无线传感器网络探究
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作者: 贺智明 乔亮
摘 要： 无线传感器网络是国内外进行研究的热点，它具有更广的应用前景，在未来社会中一定被广泛应用，主要介绍无线传感器网络的组成与特点以及应用领域。
关键词： 无线传感器；网络；节点
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220062－01
无线传感器网络使人们实现了耳听八方、眼看千里的梦想，在现代卫星技术出现以后，人们实现了洞察全局、明察细微设备的使用，也就职把许许多多的传感器节点等待在指定的区域，将数据借助无线电波进行传播，然后回到监控中心，在监控区域内就会收到所有的信息。
1 无线传感器网络的组成和特点
1.1 无线传感器网络组成
可以将无线传感器网络分为控制管理中心、数据分布网络和数据获取三部分。它主要有传感器、通信模块以及数据处理单元的节点进行集成，各个节点遵循自己的协议，构成了一个分布式的网络，进一步对采集到的数据进行优化，再通过无线电波传到信息处理的中心。
1.2 无线传感器网络的特点
无线传感器网络中具有较多的节点，并且它们是不断地变化的，这使它具有了和其它普通传感器网络不同的独特“个性”。
1）自行组网及没有中心的特性。在无线传感器网络中，所有节点具有平等的地位，这一网络没有预设的中心，更不会指定任何中心，各个节点借助分布式算法完成他们之间的协调，在没有人看守时，各个节点就会对网络自发组织起来，进行具体测量。2）动态变化呈网络拓扑结构。网络中的节点的变化是无时不有，无处不在的，在这种变化的环境中，它的状态也会发生相应的变化，再加上无线通信信道具有不稳定的特性，网络拓扑结构也会因此自行调整，发生一定的变化。3）有限的传输能力。无线传感器网络借助无线电波对数据完成传输，这样可以省去布线的麻烦，但是与有线网络相比较，它的不足是带宽低，这一点还需要在技术方面进行克服。然而，由于单个的节点对数据进行传输的量较小，这个缺点产生的不足还很小，人们可以接受。4）受限的能量。为了测量出比较真实的具体值，各个节点在需要测量区域呈密集性地分布，一般不采取人工补充能量的方法。每个节点自身储备了可以长期使用的能量，有的可以在外界获取相应的能量，比如太阳能的汲取。5）存在安全隐患。无线传感器网络最容易受到外界的攻击，这主要是因为分布式控制、有限的能量、无线信道的干扰。所以出现了主动入侵、被动窃听、拒绝服务等常见的攻击方式。
2 无线传感器网络的应用
2.1 军事方面的应用。对无线传感器网络进行研究，较早应用是在军事领域。因为他具有可较快地部署、自行组织、较强的隐蔽性及容错性较高的特性，所以它可以完成对敌军地形的侦察，也可以完成对兵力的布防以及对装备的侦察，还可以完成对战场的实时监视、定位，还可以完成战场评估、核攻击以及生物化学攻击的监测与搜索的功能。
2.2 环境方面的应用。对无线传感器网络的应用，可以涉及到气象及地理方面，人们对自然与人为灾害进行监测，人们要对农作物的浇和土壤、空气的变化、家禽及牲畜所在的环境情况进行监视，并通过它做大面积的地表检测，还要通过它对自然界中的各种鸟类、动物以及昆虫进行无线跟踪，对濒危种群做进一步的研究等。
美国在ALERT的计划中，研究人员对多种传感器进行了开发，并用它来对降雨量进行监测，对河水水位及土壤水分做出监测，并依据所得出的数据对一些自然灾害进行预防。
2.3 医疗方面的应用。无线传感器网络还可以对人体的各项生理数据及健康情况做出检没，借助它对医院的药品做好管理工作，并将它应用到远程医疗等相关的医疗领域。在SSIM这个项目中，医生将100个微型传感器放入病人的眼里，使盲人能够有一定程度的视觉提高。科学家还大胆地借助它对“智能医疗之家”进行了创建，也就是在一个5间房的小区住宅内，利用无线传感器网络对生命体征进行测量，住户的主要生命体征，比如血压、脉搏、呼吸、睡觉姿势以及每天的活动情况都被测量并进行了数据保存，利用无线传感器网络对搜集到的数据被整理，送到相应的医疗机构，进行相应的研究。比如哈佛大学的一个研究小组就是利用无线传感器网络络构，建立了一个医疗监测平台。
2.4 家庭中的应用。技术人员可以将无线传感器嵌入到家具及家电中，将传感器与执行单元组成的无线网络还有Internet相连接，可以为人们提供比较舒服、便得以及人性化的智能家居环境。用户还可以更方便简洁地对家电做到远程监控，比如在下班前对家里的电饭锅、电话机、微波炉、录像机、电脑等家电进行摇控，按照容量的大小和时间的安排，设置煮饭、烧菜的时间，并安排好对电话留言的查收，对电视节目的选择，和网络资料的下载等工作。在对家居环境进行控制时，把传感器的节点安放在各自不同的房间，让他产生不同的感应。另外，我们可以对各个房间的环境温度做到局部的控制，甚至利用无线传感器网络还能够对幼儿的早期教育环境做出监测，对儿童的活动范围进行跟踪，使这里的研究人员、儿童的父母或者是他们的老师对他们进行全面地了解，并对儿童的学习过程地行行之有效的指导。
2.5 工业方面的应用。无线传感器网络可以对车辆进行跟踪、对机械故障做出正确的诊断、对工业生产进行计划地监控、对建筑物的状态进行监测等。将无线传感器网络与RFID技术相融合，可以实现智能交通。可以把它就用在较危险的工作环境，比如在石油钻井、煤矿、核电厂等的运用，利用无线传感器网络以后，可以对工作现场的比较重要信息进行探测。
2.6 机械故障诊断方面的应用。Intel公司做过一项实验，就是对芯片制造设备做节点的安装，借助所安装的200个传感器节点，对设备的振动情况进行监控，当测量结果超过了相关数值时，无线传感器会提供一份监测报告。在美国的贝克特营建集团公司早已经在伦敦的地铁系统中大胆地对无线传感器网络做了检测。对无线传感器网络的应用，可以使大楼、桥梁以及其他建筑物进行感知，并对自身的状态信息做出汇报。
3 结束语
总而言之，传感器网络在当前是国内外的热点项目，它具有广阔的发展空间，它的未来应用更广泛，对技术要求较高。在近几年的研究中，人们对传感器网络自身的特点得到了更深刻的认识，在技术上积累了经验，有所进步。它是一门先进的技术，对它的研究还需要科技工作者不断的努力。在国内外专家的努力下，无线传感器网络一定会以全新的局面展现在大家面前，必将更好、更广地应用于各行各业，并造福于人类、造福于社会。
参考文献：
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