無線傳感器網絡在環境監測中的應用

秦山 李軍

摘要：在現代社會發展過程中，無線傳感器網絡發展越趨成熟了，其具備了多種優點，如成本較低、功耗很低、自組網等，所以，將其運用于環境監測中可以起到非常好的效果。本文首先闡述了無線傳感器網絡于環境監測中的運用價值，然后分析了在自然環境與軍事環境等監測中無線傳感器網絡的運用，最后展望了無線傳感器的網絡發展前景，以供同行人士參考。

關鍵詞：無線傳感器;網絡環境監測;應用

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）06-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.103

Absrtact： In the process of the development of modern society， the development of wireless sensor networks has become more and more mature， which has many advantages， such as low cost， low power consumption， ad hoc networks and so on. Therefore， its application in environmental monitoring can play a very good effect. This paper first expounds the application value of wireless sensor networks in environmental monitoring， then analyses the application of wireless sensor networks in natural and military environment monitoring， and finally looks forward to the development prospects of wireless sensor networks for reference.

Key words： Wireless sensor;Network environment monitoring; Application

近期，伴隨著無線傳感器網絡的快速發展，與人們對環境保護及環境監測提出了嚴要求，各大企業與機構開始花費更多的時間與精力在環境監測系統中運用無線傳感器網絡的探究工作。經過在監測區域里面設置很多廉價微型傳感器節點，采用無線通信方法構成多跳的網絡系統，進而達到網絡覆蓋區域中感知對象的信息采集量化與處理結合及傳輸運用。

1 無線傳感器網絡在環境監測中的運用價值分析

運用無線傳感器來開展環境監測有以下幾個方面的優勢：

第一，給網絡的組織性提供了快速的網絡活動，網絡的優質性是借助其快速掌握信息的優點，在短時間內部署無線傳感，進而將資源配置優化;第二，網絡有著強有力與抵抗摧毀性的應用需求，網絡有著很強的感染性，網絡的迅速發展，使得人們的生活與生產出現了翻天覆地的變化，對于信息的要求提高了，近期，在國內與外國從事有關行業的人員，也增加了對其的實驗研究，并且得到了一定的進展;第三，信息采集數據使用路由傳輸，借助無線傳感網絡技術優點，在達到零損耗的前提條件下，把整體結構提升到一個比較高的層次，相關人員通過數據研究得到，環境監測里面運用無線網絡傳感是非常有必要的，如此可以在一定程度上得到很多有效的信息，對于技術的探索與發展可以提供有效的保障，在環境層面有著良好的監測作用，與此同時可以及時有效貫徹和落實數據應用。

2 環境檢測中運用無線傳感器網絡

2.1 無線傳感器網絡在軍事環境監測中的運用

眾人皆知，無線傳感器網絡有著可迅速部署、可自主組織及隱蔽性強等特征，所以比較適合使用于軍事領域中，并且其還是軍事指揮與控制、計算與情報、目標采集與偵測等系統的核心構成部分。運用無線傳感器網絡可以達到對敵人兵力以及裝備的有效監督與控制，有著對戰場進行實施監測、對目標定位與評估等方面的功能，現階段國際諸多結構的課題均是以戰場需求為主進行的。西方發達國家陸軍近期持續開啟了很多研究計劃，探究傳感器網絡在將來戰爭中的有效運用，在這之中，傳感器信息技術局項目，經過在戰場分布不相同類型的傳感器，構成傳感器網絡，能夠讓兵士快速得到戰場實際情況。這一網絡不需要別的基礎設計，具備了自組織以及配置的特征，可以動態適應設備失效與老化，可以管理傳感器節點移動，同時對任務與網絡需求進行有效的反應。再者，無線傳感器網絡能夠變成將來戰場中的電子眼，可以在將來三十年中改善戰場環境。

2.2 無線傳感器網絡在礦井環境監測中的運用

在國內，常常產生煤礦安全事故問題，所以，礦下安全監測技術顯得十分重要。伴隨煤炭生產的迅速發展，礦井結構越來越復雜了，這就導致了安全監測有線傳輸方式無法和無線傳輸方法相比較，因為無線傳輸更加容易部署。無線傳感器網絡在某種程度上解決了一大難題，在這之中，ZigBee技術運用甚廣。這種技術是功耗較低、數據傳輸速率很低、近距離以及成本不高的雙向無線網絡技術，把其在傳感器中使用，構建傳感器網絡，對合理處理礦下高效與安全問題意義重大。有人提出了在該技術無線網絡平臺基礎之上的礦井安全生產監測網絡設計，以此來實現工況傳感，具備人員定位以及安全警告燈功能，涵蓋了礦井組網模型與無線傳感器網絡設備研制、監控中心管理軟件設計幾個方面的內容。

2.3 無線傳感器網絡在自然環境監測中的運用

無線傳感器網絡在大氣環境監測中的運用。在無線傳感器網絡基礎之上的大氣環境監測系統乃無線傳感器網絡于環境監測行業的詳細運用。當前具備的氣體成本監測系統存在著諸多缺陷，如系統較大、安裝有一定難度、監測終端過于依靠通信基礎設施、監控終端與主控終端使用有線通信、必須要布線等。采用無線傳感器網絡，能夠對大氣情況展開及時監測，借助不同的傳感器探頭，能夠監測到大氣里面的相關氣體含量。按照各個數據節點收集的風向及氣體濃度等各種參數，可以在第一時間監測到有毒氣體泄漏情況。設計了在無線傳感器網絡基礎上的多溫室環境監測系統結構，同時提出了單個溫室環境監測軟硬件對策與方法。

無線傳感器網絡在水環境監測中的運用。在水環境監測過程中使用無線傳感器網絡技術，有著一定的優勢。集成有傳感器、計算單元及通信模塊的節點可以經過自組織形式組成網絡，利用節點里面內設的各種傳感器監測四周環境里面的熱、紅外光、水里面有毒物質含量等各種信號，布置便捷，不需要電纜等設施予以支持。除此以外，傳感器節點價格不高，可以合理部署范圍較大的水域，有益于借助節點的采集信息空間有關性得到較為精準的環境信息。

無線傳感器網絡在地質監測中的運用。通常而言，無線傳感器網絡于地質監測中運用甚廣。中國的青藏鐵路穿過550km的凍土區，伴隨著溫度的改變，凍土層易于衍生出地質問題，進而給鐵路交通安全帶來不良影響。凍土層所處區域大部分是無人區，假設只是依靠人力進行監測，那么就需要投入大量人力、物力資源。首先，有關學者研究開發了無線傳感器網絡青藏鐵路溫度監測體系，使用多跳方法把數據從傳感節點傳遞到轉發基站中的匯聚節點，接著由匯聚節點使用GPRS網絡傳輸到監控中心;其次，監測裝置，有關學者設計出了無線傳感器網絡地質災害監測裝置，在這之中涵蓋了光纖推力監測儀器與含水量監測儀器等，采用GSM網絡短信功能把數據傳輸到監測中心，進而對滑坡實施及時預判;最后，傳感材質，有關學者提出了針對極端環境冰川監測的無線傳感器網絡，設計了部署網絡結構、傳感器節點數據傳遞路徑，關注了與冰川環境里無線傳感器網絡所需的操作系統功能與傳感器材質等問題。

3 結束語

現如今，無線傳感器網絡設計發展迅速，可是其在發展過程中也出現了各種各樣的問題。阻礙無線傳感器網絡設計的原因有很多，通常是節點功能損耗與傳輸網絡等，在探索無線傳感器網絡這一基礎之上，建立無線傳感器網絡環境監測系統，場地檢測表示這一系統非常穩定且可靠，并且通信率極高，有著很強的實時性，有益于徹底解決現階段環境監測里的及時性差等問題。

參考文獻

[1]羅佳華，周暉，田浩楠.WSANs中執行器節點調度和協作機制[J].計算機工程與設計，2019，40（01）：53-58.

[2]徐震，顧成帆，劉婭.無線傳感器網絡自適應MAC協議[J].河南理工大學學報（自然科學版），2019（03）：137-142.

[3]彩婭.環境監測中無線傳感器網絡的應用分析[J].化工管理，2019（01）：76-77.

[4]陳穎，何建偉.無線傳感器網絡在環境監測中的應用[J].信息系統工程，2018（11）：55.

收稿日期：2019-02-20

作者簡介：秦山（1985-），男，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為大氣環境監測。