無線傳感器網絡的技術特點及應用

郭祥東

摘 要：無線傳感器網絡是一種現代化的先進網絡技術，它為國家的現代化發展起到了至關重要的作用。因此，研究無線傳感器網絡的技術特點及應用具有重要意義。本文介紹了無線傳感器網絡的組成，講解了無線傳感器網絡的技術特點，說明了無線傳感器網絡的一些具體應用，包括軍事應用、醫療衛生應用、環境及農業方面應用以及智能家居建筑中的應用等等。

關鍵詞：無線傳感器；網絡；技術

中圖分類號： TP393 文獻標志碼：A

0 引言

近些年，國家相關主管部門加大了對無線通信技術的研究和發展力度，尤其是無線傳感器網絡，無線傳感器網絡并不是一個單一的學科，而是需要很多專業交叉使用，通過無線傳感器網絡形成一個龐大的網絡系統，它是由感知、計算、通信等功能集成的一個網絡系統，按照應用者的相關具體要求，可以對無線傳感器網絡進行設定，覆蓋一定的感知范圍。

目前，無線傳感器網絡已經應用非常廣泛，本文首先介紹了無線傳感器網絡的組成，講解了無線傳感器網絡的技術特點，并說明了無線傳感器網絡的一些具體應用，包括軍事應用、醫療衛生應用、環境及農業方面應用、智能家居建筑中的應用等等，最后提出關于無線傳感器網絡的發展期望，希望能夠為無線傳感器網絡的技術進度提供參考。

1 無線傳感器網絡的組成

無線傳感器網絡主要由四大部分組成，包括節點、傳感網絡、衛星和用戶這4部分。其中，節點一般是通過一定方式將節點覆蓋在一定的范圍，整個范圍按照一定要求能夠滿足監測的范圍；傳感網絡是最主要的部分，它是將所有的節點信息通過固定的渠道進行收集，然后對這些節點信息進行一定的分析計算，將分析后的結果匯總到一個基站，最后通過衛星通信傳輸到指定的用戶端，從而實現無線傳感的要求。

2 無線傳感器網絡的技術特點

無線傳感器網絡是一種比較新穎的傳輸技術，它主要有以下技術特點：

（1）節點的電源能力。一般情況下，無線傳感器網絡的節點電力是由電池提供的，每個節點都需要一個電力來源，如果電池電量用完，節點將不能繼續正常使用。

（2）節點布置多。按照監測范圍的要求，范圍越大，節點布置的就越多。而且為了取得更加準確的內容，就必須將節點布置的更加細密，增加節點信息的數量，當出現節點信息錯誤時也不會影響整個系統判斷的準確性。

（3）動態管理。無線傳感器網絡的節點時能夠修改或移動的，如果任務需要就可以將某個節點轉移或停止運行。

（4）自組織網絡。在無線傳感器網絡應用中，一般情況下傳感器節點的位置不能預先精確設定。節點之間的相互鄰居關系一般也不能預先知道，如果通過飛機撒播大量傳感器節點到面積廣闊的森林中，或者隨意放置在危及人們生命安全的區域，這樣就要求傳感器節點具有自組織的能力，能夠自動進行配置和管理。無線傳感器網絡的自組織性還要求能夠適應網絡拓撲結構的動態變化。

（5）多跳路由。無線傳感器網絡中節點通信距離一般要求在幾十到幾百米范圍內，節點只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點通信，必須需要通過中間節點進行路由。無線傳感器網絡中的多跳路由是由普通網絡節點完成的，沒有專門的路由設備。這樣每個節點既可以是信息的發起者，也可以是信息的轉發者。

（6）以數據為中心。傳感器網絡中的節點要進行編號標識，節點編號不需要全網唯一。由于傳感器節點隨機部署，節點編號與節點位置之間的關系是完全動態的，沒有必然聯系。用戶需要進行查詢事件時，可以直接將所關心的事件通告給網絡，而不是通告給某個確定編號的節點。網絡在獲得指定事件的信息后匯報給用戶。

3 無線傳感器網絡的主要應用

無線傳感器網絡隨著技術的不斷進步，能夠獲得非常準確的數據，為很多領域提供了大量的數據支持，在大數據發展的背景下，無線傳感器網絡一定在更多的領域得到應用。以下重點介紹無線傳感器網絡的一些主要應用，包括：軍事應用、醫療衛生應用、環境及農業方面應用、智能家居建筑中的應用等等。

3.1 軍事應用

一些發達國家已經在20世紀在軍事中實現了無線傳感器網絡的應用研究，尤其是在軍事技術中大量應用了這種現代技術。無線傳感器網絡能夠適應各種環境，收集敵軍的情報數據，確定對方的任務目標，鎖定主要建筑物等等。無線傳感器網絡具有成本低廉、體積小、能耗小等戰略優勢，可以收集環境氣候的主要參數，甚至還能收集一些主要金屬的運動情況，從而為作戰部隊提供相關信息，做到知己知彼，百戰不殆。同時，無線傳感器網絡在國際反恐工作中也成為不可或缺的角色。

3.2 醫療衛生應用

隨著醫療技術的發展和進步，無線傳感器網絡已經初步應用在醫療衛生領域。一些醫療服務機構已經在嘗試通過無線傳感器網絡，在病人的身體或房間內設置采集節點，時刻收集分析病人的脈搏、呼吸等健康數據，及時將這些數據進行分析整理判斷，如果病人的相關身體指標超過一定限值時，無線傳感器網絡能夠立即提出警報，按照專業護理人員及時進行救治，確保病人的生命安全。同時，這種無線傳感器網絡在醫療衛生中的應用省去了大量的查房、檢測、化驗等護理內容，為醫院和病人都節省了時間和精力。

3.3 環境及農業方面應用

無線傳感器網絡在環境和農業方面也有著大量的應用。通過在農田里設置無線傳感器網絡，能夠及時了解農田里農作物的生長環境，記錄土壤、空氣、水等這些主要環境中的營養物質的含量，分析氣候對農作物生長的影響，從而制定一個科學合理的農田管理方案，提高農作物產量。通過在森林、沙漠中設置無線傳感器網絡，可以時刻了解環境污染情況，了解大自然環境中瀕危野生動物的生長情況，了解自然災害的情況等等，甚至為預測自然災害的工作提供了大量的支持性統計數據。

3.4 智能家居建筑中的應用

無線傳感器網絡對人們的生活也有一定的影響，智能家居建筑就廣泛應用了無線傳感器網絡。通過在家中設置無線傳感器網絡，能夠及時收集家中的溫度、濕度、空氣污染指標以及水中的污染指標等數據，通過分析判斷，可以調整不合適的環境指標，讓人們的生活居住更加舒適，更加便捷，更加現代化。在建筑物中通過設置無線傳感器網絡節點，能夠長期的監測建筑物中混凝土、鋼筋等情況，將這些信息反饋給相關主管部門，如果需要進行維修時可以及時進行維修，避免建筑物發生垮塌，減少人員傷亡或財產損失。

3.5 其他應用

無線傳感器網絡還可以應用在一些非常危險的環境中，它可以根據要求，設計和制造出滿足相關環境要求的節點，將收集的數據進行整理、分析，傳送到人們可以正常工作的地方，從而減少了人類的生命安全風險，也為人類探索世界未知領域提供了更多的技術手段。無線傳感器網絡還可以應用在自動化領域，通過無線傳感器網絡可以大量減少工廠中的員工數量，將一些日常的檢查、分析、數據采集等工作交由無線傳感器網絡完成，從而減少了工程的人工管理成本，也降低了人為操作的失誤概率，同時能夠降低企業管理成本，大大縮短生產時間，提高生產效率。

結語

隨著國家改革開放、工業發展現代化以及人們生活水平不斷提高的過程中，無線傳感器網絡的發展具有很多的技術優勢和特點，它能夠全方位的在軍事領域、醫療衛生、環境及農業方面、智能家居、工程建筑、自動化、工業化等領域范圍得到更多的應用。目前，各國也正在加緊對無線傳感器網絡的研究和應用，可以預測，未來的世界將是無線傳感器網絡的世界，它為人們生活帶來便利的同時，也提高了勞動生產效率，提高了現代工業的自動化水平，具有非常大的市場應用價值。

參考文獻

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