無線傳感器網絡與物聯網的應用研究

薛國超

(北京華麒通信科技有限公司)

1 前言

隨著我國社會經濟發展進步，信息技術迅猛發展，無線傳感器網絡與人們生活之間的連接日益密切，以無線傳感器網絡為基礎，促進物聯網的發展已經成為一種必然趨勢。以無線傳感器網絡為基礎的物聯網在實際應用中不僅可以在不同時間、地點為人們提供服務信息，同時在交通監測、監控、環境監測、軍事偵查等方面有著非常廣泛的應用，發揮重要價值。隨著當前人們在無線傳感器網絡等方面的研究越來越深入，物聯網也將迎來更為廣闊的發展空間，針對無線傳感器網絡與物聯網的應用研究具有十分重要的價值和作用。

2 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡（WSN）以無線通信技術、MEMAS（微機電系統）為基礎發展的傳感網絡設備，有著多通信方式、無線、傳感器等特點。WSN技術的發展在無線傳感器方面有著非常大的依賴性，無線傳感器屬于微型傳感器，在手機、筆記本電腦、PAD等方面應用廣泛，融合了通信、感知和終端等多種能力。WSN不僅有無線傳感器所具備的功能，同時還與先進的無線通信、嵌入式等技術融合在一起，能夠實時進行數據的采集和監控。

WSN在實際應用中收集被感知對象數據信息，傳送至指定目標，有接收和感知雙重節點。WSN以MEMS技術為基礎，具備MEMS高集成、體系小、功耗低、價格低廉等特性，還因為其分布式特點，在被監測對象方面節點分布具備密集性、多區域性特點。

3 物聯網

物聯網（IoT），主要是在互聯網基礎上實現物與物之間的相互連接，以互聯網技術為中心，從手機、電腦等客戶端延伸至更加具體的物品，注重用戶端體驗，能夠將互聯網、物品、人、傳感器等相互連接，通過智能化手段實現信息的傳遞。

IoT系統架構包含有底層網絡、匯聚網關接入、互聯網融合和終端用戶四部分，以底層網絡作為基礎，包含WSN、RFID（射頻識別）等，將具體事物信息匯聚至網關接入，之后對信息融合，利用互聯網方式發送至終端，完成物物信息向用戶的傳遞，人也可以將自己的想法和指令通過互聯網形式傳送至具體的物物，實現人、物信息之間交互。

4 無線傳感器網絡與物聯網的關鍵技術

4.1 網絡安全設計

網絡容易受到黑客、病毒以及安全漏洞方面影響，造成用戶信息安全的損失，對客戶安全有嚴重影響和威脅?；赪SN的IoT應用必須要給予網絡安全足夠重視，采取必要的加密、登錄驗證、殺毒等措施，使WSN的安全性和完整性得到保證。

4.2 網絡通信協議

IoT系統中各方面的信息交互必須要以互聯網為載體，網絡傳輸遵守一定的協議，信息傳輸按照協議規則進行。WSN以TCP/IP協議規則為基礎，多為路由器傳輸協議，能夠實現對各個節點的高效利用，提高網絡性能，滿足IoT多元化需要，提高傳輸效率。

4.3 網絡拓撲技術

無線傳感器網絡存在有較多密集節點，能夠采集物物特性方面信息，一般遵循網絡拓撲結構順序，尤其是自身特點，路由間歇效率有明顯提高，可控制節點能耗，更好的滿足當前實際需要。

4.4 定位技術

WSN的IoT主要是實現對物物信息的識別和采集，因為WSN節點設計多為密集型，想要保證節點采集信息的準確性，就必須要做好對物物位置的準確定位。定位技術的應用，通過WSN定位地理位置，能夠滿足這方面實際需要。

5 無線傳感器網絡與物聯網的應用

5.1 在軍事領域的應用

WSN應用在軍事領域，因為其本身部署方式的快速性、隨機性，容錯率高，能夠取得非常好的應用效果。WSN技術與軍事設備相結合，大量部署無線傳感器節點，節點的放置通過炮彈發射等方式展開，放置在隱蔽區域，密度高，通過這些節點，采集溫度、濕度、聲音、磁場等方面信息。利用傳感器網絡組織，利用通信衛生等，所采集的信息發送至控制中心，實現對對方動向的監視，預測作戰情況，制定周密的作戰部署方案，提高軍隊作戰能力。

5.2 在工業領域的應用

當前工業領域，計算機技術、智能控制技術、MEMS技術等有著非常廣泛的應用，智能控制等技術在工業領域的影響已經較為成熟。WSN與IoT相結合，在工業領域有著廣闊的應用和發展前景。工業領域包含有制造技術、安全生產領域等。WSN因為其節點特性，能夠降低監測成本，擴大監測范圍，監測手段操作簡單，可大范圍展開監測工作。比如說監測煤礦井下瓦斯含量，核電行業有毒物質監測等，監測操作簡單，成本低。正是因為WSN的這些優勢，能夠更好的滿足當前工業領域實際需要。WSN網絡節點分布在工業領域的應用，能夠實現對作業環境危險情況、爆炸系數、氣體濃度等的實時監測，保證工作人員惡劣工作條件下生命健康安全，降低各類事故發生率。另外，WSN技術在實際應用中還能實現對控制系統的完善，促進工業生產的安全、高效開展。

5.3 在農業領域的應用

WSN在農業領域的應用十分關鍵。農業屬于我國社會經濟發展中的基礎產業，促進農業生產力的提高能夠為我國社會經濟可持續發展打下良好基礎。WSN因為其節點分布密集，能夠快速部署，應用在農業領域前景廣闊。WSN在實際應用中可監測種地環境質量、溫度、濕度等，尤其在大棚和地窖等方面的監測，具有十分重要的意義和價值。另外，地下的WSN還能實現對土壤狀況、各類元素含量、營養狀況的監測，促進農業生產質量的提高。

5.4 應用在醫療領域

隨著科學技術的飛速發展，醫療、護理領域不斷有新的加測設備、醫療器械等出現，這些新的設備器械大量使用計算機、MEMS等技術，WSN在醫療領域同樣有著非常好的應用前景。比如說將傳感器安裝在患者身體上，能夠實現對患者血壓、體溫等生理信息的實時監測，傳感器將加測數據發送給醫生，醫生根據數據信息判斷患者病情變化，同時還能將信息匯總，對于新設備和藥物的研究提供依據。另外，傳感器節點還可以應用在家庭護理等方面，實現對老年人以及病人生活起居的監測，判斷是否需要為其提供幫助。

5.5 應用在智能家居領域

當前家庭電子產品數量越來越多，包含洗衣機、冰箱、掃地機器人等，都可實現智能控制，將WSN應用在家庭電子產品控制中，即使不在家，也能夠實現對家庭電器的操作和控制。不僅能夠保證家居安全，同時還能實現節能環保和智能生活。

6 結束語

未來無線傳感器網絡與物聯網的發展將逐漸從物流領域向著物體互聯以及全智能化等方向發展，國家當前對于物聯網產業的發展有著非常高的重視，對無線傳感器網絡與物聯網應用技術的研究和完善，將會為物聯網技術的發展打下良好基礎，促進我國社會經濟可持續發展進步。