无线传感器网络的研究与应用

李妩可++颜宁

摘 要：无线传感器网络是对计算机技术、通信技术以及电子技术的综合运用，这种网络分布方式，通过传感器对外部世界的感知与检查，以无线通信的方式在互联网中进行信息传递，从而将获取的信息传输给网络所有者。无线传感器网络作为一种新型技术，在我国的军事、交通、环境监控以及医疗卫生等多个领域已经得到了有效的应用，对于促进我国的经济发展具有重要的意义。无线传感器网络已经受到了我国科研人员的关注，并且对其进行了深入的研究，以期能够在我国更多的领域中得以应用。

关键词：无线传感器网络；结构；特点；应用

无线传感器网络是由大量的静止或者移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，通过微电子技术的传感器、无线通信、计算机网络几种技术的融合，能够共同协作的进行感知、采集、处理、传输在网络覆盖范围内的被感知对象。无线传感器网络是以无线的方式进行通信，所以在网络设置时比较灵活，设备的位置部署也比较方便，在实践应用时，具有成本低，操作方便的特点，所以在我国的众多领域中得到了广泛的应用。无线传感器网络的应用，是我国科学技术领域的一项突破和创新，是对计算机技术、微电子技术以及通信技术相互融合的一种推动，所以对无线传感器网络进行研究具有重要的意义。

1 无线传感器网络的体系结构及特点

1.1 无线传感器网络的结构

无线传感器网络由一些嵌入式传感器节点组成，这些传感器节点集传感与驱动控制、计算存储及通信于一体，主要以传感器节点、网络协调器节点和应用管理器节点等为主，在实际应用中，传感器节点分布于不同的角落，对节点周边的温度、湿度、光强度、噪声、压力及速度等信息进行采集，并将所采集到的信息向特定的对象进行发送。传感器节点主要由传感器模块、数据处理模块及无线通信模块等共同组成，具有较强的信息采集和处理能力。这其中对外界环境的物理学信息进行采集并将物理信号转换为数字信号主要是由传感器模块负责，而对数字信号进行编码处理则由数据处理模块负责，而无线通信模块主要负责信息的传递，及时将信息传递到网络中。

1.2 无线传感器的特点

（1）节点规模大、节点体积小。传感器节点作为无线传感器网络结构中重要组成部分，其不仅密度较大，而且数量众多，虽然节点规模十分庞大，但节点体积较小，从而能够实现对其大量部署的要求。

（2）自组织。无线传感器网络根据组网机制和网络协议自动对网络进行配置和管理，传感器节点有自组织能力，能够自动形成无线通信系统不需要固定的基础设施作为网络枢纽。

（3）能适应复杂环境。在一些复杂及恶劣环境下传感器网络都具有较好的适应性，特别是在一些军事边界及人员难以进入的地区，传感器网络能够有效的分布其中。但节点还是会受到高山、建筑物、障碍物等的影响，同时一些风雨雷电也会对节点带来不利影响。

（4）部署容易且成本低。只需要在目标区域进行随机部署，不需要指定特定的位置。相对于有线网络传输，无线网络传输降低了各种成本。

（5）可靠性高。无线传感器节点资源有限，其生命周期主要取决于电池。对无线传感器节点进行维护、回收和替换的可能性很小。因此，无线传感器网络要具有信息传输的高度可靠性和对节点失效的高度容错性。

2 无线传感器网络的应用

（1）军事建设。无线传感器网络因为具有部署灵活以及自组织和容错多项优点，在军事建设的各个方面得到了有效的运用。在现代化军事发展时代，日常的军事训练以及战斗已经广泛的应用了先进的科学技术，无线传感器网络就是其中之一。通过这项技术，能够及时获取兵力的部署、装备弹药以及物资的存储配送情况，还可以用于阵地以及敌情侦查，为军事战略的制定提供有利的依据。通过对战场的监视、生物化学的攻击和判断、目标的指示，还可以及时的做出战略调整，在战损评估方面还能够提供各项有利的数据和信息。所以无线传感器网络在军事建设中的用途较广，为促进军事现代化发展创造了有利的条件。

（2）工农业生产。无线传感器网络在我国的工农业生产中也得到了有效的应用，尤其是在工业生产中的应用优势比较明显。在工业生产中已经实现了大规模的机电化生产，而机械设备的运行状态不仅关系到产品的生产质量，而且会对机械设备的可靠性以及维修有重要的影响，从而影响到企业的经济效益。通过无线传感器对工業设备的监测，能够实时掌控设备的振动、润滑以及磨损情况，从而便于工业生产管理人员及时了解设备的运行状态，进而在工艺改进以及维修技术方面做出改善和调整，可有效降低生产成本，提高工业生产效率。在农业生产逐步向现代化发展的过程中，无线传感器网络的应用能够实现农业信息的采集和传输，为推进农业现代化发展提供有利的科学依据。

（3）环境监测。环境一直都是世界各国关注的重要问题，而无线传感器网络能够为环境监测提供重要的依据。在野外环境中，主客观都不适宜人类观察情况下，利用无线传感器网络，能够进行大规模的数据采集。通过对候鸟跟踪、小型动物和昆虫的迁徙，能够为野生动物保护工作提供便捷，并且能够对地球气候的变化进行深入的研究。通过对林火和洪水的监测，能够为防御部署提供依据。所以无线传感器网络在环境监测中发挥了重要的作用，为环境治理和保护提供有效的依据。

（4）安全监控。安全监控涉及到众多的领域，无线传感器网络末梢的传感器能够通过声音、振动、光以及温度等物理信息的变化，来了解被监控对象的状态，从而为监控方制定和部署安全防御措施提供依据。目前主要在煤矿、电站、通信枢纽以及行政中心等场所进行应用，通过信息的采集，能够实时掌控被监控场所的状态，从而为安全部署、灾害防御、资源调配以及灾后救援等提供重要的依据。安全是社会发展的重要基础，所以无线传感器网络在安全监控中的作用不容忽视，并且通过技术的改进和调整，在功能上还会越来越完善。

（5）智能交通。由于无线传感器网络具有成本低、灵活性好以及便于大规模部署等特点，在智能交通管理中发挥了重要的作用。通过无线传感器网络的部署，能够大范围的对路段的车辆和路面信息进行采集，从而为交通管理提供依据。通过车载和道路传感器的相互配合，能够对交通流量进行实时监测，从而为出行者提供有用的信息服务。在智能交通管理中，通过大范围的监控部署，实时掌控车辆的运行状况，对违章行为进行报警和记录，可有效提高交通管理的效率。

（6）家居生活。在家居生活逐渐智能化方向发展的过程中，无线传感器网络的应用更加普遍，传感器通过对室内温湿度、光照以及空气成分的感知，能够对智能家电进行自动控制，并且可以实现远程控制。除了在家居生活中的应用，在医疗健康和教育科学等领域得到了广泛的应用，对于促进我国的发展都做出了重大的贡献。

3 结束语

无线传感器网络是多项技术融合的一项新技术，是我国科学技术领域的一项创新。无线传感器网络的集成度较高，在信息采集、处理和传输等方面都具有很大的优势，以及便于操作、部署灵活等特点，在我国众多领域中得到广泛的应用。无线传感器网络的应用，有效的促进了我国经济建设的发展。在无线传感器网络研究的过程中，还面临着很多挑战和难题，需要科研人员的不断努力，不断完善无线传感器网络技术，为促进我国社会的发展创造有利的条件。

参考文献

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[3]司海飞，杨忠，王 .无线传感器网络研究现状与应用[J].机电工程，2011.