无线传感器网络研究现状与应用

徐一秋（牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江157011）



无线传感器网络研究现状与应用

徐一秋
（牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江157011）

摘要：为了进一步研究无线传感器网络的关键技术，在介绍无线传感器网络发展的基础上，分析了无线传感器网络的研究现状，从多个领域论述了无线传感器网络的应用，研究表明：无线传感器网络正在向着低成本、低能耗、智能化的方向发展。

关键词：无线传感器网络；研究现状；应用；结构；分析

随着无线通信技术和低功耗嵌入式技术的发展，无线传感器网络在这种大环境下应运而生。无线传感器网络属于一种新型的网络系统，它所涉及的领域非常广泛，而且与我们现行的主流网络技术是相同的，存在区别的地方是无线传感器网络由具有感知能力和计算能力的大量微型传感器节点构成。现如今，无线传感器广泛应用于医疗、家居、工业等多个领域中。

1 无线传感器网络的组成

1.1 体系结构

比较典型的无线传感器网络结构如图1所示。

图1 无线传感器网络体系结构Fig.1 Wireless sensor network system structure

无线传感器网络系统由三部分组成，即无线传感节点群、传输介质、网络用户端。传感器节点采用多跳转发的方式把需要发送的信息传到用户者的手中，而节点利用飞行器将信息散播到被监测区域内，大多数的节点在传感网络中以无线自组网的形式进行通信。在数据传输的过程中，利用每个节点以路由器传送数据的形式将距离相近的节点连接起来发送到基站，再通过将基站和卫星信道的有效结合，将信息传到用户者手中。

1.2 无线传感器网络的节点结构

图2 无线传感器网络节点结构Fig.2 Wireless sensor network node structure

节点在无线传感器网络中的最底层，属于最基本的功能单元，目前比较典型的节点结构如图2所示。

数据采集模块由信息采集和数据转换两部分组成，其功能主要是对两者进行检测，查看两者是否符合规定标准。而对系统中众多传感器节点的操作则需要数据的处理和控制模块来进行操控。数据传输模块利用企业的传感器节点进行无线通信，在正常工作中传感器节点需要大量的电量，而这些电量由供电模块提供。

2 无线传感器网络特点分析

2.1 节点数量多

无线传感器网络为满足人们对大量信息的需求，将大量的传感器节点通过分布式的方式在检测区域内进行部署，通过这种方式来提高检测的精确度。而大量节点的出现还可以增加覆盖的检测面积，减少洞穴或盲区的存在。

2.2 以数据为中心

因为传感器节点在部署的时候没有规律可循，因此对于传感器网络当中的节点都是用编号标记的，但所标记的编号和节点所在的位置之间没有任何关系，因此用户在查找信息时可直接将关键词输入到网络上，网络在获得指定事件时，会将事件信息汇报给用户，因此，它通常被称为以数据为核心的网络。

3 无线传感器网络的应用分析

3.1 医疗卫生

随着网络技术的发展，室内网络已随处可见，无线传感器网络在我国的医疗领域获得了极大的发展，在医疗领域的应用主要体现在远程健康管理、对重症病人的监护、病理数据的实时采集及紧急救护等。工作人员利用无线通信可以将传感器进行联网，高效地将必要的信息进行传递，还可以进一步减轻护理人员的负担，一举多得。

3.2 家居建筑

在日常生活中，可以利用无线网络和互联网结合的方式，在家中嵌入传感器节点，从而得到舒适便捷的智能化家居环境。在卧室内还可以安装一些无线传感器，对室内不同位置的温度、湿度等有一个微观的了解，也便于对房间内的温度进行适当的调节，一个典型的智能家居检测系统结构如图3所示。

图3 无线传感器网络在智能家居监测系统的应用Fig.3 The application of wireless sensor network in intelligent household monitoring system

4 无线传感器网络的研究进展

4.1 路由协议

路由协议主要负责对传感器的节点和sink节点间创建路由的指导，实现数据的精准传递，而在进行设计的时候，首先要注意的就是对能量的节约，只有这样才能保障网络系统的使用寿命，因此，不要一味关注大量的节点状态信息，导致路由协议太过复杂化，要尽量避免那些冗杂的信息，减少能量的浪费，将能量尽可能地用在有用的状态信息上。

4.2 节能降耗

由于无线传感器网络节点分布众多，且其覆盖面也是非常广的，想要通过更换电池来延长网络的工作寿命是不现实的，因此研究人员一定要在设计时充分考虑这一点，做好节能降耗工作，让节点的生存时间更长一些，以此来进一步减少能量的浪费，完成更多的网络任务。

参考文献：

［1］杨挺，孙雨耕，杨郁.无线传感器网络中一种节省资源的快速重路由算法［J］.传感技术学报，2005，（03）：127- 128.

［2］李春杰，王继志.基于无线传感器网络的监控平台设计［J］.传感技术学报，2006，（01）：30- 31.

［3］周贤伟，韦炜，覃伯平.无线传感器网络的时间同步算法研究［J］.传感技术学报，2006，（01）：18- 19.

［4］陈积明，林瑞仲，孙优贤.无线传感器网络通信体系研究［J］.传感技术学报，2006，（04）：72- 73.

［5］王毅，张德运，张栋.无线传感器网络满足QoS带宽需求的能量最优路由方案［J］.传感技术学报，2006，（06）：44- 45.

［6］李光辉，赵军，王智.基于无线传感器网络的森林火灾监测预警系统［J］.传感技术学报，2006，（06）：93- 94.

Research status and application of wireless sensor network

XUYi- qiu
(Mudanjiang Normal University, Mudanjiang157011, China)

Abstract:In order to further study the key technologies of wireless sensor network, this paper analyzed its research status based on introduction of the development of wireless sensor network, discussed its application from multiple fields. Research shows that wireless sensor network has developed toward the direction of low- cost, low- power and intelligentization.

Key words:Wireless sensor network; Research status; Application; Structure; Analysis

中图分类号：TN929.5；TP212.9；TP393

文献标志码：A

文章编号：1674- 8646（2016）09- 0008- 02

收稿日期：2016- 03- 29

作者简介：徐一秋（1977-），男，辽宁彰武人，牡丹江医学院教育技术与信息中心讲师，牡丹江师范学院无线电物理专业2013级硕士研究生，主要从事无线传感器网络研究。