無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀與應用

程 文（漢口學院機電工程學院，湖北武漢，430000）

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無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀與應用

程 文
（漢口學院機電工程學院，湖北武漢，430000）

摘要：無線傳感器網(wǎng)絡得到較好的發(fā)展，是一種全新的信息技術，其應用范圍比較廣泛。該網(wǎng)絡涉及到傳感器、無線通信技術以及微處理器等方面的內(nèi)容，需要對其關鍵技術進行分析，對其研究現(xiàn)狀進行了解，以便提高無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展，擴大其應用范圍。本文就無線傳感器網(wǎng)絡的結構與特點進行闡述，并對無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，探討無線傳感器網(wǎng)絡的應用，為無線傳感器網(wǎng)絡的未來發(fā)展提供借鑒依據(jù)。

關鍵詞：無線傳感器；網(wǎng)絡；研究現(xiàn)狀；應用

1 無線傳感器網(wǎng)絡的結構概況

1.1 節(jié)點結構

無線傳感器的節(jié)點結構主要包括數(shù)據(jù)處理與控制模塊、無線通信模塊、能量供應模塊以及傳感器模塊。在傳感器模塊中，主要是對所在區(qū)域內(nèi)對信息進行收集與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，其中的傳感器設備主要是用來感知與獲取外界的信息。在A/D轉(zhuǎn)換其中，需要將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字類型的信號。在數(shù)據(jù)處理與控制模塊中，需要對傳感器的節(jié)點進行控制，在微處理器中，需要對節(jié)點的每個部分工作進行協(xié)調(diào)管理，采用嵌入式的CPU來處理。在無線通訊模塊中，需要對無線通信進行負責，對消息進行交換與控制，并對數(shù)據(jù)進行收集。在能量供應模塊中，需要為其他設備與系統(tǒng)提供正常運行所需的能量。

1.2 體系結構

體系結構包括傳輸介質(zhì)、sink節(jié)點、無線傳感器節(jié)點群以及網(wǎng)絡用戶端，主要是通過人工處理、飛行棋撒播等方式將節(jié)點散落在監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)。在感知范圍內(nèi)，節(jié)點通常是自主形成網(wǎng)絡，對信息進行感知與監(jiān)測，從而向sink節(jié)點傳播信息，以便將其這個區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡用戶端中。

2 無線傳感器網(wǎng)絡的特點

與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡進行對比分析，無線傳感器網(wǎng)絡具有獨特的特點。其能量十分有限，通常需要借助電池供電，使得每個節(jié)點的能量十分有限，一定供應的能量消耗完，節(jié)點則無法正常工作。并且其節(jié)點數(shù)量較多，在同一個監(jiān)測區(qū)域，存在上萬個節(jié)點，可以通過每個節(jié)點之間的連接性能來確保網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行水平，確保其容錯性與抗毀性較強。同時，其以數(shù)據(jù)為中心，節(jié)點并不是必須要通過唯一的IP地址來進行區(qū)分，也可以通過局部的標識來區(qū)分。具有動態(tài)拓撲特點，由于該網(wǎng)絡屬于動態(tài)網(wǎng)絡，可以確保節(jié)點的隨便移動，其動態(tài)拓撲性能加強。另外，具有多跳路由特點，網(wǎng)絡中的節(jié)點通信過程中，需要借助中間網(wǎng)絡節(jié)點或者所在區(qū)域內(nèi)的節(jié)點來完成數(shù)據(jù)通信，因此，具有多跳路由的特點。

3 無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀

該網(wǎng)絡是一種新興的傳感器網(wǎng)絡，其發(fā)展前景比較廣闊。其開始發(fā)展于上世紀末期，在我國無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展中，由智能塵埃的概念提出才開始發(fā)展的，之后隨著人們對其的研究不斷深入，逐漸從國防軍事領域中的應用擴展到環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、海底探索、森林滅火等領域中。并且將其歸入到未來新興的技術發(fā)展規(guī)劃中，并側重在生物技術、化學等方面的應用。之后又將其研究重點放在安全且具有擴展性的網(wǎng)絡、傳感器系統(tǒng)等網(wǎng)絡中。從而促使各界學者逐漸參與到無線傳感器網(wǎng)絡的研究與發(fā)展過程中。

而我國該網(wǎng)路的發(fā)展與發(fā)達國家同時起步，無線傳感器網(wǎng)絡的研究工作逐漸受到政府的廣泛關注，并成為研究的重點項目之后將其基礎理論與關鍵技術歸入計劃研究中。近年來，我國無線傳感器網(wǎng)絡的研究在不斷的深入發(fā)展，并獲得了較多的成果。同時，隨著通信技術、電子技術等的不斷發(fā)展與改進，無線傳感器網(wǎng)路也得到快速的發(fā)展，其應用范圍越來越廣泛，其發(fā)展前景比較廣闊。

4 無線傳感器網(wǎng)絡的應用

4.1 在軍事領域中的應用

通過對無線傳感器網(wǎng)絡進行深入的研究，其比較符合在國防軍事偵察中使用，能夠通過該項網(wǎng)絡技術來獲取敵軍相關情報內(nèi)容。并且，無線傳感器網(wǎng)絡最早的研發(fā)也是將其運用在軍事領域中，戰(zhàn)場瞬息萬變、環(huán)境比較惡劣，從而導致收集敵軍情報存在一定的難度與危險性，而將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用其中，可以更好的獲取敵軍情報。并且能夠借助其自身體積小、耗能低、抗毀性腔、隱蔽性高等特點，可以為軍事偵察降低損傷與危險性。同時，可以通過該網(wǎng)絡技術的飛機撒播與特種炮彈發(fā)射等能力，可以在敵軍陣地安裝無線傳感器網(wǎng)絡的監(jiān)測裝置，以便獲取精準的情報內(nèi)容。另外，該網(wǎng)絡技術在軍火、裝備、士兵等方面可以進行有效的敵我識別處理，避免出現(xiàn)誤傷。可以對射擊對象進行跟蹤，以便精確制導，準確的判斷是否存在核武器攻擊，盡可能的降低損傷與死亡率。

4.2 在環(huán)境監(jiān)測中的應用

在經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境遭到嚴重的破壞，世界各國的環(huán)保意識逐漸增強，為了對生態(tài)環(huán)境進行有效的監(jiān)控，避免進一步的惡化，可以將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用在環(huán)境監(jiān)測過程中，能夠?qū)ι帧⑵皆⒑Ｑ蟮拳h(huán)境的變化情況進行監(jiān)測，繼而可以有效的評估與判定森林火災、洪水等自然災害。并且可以通過對氣象進行深入的研究，對空氣污染、土囊污染以及水污染等情況進行監(jiān)測，為環(huán)境保護提供依據(jù)。另外，可以通過這種方法對地表的物種進行跟蹤監(jiān)測，全面掌握生態(tài)環(huán)境的變化情況，以便避免環(huán)境進一步惡化。

4.3 在醫(yī)療衛(wèi)生中的應用

在醫(yī)療衛(wèi)生領域中，無線傳感器網(wǎng)絡的應用也比較廣泛，可以取得較好的應用效果。其在遠程健康管理、看護、重癥患者護理、生活支持設備等方面的應用比較廣。通過無線傳感器網(wǎng)絡設備，可以將信息收集到傳感器節(jié)點中，從而可以對患者的實際病情進行詳細了解。例如，在心率、血壓以及心率等監(jiān)測中，可以借助無線傳感器網(wǎng)絡技術對患者的病情進行分析，并根據(jù)實際情況及時給予應急處理與救助。同時，可以殘障人士自理生活，減輕護理人員的工作負擔。

4.4 在農(nóng)業(yè)中的應用

在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，也逐漸使用無線傳感器網(wǎng)絡技術，并取得較好的應喲過效果。由于我國是農(nóng)業(yè)大國，國土遼闊，土質(zhì)復雜多樣，并且當前的生態(tài)環(huán)境問題日益嚴重，在這樣的環(huán)境下，將無線傳感器網(wǎng)路技術應用其中，對國民經(jīng)濟與農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著至關重要的作用。例如，在大型農(nóng)田灌溉以及育苗的過程中，可以通過無線傳感器網(wǎng)絡技術對農(nóng)業(yè)的研究與系統(tǒng)進行有效的控制，并獲取相關數(shù)據(jù)，從而對選擇的監(jiān)測點的各項數(shù)據(jù)進行分析，對其進行生態(tài)研究，從而可以獲取土質(zhì)情況、土囊濕度以及空氣變化情況等，以便為灌溉與育苗提供前提條件。

5 總結

隨著科學技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡技術的發(fā)展比較迅猛，并且在各個領域中均得到較好的效果。在今后無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展過程中，還需要對其現(xiàn)狀與不足進行細致的研究，從而今后的發(fā)展提供借鑒。

參考文獻

[1]陳志濤.淺談無線傳感器網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀與應用[J].計算機光盤軟件與應用，2012，18（9）：901-902.

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Research status and application of Wireless Sensor Networks

Cheng Wen
（School of mechanical and electrical engineering, Hankou College Wuhan，430000）

Abstract：Wireless sensor network has a good development,is a new information technology,its wide range of applications.This network involves sensor, wireless communication technology and microprocessor and other content,need carries on the analysis to the key technology,the current status of the study of

the understanding,in order to improve the development of wireless sensor network,expand its scope of application.In this paper,the wireless sensor network structure and characteristics is expounded,and the

development status of wireless sensor network are analyzed,to explore the application of wireless sensor network,provides the reference for the future development of wireless sensor networks.

Keywords：wireless sensor;network;research status;application