浅谈无线传感器网络研究现状与应用

摘要：无线传感器网络一种特殊的Ad-Hoc无线网络，其体积小、价格便宜，由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，应用范围十分广泛。本文将从无线传感器网络研究现状着手，简要介绍一下无线传感器网络的应用，并对其前景进行展望。

关键词：无限传感器研究现状应用

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

无限传感器网络，简称WSN，在国际上备受关注，其涉及多种学科，综合了传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等， 应用十分广泛，是知识高度交叉集成的前沿热点研究领域。 无限传感器网络的成本小，灵活性大，它能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并通过无线自组多跳的网络方式将这些信息发送出去，最总是先三元世界的联通。

一、无线传感器网络的研究研究历程及现状

无线传感器网络是新兴的传感器网络，具有广泛的应用前景和重要的科研价值，无线传感器网络出现于20世纪末，1998年，美国国防部提出了“智能尘埃”的概念，开启了无线传感器网络的研究大幕；1999年，题为“传感器走向无线时代”的具有代表性论述的文献出现；2001年，美国陆军提出“灵巧传感器网络通信”计划，WSN在军事方面的应用研究正式开始；2002年，英特尔公司了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”，主要侧重于环境监测、森林灭火、海底板块、医学和行星探测等方面的应用；与英特尔公司的侧重点不同，同年欧盟提出的EYES计划，主要以研究无线传感器网络的构架、网络协议和安全、节点的协作等；2003年， 美国《技术评论》杂志和《商业周刊》将无线传感器网络列入未来新兴技术之列，美国科学基金委员会也制定了相关研究计划，主要侧重于生物攻击、感知有毒化学物等领域；2005年，网络技术和系统的研究计划主要研究安全的可扩展的网络、下一代可靠性高、可编程的无线网络及传感器系统的网络特性。此外，多个国家、高校、著名的网络公司也相继加入了无线传感器网络的研究。

与以前的传感器技术不同，我国的无线传感器网络的研究及应用几乎与那些发达国家同时起步，无线传感器网络概念于1999年正式出现在中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的“信息与自动化领域研究报告”中；2002年，一些科研单位和一些大学加入到研究的行列中，无线传感器网络的研究工正式进行；国家自然科学基金委员是我国无线传感器网络研究的领头羊，2004年，国家自然科学基金委员将会面上传感器网络的分布自治系统关键技术及协调控制理论列为重点研究项目，该理论是无线传感器网络的一个项目，2005年，将无线传感器网络基础理论和关键技术列入计划；2006年，将水下移动传感器网络的关键技术列为重点研究项目，近年来，无线传感器网络的研究一直在不多深入发展，取得很多可喜的研究成果，随着微处理器、无线通信、微机电系统等技术的发展，无线传感器网络技术逐步走向成熟，其应用也越来越广泛，但总体上来讲我国的无线传感器网络还有很大的发展空间，还有很长的路要走，仍需继续努力。

二、无线传感器网络的应用

（一）军事

无线传感器网络的特性非常适合于军事侦察，可以有效的探测和获取敌军情报。通过上文我们可以知道，无线传感器网络的研究最早就是起源于军事，由于战场环境恶略，收集情报十分危险，而无线传感器网络由于自身功耗低、体积小、隐蔽性高、抗毁性能好、自组织能力强等特点，为军事侦察零伤亡实现了可能：通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段， 将传感器网络的检测装置安置在敌军阵地，不但可以减少侦查人员的损伤，获得精确的情报，也不易被发觉。无线传感器网络的这一价值已经引起的许多国家局势部门的极大关注。除了探测情报方面，无线传感器网络还可以加装在士兵、装备及军火上，以供识别，分清敌我，防止误打； 跟踪射击对象的位置，实现精确制导；及时、准确地判断是否有生化武器及核武器的攻击，确定位置，最大可能地减小伤亡。

（二）环境

随着经济的发展，自然环境逐渐恶化，已经引起了世界各国的广泛关注，为了加强对自然环境的监控，防止自然环境的进一步恶化，人们将无线传感器网络应用到了环境监测中：监测平原、森林、海洋等的环境变化；进行森林火灾、洪水检测；灾害判定； 气象研究、监测空气污染、水污染及土壤污染；；地表检测物种跟踪等等，不一而足。

（三）医疗卫生

无线传感器网络可以将采集到的信息通过上安装特殊用途的传感器节点， 如心率、血压等监测，医生就可在远端随时了解被临护病人的病情，进行及时处理和救护，无线传感器网络在医疗卫生领域也发挥着重要作用，有着成功的应用实例，比如，婴儿监测、提醒聋人、血压监测与追踪、消防员身体特征信号监测等。

（四）农业

无线传感器网络对农业的发展有重要意义，以我国为例，我国是农业大国，地大物博，幅员辽阔，环境和生态问题严峻，无线传感器网络对国家的农业、经济发展意义重大。比如可以在大型的育苗场或农田灌溉区，利用无线网络为农业研究或系统控制采集相关的参数；通过所选点所测得的各项参数进行田间研究分析与生态气候研究；检测土壤湿度和空气湿度以控制灌溉。

（五）智能家居建筑

近年来，无线传感器网络又有了一个新的应用方向，那就是智能家居建筑方面，随着经济的发展，各类建筑工程如雨后春笋般拔地而起，由于工程多，工程量大，一些大型工程的安全施工监测的难度较大，既费时又费力，这时，无线传感器网络的应用，很好的解决了这一问题，采用无线传感器网络， 在楼体自身安装节点，安装了传感器网络的智能建筑就会自动告诉管理部门它们的状态信息， 从而可以使管理部门按照优先级来进行一系列的修复工作。同样的道理，还可以通过它加强对古老建筑和珍贵文物的保护，将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放保护对象自身和周围，可以有效的监测被保护建筑和文物状态，从而达到保护的目的。

三、总结与展望

通过近几年的研究， 人们对传感器网络特点的认识已经逐渐明确， 但是许多基础性问题和关键技术仍需要进一步研究解决，比如计算存储能力， 传输层和服务质量等等，虽然如此，但无线传感器网络的应用前景会十分广阔。与其他网络不同，无线传感器网络可以广泛地应用在民用环境监测及工业等不同的领域。随着工艺计算机及其网络技术的发展，线传感器网络必将得到越来越广泛的应用。作者认为无线传感器网络还应在以下几个方面深入研究：

（一）能效问题

能效问题研究是无线传感网络中的热点研究问题，虽然处理器和无线传输装置可以继续向微型化发展， 但是无线传感器网络需要链接更多样的传感器， 许多传感器耗电量很大。针对不同应用的能效节点，进一步提高网络的性能，延长网络的生命周期，在高密度网络中需要大范围时间同步，最小化长时间的不确定性误差，提高精度在遥远环境下有效供给节点及相应传感器的能源仍将需进一步研究

（二）数据采集与管理

随着无线传感器网络技术的发展， 所接收的数据将越来越大，而现有的现有的模式将无法适应管理大量时空数据的需要，因而，加快时空数据处理和管理的研究、开发和研究新的模式将十分必要。

（三）无线通讯的标准问题

传感器网络的标准不统一，将会为无线传感器网络的发展带来巨大困难，因此， 还需要开发新的无线通讯标准。

未来将是无线传感器网络技术大发展的时期， 传感器多样化及系统节点微型化方面将会取得长足发展。

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[作者简介]陈志涛（1978-），男，汉，籍贯：广东紫金，学历：硕士研究生，职称：讲师，单位：顺德职业技术学院，毕业院校：华南师范大学，研究方向：计算机网络。