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無線傳感器網(wǎng)絡的特點與應用
無線傳感器網(wǎng)絡簡稱WSN，它綜合了現(xiàn)代無線網(wǎng)絡通信技術、傳感器技術、計算機技術等，其應用十分廣泛。下面是YJBYS小編為大家搜索整理的關于無線傳感器網(wǎng)絡的特點與應用，歡迎參考閱讀，希望對大家有所幫助！
無線傳感器網(wǎng)絡的特點
(一)節(jié)點數(shù)量多
在監(jiān)測區(qū)通常都會安置許多傳感器節(jié)點，并通過分布式處理信息，這樣就能夠提高監(jiān)測的準確性，有效獲取更加精確的信息，并降低對節(jié)點傳感器的精度要求。此外，由于節(jié)點數(shù)量多，因此存在許多冗余節(jié)點，這樣就能使系統(tǒng)的容錯能力較強，并且節(jié)點數(shù)量多還能夠覆蓋到更廣闊的監(jiān)測區(qū)域，有效減少監(jiān)測盲區(qū)。
(二)動態(tài)拓撲
無線傳感器網(wǎng)絡屬于動態(tài)網(wǎng)絡，其節(jié)點并非固定的。當某個節(jié)電出現(xiàn)故障或是耗盡電池后，將會退出網(wǎng)絡，此外，還可能由于需要而被轉移添加到其他的網(wǎng)絡當中。
(三)自組織網(wǎng)絡
無線傳感器的節(jié)點位置并不能進行精確預先設定。節(jié)點之間的相互位置也無法預知，例如通過使用飛機播散節(jié)點或隨意放置在無人或危險的區(qū)域內(nèi)。在這種情況下，就要求傳感器節(jié)點自身能夠具有一定的組織能力，能夠自動進行相關管理和配置。
(四)多跳路由
無線傳感網(wǎng)絡中，節(jié)點之間的距離通常都在幾十到幾百米，因此節(jié)點只能與其相鄰的節(jié)點進行直接通信。如果需要與范圍外的節(jié)點進行通信，就需要經(jīng)過中間節(jié)點進行路由。無線傳感網(wǎng)絡中的多跳路由并不是專門的路由設備，所有傳輸工作都是由普通的節(jié)點完成的。
(五)以數(shù)據(jù)為中心
無線傳感網(wǎng)絡中的節(jié)點均利用編號標識。由于節(jié)點是隨機分布的，因此節(jié)點的編號和位置之間并沒有聯(lián)系。用戶在查詢事件時，只需要將事件報告給網(wǎng)絡，并不需要告知節(jié)點編號。因此這是一種以數(shù)據(jù)為中心進行查詢、傳輸?shù)姆绞健?/p>
(六)電源能力局限性
通常都是用電池對節(jié)點進行供電，而每個節(jié)點的能源都是有限的，因此一旦電池的能量消耗完，就是造成節(jié)點無法再進行正常工作。
無線傳感器網(wǎng)絡的應用
(一)環(huán)境監(jiān)測應用
無線傳感器可以用于進行氣象研究、檢測洪水和火災等，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中具有明顯優(yōu)勢。隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)境污染問題也越來越嚴重。我國是一個幅員遼闊、資源豐富的農(nóng)業(yè)大國，因此在進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時利用無線傳感器進行對生產(chǎn)環(huán)境變化進行監(jiān)測能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來許多好處，這對我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展有著重要意義。
(二)醫(yī)療護理應用
無線傳感器網(wǎng)絡通過使用互聯(lián)網(wǎng)絡將收集到的信息傳送到接受端口，例如一些病人身上會有一些用于監(jiān)測心率、血壓等的傳感器節(jié)點，這樣醫(yī)生就可以隨時了解病人的病情，一旦病人出現(xiàn)問題就能夠及時進行臨時處理和救治。在醫(yī)療領域內(nèi)傳感器已經(jīng)有了一些成功案例，例如芬蘭的技術人員設計出了一種可以穿在身上的無線傳感器系統(tǒng)，還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。
(三)智能家居建筑應用
文物保護單位的一個重要工作就是要對具有意義的古老建筑實行保護措施。利用無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點對古老建筑內(nèi)的溫度是、濕度、關照等進行監(jiān)測，這樣就能夠對建筑物進行長期有效的監(jiān)控。對于一些珍貴文物的保存，對保護地的位置、溫度和濕度等提前進行檢測，可以提高展覽品或文物的保存品質。例如，英國一個博物館基于無線傳感器網(wǎng)絡設計了一個警報系統(tǒng)，利用放在溫度底部的節(jié)點檢測燈光、振動等信息，以此來保障文物的安全[5]。
目前我國基礎建設處在高速發(fā)展期，建設單位對各種建設工程的安全施工監(jiān)測越來越關注。利用無線傳感器網(wǎng)絡使建筑能夠檢測到自身狀況并將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送給管理部門，這樣管理部門就能夠及時掌握建筑狀況并根據(jù)優(yōu)先等級來處理建筑修復工作。
另外，在家具或家電匯中設置無線傳感器節(jié)點，利用無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)絡，將家居環(huán)境打造成一個更加舒適方便的空間，為人們提供更加人性化和智能化的生活環(huán)境。通過實時監(jiān)測屋內(nèi)溫度、濕度、光照等，對房間內(nèi)的細微變化進行監(jiān)測和感知，進而對空調(diào)、門窗等進行智能控制，這樣就能夠為人們提供一個更加舒適的生活環(huán)境。
(四)軍事應用
無線傳感器網(wǎng)絡具有低能耗、小體積、高抗毀等特性，且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力，這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀90年代就開始在軍事研究中應用無線傳感器網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡在惡劣的戰(zhàn)場內(nèi)能夠實時監(jiān)控區(qū)域內(nèi)敵軍的裝備，并對戰(zhàn)場上的狀況進行監(jiān)控，對攻擊目標進行定位并能夠檢測生化武器。
目前無線傳感器網(wǎng)絡在全球許多國家的軍事、研究、工業(yè)部門都得到了廣泛的關注，尤其受到美國國防部和軍事部門的重視，美國基于C4ISR又提出了C4KISR的計劃，對戰(zhàn)場情報的感知和信息綜合能力又提出新的要求，并開設了如NSOF系統(tǒng)等的一系列軍事無線傳感器網(wǎng)絡研究。
總之，隨著無線傳感器網(wǎng)絡的研究不斷深入和擴展，人們對無線傳感器的認識也越來越清晰，然而目前無線傳感器網(wǎng)絡的在技術上還存在一定問題需要解決，例如存儲能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線傳感器網(wǎng)絡還有許多技術問題待解決使得現(xiàn)在無法廣泛推廣和運用，但相信其未來發(fā)展前景不可估量。
無線傳感器主要應用領域
A、智能工業(yè)
我國工業(yè)制造業(yè)正面臨新一輪產(chǎn)業(yè)革命的契機，制造企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術進行改造升級的需求十分迫切，信息技術企業(yè)也在積極借助物聯(lián)網(wǎng)技術，以其為突破口迅速向工業(yè)領域滲透。以智能化為核心的工業(yè)4.0的提出，契合了物聯(lián)網(wǎng)技術向工業(yè)領域融合的趨勢，未來市場發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｖ悄苤圃熘械暮诵闹皇枪I(yè)過程的智能監(jiān)測。
將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用到智能監(jiān)測中，將有助于工業(yè)生產(chǎn)過程工藝的優(yōu)化，同時可以提高生產(chǎn)線過程檢測、實時參數(shù)采集、生產(chǎn)設備監(jiān)控、材料消耗監(jiān)測的能力和水平，使得生產(chǎn)過程的智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和工業(yè)4.0的進一步推進，以智能化為核心的工業(yè)過程控制將得到快速發(fā)展，進而拉動對基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的工業(yè)過程監(jiān)測系統(tǒng)解決方案的市場需求。
B、數(shù)字化油田
經(jīng)濟發(fā)展與社會需求的不斷擴大加速著油井數(shù)量的迅速上升，油田開發(fā)整體范圍也呈擴大趨勢。因此，油田生產(chǎn)、管理與經(jīng)營的智能化成為發(fā)展趨勢，數(shù)字化油田應運而生。
在油田的數(shù)字化過程中，無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品可以對油井環(huán)境和井口設備實現(xiàn)實時監(jiān)控，將工作現(xiàn)場的設備狀態(tài)，環(huán)境參數(shù)等重要信息傳到控制中心，在必要時刻即刻發(fā)出警報并安排調(diào)度。隨著無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品在油田的深入推廣和廣泛示范，數(shù)字化油田的數(shù)量也將逐漸增加，無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品的市場需求將呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。
C、智能電網(wǎng)
當前，全球能源、環(huán)境、氣候變化等問題日益突出，世界各國紛紛把開發(fā)利用清潔能源作為能源發(fā)展與變革的重點。智能電網(wǎng)如今已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術的重要應用之一，也是電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。智能電網(wǎng)通過先進的傳感測量技術、通訊技術、先進的控制方法和決策支持系統(tǒng)技術的應用，確保電力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。為了使智能電網(wǎng)的持續(xù)運營，設備安全保障已經(jīng)成為了關鍵問題。由于電網(wǎng)設備長期處于高電壓、大電流等工作狀態(tài)，同時面臨雷雨等極端自然環(huán)境的威脅，對設備實施智能監(jiān)控顯得尤為重要。無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品可對電網(wǎng)設備進行遠程的監(jiān)控，了解設備的工作狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模瑢υO備進行統(tǒng)一管理，同時實時監(jiān)控也提高了維護效率。隨著智能電網(wǎng)計劃的推進，對電網(wǎng)設備的智能化監(jiān)控需求形成了巨大的無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品市場。
D、工業(yè)環(huán)境監(jiān)測
工業(yè)環(huán)境的監(jiān)測范圍已經(jīng)涉及到整個生態(tài)環(huán)境的各個方面，包括日常環(huán)境監(jiān)測，如大氣，水，電磁輻射和放射性監(jiān)測等；同時還存在一些特殊的區(qū)域環(huán)境監(jiān)測，如沙漠、高山和存在放射源等區(qū)域的監(jiān)測。這些環(huán)境對傳感器產(chǎn)品的靈活性、可靠性和安全性提出了高要求。
無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品可以突破傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，在滿足了靈活性、可靠性和安全性的同時，為工業(yè)環(huán)境的監(jiān)測降低了成本，同時也大幅度縮減了傳統(tǒng)監(jiān)測的繁瑣流程，為隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利。隨著人們對于工業(yè)環(huán)境的關注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，對無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品的需求將逐步擴大。
工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品快速發(fā)展的主要原因是隨著整個物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境的成熟，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也是由政府主導開始慢慢發(fā)展，我國工業(yè)感測終端的數(shù)量保持著飛速增長的態(tài)勢，2014年我國的工業(yè)感測終端數(shù)量僅為七億左右，預計到了中國制造2025的推行，待到2020年，我國工業(yè)感測終端將會突破20億大關；
與此同時，無線通信、極斷微型化、功耗以及嵌入式計算發(fā)面的發(fā)展，也促成了面向苛刻工業(yè)環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡的興起，工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品會伴隨“中國制造”2025的提出所帶動的企業(yè)生產(chǎn)線改造跟IT設備升級改造一直告訴增長到2020年，并且一直保持上升姿態(tài).
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