淺談無線傳感器網絡的應用及其發展趨勢

梁嘉鑫

摘要：無線傳感器網絡是一個無線網絡，由在監控區域內分布的大量傳感器節點組成。本文闡述無線傳感器網絡在現實生活中的各種運用及其以及發展趨勢做了透徹的分析。

關鍵詞：無線傳感器網絡；應用；發展趨勢

隨著人們生活的變化和各種技術的不斷革新，無線傳感器對人們的生活有著不可磨滅的作用，同時也對目前各種新型科技的出現和發展有著重要的影響，改變了人們的生活觀念，無線傳感器技術被認為是現代最具有前景發展的技術之一。因此，無線傳感器網絡也在廣泛的使用，并且顯示出較強的發展趨勢。

1. 無線傳感器網絡的概念

無線傳感器網絡可以被描述成由許多傳感的節點分布在各個都需要監測的環境中，這些節點通過無線通訊，形成一種自組織的網絡系統，為了實現傳感功能，收集和處理信息監測在監測區域并提供觀察者處理之后。

無線傳感器網絡由許多傳感節點及匯聚節點，管理節點組成的。它以一種跳躍的方式將收集到的數據傳輸到其他傳感器節點上。傳感器收集的數據可以由許多節點收集數據。節點采集到需要檢測的信息，需要通過一些途徑來傳遞。當需要的信息到了接受電池節點后，會通過自身的結構來傳給中心。反饋到信息后，中心會根據所采集到的信息給予處理。

傳感器節點

圖1. 無線傳感器網絡基本結構組成

通常的講，可以把傳感器節點當作細微的系統，這些細微的節點會四處分布在各處，組成一個監測網絡集合。每個傳感器節點都有著相同的功能，就近似等于路由器和終端的功能，換句話來說，這個節點一是要在感應地帶收取數據和處理數據，此外當周圍的同伴需要發送收集的信息時，它將數據轉發，但也會使數據存儲、融合處理。還有，有些特別的功能是要求很多個節點來共同協作，傳遞數據才能實現的。

收斂節點和傳感節點比較的話，收斂節點的功能性更強，它處理，傳輸和儲存能力更優于傳感節點。在各個外部網絡作為強大的中介，它能監視各個協議棧之間的數據傳輸，也能探知其它節點所收集的數據。

還有一個就是管理節點了，它就是被用于后臺監測的，建立在PC的平臺上，管理節點主要就是管理傳感器胡合理性和效率，達到最優的效果，這個如果想要實現的話就要一個好的界面配置。

2. 無線傳感器網絡的應用

無線傳感器在現代的許多領域都有運用，比如說生物、網絡、醫學、航空等等，很顯然無線傳感器已經處于國內目前研究的重要科學技術項目，怎樣來把它運用到其他領域，怎樣更深的挖掘他的潛在價值，怎樣讓它來造福人民，發展經濟已然成為了許多科學家研究的基礎。

無線傳感器網絡有著非常有價值的研究意義，它已成為最有前景的技術之一，影響著人們的生活環境，其他技術的其他領域也無法比擬優勢。

與大多數技術一樣，無線傳感器在國家國防方面也是有著重要研究的。比如說，無線傳感器可以用其中一個叫相對位置確定功能的實現，讓一些網絡節點能夠擺出不同的形式，其中有個叫反向天陣列的，可以從傳感器所采集的數據上分析敵人的位置，這個功能讓軍事技術有著非常大的突破。

醫學領域中傳感器技術主要是用健康的監測，一方面對于身體機制的監測，比如說個人體重，血壓，血糖等的數據采集，然后通過計算機來判斷是否健康，再采取措施來保持身體的健康。應一方面也會應用于檢測運動員的身體，傳感器可以用來測呼吸次數，心跳次數用來衡量運動員的身體素質。傳感器在醫學上有著不可忽視的重要程度。

傳感器在我們日常生活也是常見的，信息家電應該大家都聽說過，就是用用過PC平臺，管理節點來達到房間內溫度，濕度的一個高標準，同時還可以管理家電，用來滿足房主的需求。

航空領域是人們一直渴望探索的夢想，而通過太空飛行來鋪設傳感器網絡節點的長期監測，現在被認為是經濟上可行的。NASA（NASA）噴氣推進實驗室（噴氣推進實驗室）開發了傳感器網絡，用于火星的探測中 ，應通過初步測試，然而想要馬上投入還需要更深的研究。

無線傳感器在各種自然災害中也有著預警的作用，他可以用于在地震災害中對所需求救的人員的檢測，也能用于山體滑坡，泥石流的提前預警。總之一句話：人們已經越來越離不開無線傳感器技術了。

3. 無線傳感器網絡發展趨勢

目前學術界重點研究了傳感器網絡技術、傳感器節點、低功耗設計和無線傳感器網絡通信協議等領域。伯克利、加州大學洛杉磯分校、南加州大學、斯坦福大學和哈佛大學在美國的傳感器網絡技術研究方面投入了更多的時間，并取得了一些進展。各個大學主要是通過無線傳感器的研究來檢測病人的身體的健康以及各種災害的提前感知等方面。 總的來說，未來傳感器網絡的研究主要有以下幾個方向：

（1）節點微型化

把無線傳感器做的更加細微，更加耐用是目前許多研究者的一個挑戰方向。伯克利大學設計塵埃傳感器目前是在細微傳感器上有著非常大的突破的，伯克利大學升級的傳感器可以自動漂浮在空氣中，用來采集各種環境信息。

（2）尋求系統節能策略

節能減排一直都是全球所提倡的政策，而無線傳感器的運用是需要消耗一定的功率才能達到功能的實現，所以如何減小功率的損耗又成為了一道難題。

（3）成本低廉化

通常來說一個任務是需要多個節點協調，傳輸，處理才能完成的，而如此多的傳感器節點就需要大量的成本來維持運轉，如果一個節點成本需要100元，那么如何把成本減到只要5元，節點成本的降低對于無線傳感器以后的發展十分重要，畢竟成本的高昂還是會阻礙組多產業的推進。

（4）傳感器網絡安全性、抗干擾問題

面對現在網絡信息公開化的社會，傳感器信息處理后的加密查看要簡單但是也要有安全性以及傳感器收集信息不被外界干擾變成不準確的信息成為非常重要的研究課題 。

（5）節點的自動配置

最后一個研究的網側重點就是如何把大量的節點組成一個網絡，并且讓它們遵循這一定的規律，假如其中某個節點出現了一些小問題或者錯誤，我們可以快速的尋找它，并且可以找其它餓的節點來代替它，從而讓整個網絡能夠正常的運行，不受一些微小錯誤的影響。

結語

盡管無限傳感網絡被廣泛運用，而且具有良好的發展趨勢，但還無線傳感器網絡運行也會存在著一些問題，為了防止和發現這些問題的發現，后臺監控軟件是不可缺少的。 由于對無線傳感器網絡的安全性和穩定性的要求比較高，一個具有良好人機界面的無線傳感器網絡監控平臺變得越來越顯得珍貴，值得大家進行更為深入的研究。

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