重要方法，這種方法能夠有效提升無線傳感器網絡分布范圍，降低無線傳感器網絡搭設成本。此外還包括基于虛擬力、概率檢測模型以及Voronoi的部署方法。③ 混合部署。這種部署方式主要應用于異構節點部署工作當中，即監控網絡中的節點并非同一類型，而其中部分高性能的節點則能夠有效提升網絡性能。

《無線傳感器網絡：原理與實踐》一書圍繞無線傳感器網絡理論知識與應用案例進行了深入的研究，不僅有助于讀者對無線傳感器網絡技術有更為全面的認知，而且對于推進無線傳感器網絡在食品物流監控工作中的應用、促使食品物流監控工作得以現代化發展有著重要的指導價值。