无线温湿度传感器网络综述

金璐红　高建东　彭伟　杨吴

【摘要】本文介绍了无线传感器网络的意义和应用前景，它给使用领域带来了很好的便捷性、实用性，在未来必将发挥更显著的作用。

【关键词】温湿度传感器，无线传感器网络，自组网，无线传输协议

随着微电系统、片上系统、无线通信以及低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出了无线传感器网络（Wireless Sensor Net-works，WSN），并以其低功耗，低成本，分布式和自组织等特点带来了信息感知的一场革命。无线传感网络是继因特网之后，将对21世纪人类生活方式产生重大影响的信息技术。

无线传感器网络的出现，促进应用程序的发展，使包括卫生，农业，工业，地质，军事，家庭和应急管理等领域受益匪浅。传感器网络的发展需要来自不同研究领域的技术：传感，通信，计算机（包括硬件，软件和算法）。这些技术相互结合，并且在这些每一个单独领域带动了传感器网络的研究，这些廉价的，低功耗通信设备可分布在整个物理空间，对物理进行密集传感，处理和传递信息并且与其他节点相互协调。无线传感网络能够协同地实时感知、检测和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并通过无线或自组织多跳路由的方式接收发送信息，将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，它将改变人与自然交互的方式，它不需要固定的网络支持，具有快速展开、抗毁性强等特点，在很多领域都将有良好的应用前景，已经引起了学术界和工业界的高度重视。特别在农业领域，无线传感器网络环境监测、精准农业、畜牧养殖中都将能发挥巨大作用。在“九五”计划中，“工厂化高效农业工程”已把智能化传感器和传感器网络化的研制列入国家重点项目中，2003—2004年一系列国家自然科学基金将无线传感器网络及相关研究列为重点课题。

无线传感器网络的研究最早起源于美国军事的应用，是由被称为“微尘（mote）”的微型计算机构成。一般通过飞机撒播或者特种炮弹发射等手段将大量的传感器结点密集撒布于本方人员不易到达的观察区域，通过被动传感器，如磁学传感器、热学传感器、声学传感器、化学传感器、电气传感器、光学传感器和主动传感器，如超声波传感器，雷达对目标的距离、存在、速度、目标的目的地和方向进行分析。甚至还可以对这些传感器的信息进行进一步分析，确定目标是否为非武装人员、武装人员、车辆、甚至车辆的规模。

无线传感器网络在环境方面也有广泛的应用。加州大学伯克利分校在大鸭岛开展了一个环境参数的检测。他们同时也开展了代号为“Firebug”用于野外火灾检测的无线传感器网络技术研究。随着人们对环境保护意识的增强，对环境信息的检测越来越多，包括对环境中的SO₂、NO_x等。应用在环境监测方面的传感器网络，一般都具有部署简单、便宜等特点，而且无需派人员进行现场维护，目前应用的范围也在慢慢扩大，可以对海洋、气象、树林、山脉等进行必要的监测，方便进一步的研究。

无线传感器网络在农业方面也有着广泛的应用，国外发达国家纷纷开展了关于精确农业方面的研究，目前大棚养殖已经成为农业的重要手段，随着，大棚养殖越来越趋向规模化，利用无线传感器网络对无人值守的大棚进行自动监控是非常具有实用价值的，其中包括对空气温度、土壤湿度、光照强度、土壤肥料含量、二氧化碳含量、风速等进行检测，确定应该对土壤进行何种耕作。同时，国外还进行了利用无线传感器网络在灾害天气和病虫害预警方面的工作。

随着社会老龄化情况的加剧，一些长期慢性病、突发性疾病和家庭保健等都需要进行长期的监护，因此，无线传感器网络在医疗方面也发挥了巨大的作用。通过在病人或易发病人身上佩戴血压、脉搏、体温等微型无线传感器，通过住宅内的传感器网关，医生可以远程监测这些测试人群的健康状况，进行病情的及时处理。通过这种方法，还可以对一些高危病人进行24小时病情监测，而并不会对病人的日常起居和生活质量带来不便，传感器网络使远程医疗变得更加方便和快捷。

总之，无线传感器网络的使用价值在各方各面都愈加显著，不止是上述介绍的几种应用，还可以应用于如矿井瓦斯监测、交通监测、公共安全和反恐等，真正实现生活中的自动化和智能化。最重要的是，无线传感器网络的使用，给使用领域带来了很好的便捷性、实用性。无线传感器网络在未来必将发挥更显著的作用。