第16章无线讲义传感器网络应用

3．动态性网络 无线传感器网络中的节点可能会随时加入或离开，所以网络要能够感知节点的加 入和移动。在网络结构发生变化时，无线传感器网络系统能够适应这些变化，具 有动态的系统可重组性。
概述
4．可靠的网络 无线传感器节点资源有限，其计算能力和存储能力不强，生命周期取决于电池， 而且针对不同的应用，传感器节点的硬件平台、软件系统和网络协议也可能不同， 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。
无线传感器网络的应用场景
1．环境监测和保护 2．军事领域 3．文物保护 4．医疗护理 5．空间探索 6．建筑领域 7．智能交通及其他
静态部署
静态部署
1．部署方法 无线传感器网络的部署方法与应用密切相关，根据应用环境的不同，无 线传感器网络的部署方法可以分为确定性部署和随机部署两类[13]。 确定性部署通常应用于网络的状态相对固定或应用环境、节点位置信息、 节点的密度等已知情况下，确定性部署通过对问题进行数学抽象成为静 态优化问题或线性规划问题，
概述
无线传感器网络由在应用场景内随机分布的嵌入式传感器节点通过自组织方式构 成的无线网络，具有鲜明的特点。
1．大规模网络 无线传感器可以部署到很大的地理区域，节点数目巨大，节点密度高，如水质监 测、森林防火监测等应用。
2．自组织网络 无线传感器网络可以依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，能够自动形成可以转发数据的多跳无线通信系统。
动态部署
传感器网络中Leabharlann 点的动态部署研究可以分为两类。第一类是通过节点的自主移动到达目标位置实现部署，这种节点包括可移 动传感器和机器人传感器，其中可移动传感器是具有翻动、弹跳等小距离 移动功能的传感器，机器人传感器是机器人与嵌入式无线传感器的结合体， 能在地形复杂或者地理信息未知的情况下参与到网络构建和运作中。
用于矿井环境监测的无线传感器网络
在矿井环境监测中通常需要对矿井风速、矿尘、一氧化碳、温度、湿度、 氧气、硫化氢和二氧化碳等参数进行检测。现有的监控检测系统需要在 矿井内设通信线路，传递监测信息。生产过程中矿井结构在不停变化， 加之有些坑道空间狭小，对通信线路的延伸和维护提出了很高的要求。 一旦通信链路发生故障，整个监测系统就可能瘫痪。为解决上述问题， 本节提出使用无线传感器网络来进行矿井环境的监测监控。使用无线传 感器网络进行环境监控有三个显著的优势：
5．以数据为中心 无线传感器网络中的节点没有唯一的IP地址，其网络标识取决于采用的网络协议， 所以无线传感器网络不是类似于Internet的以地址为中心的网络。当无线传感器网 络查询事件时，传感器节点获取的指定事件的信息不是报告给某一个特定编号的 网络节点，而是直接报告给网络的，再由网络报告给用户，所以无线传感器网络 是一个以数据为中心的网络。
（1）传感器节点体积小且整个网络只需要部署一次，因此部署传感器网 络对监控环境的人为影响很小。 （2）传感器网络节点数量大，分布密度高，每个节点可以检测到局部环 境详细信息并汇总到基站，因此传感器网络具有采集数据全面，精度高 的特点。 （3）无线传感器节点本身具有一定的计算能力和存储能力，可以根据物 理环境的变化进行较为复杂的监控。
动
无线传感器网络应用实例分析
无线传感器网络的定义为：大量无处不在的，密集布设的具有通 信与计算能力的传感器节点，可在无人值守的监控区域自组成网络，协 作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象。
无线传感器网络技术在环境上的应用优势体现在：布设成本低； 无须人工维护，无须大量人员值守，生态环境不易遭到破坏，不对人们 的生活造成影响，反馈信息准确、及时、可靠。无线传感器网络在环境 监测应用方面的优势无可比拟，其应用和推广将为社会带来不可估量的 效益和深远影响。
第二代传感器网络在第一代传感器网络上功能稍有增强，它能够读取多种 信号，硬件上采用的是串/并接口来连接传感控制器，是一种能够综合多种信 息的传感器网络。传感器网络更新的速度越来越快，
在20世纪90年代后期，第三代传感器网络问世，它更加智能化，综合处 理能力更强，能够智能地获取各种信息，网络采用局域网形式，通过一根总线 实现传感器控制器的连接，是一种智能化的传感器网络。
第二类动态部署方法是借助机器人在区域内的移动来放置节点，构建无线 传感器网络并在网络的工作过程中实时调整节点位置以实现对网络的维护。
动态部署
节点动态部署可以追溯到机器人的部署，国内外已有研 究机构进行了相关研究，基于动态部署的方式可以分为以下 三种.
1．增量式节点部署算法 2．基于人工势场（或虚拟力）的算法 3．利用节点间的移动算法
此处加标题
第16章无线传感器网 络应用
眼镜小生制作
第十六章 无线传感器网络应用
➢无线传感器网络应用概述 ➢无线传感器网络的应用场景 ➢无线传感器网络应用技术 ➢无线传感器网络应用实例分析
概述
早在20世纪70年代，第一代传感器网络就诞生了。第一代传感器网络特别 简单，只能获取简单信号，数据传输采用的是点对点模式，传感器节点与传感 控制器相连就构成了这样一个传感器网络。
到现在为止，第四代传感器网络还在开发之中，虽然在实验室无线传感器 网络已经能够运行，但限于节点成本、电池生命周期等原因，大规模使用的产 品出现得还很少，这一代网络结构采用的是无线通信模式，大规模地撒播具有 简单数据处理和融合能力的传感器节点，无线自组织地实现网络间节点的相互 通信，这就构成第四代传感器网络，也就是我们所说的无线传感器网络。
2．优化对象 根据优化对象对部署进行分类，可以分为基于覆盖、基于网络连通和能 量有效性部署三类。
3．节点角色 节点的部署位置不仅影响节点的覆盖与连通，更影响网络的生存时间。 一些学者利用不同类型的节点来优化网络性能，如增加网络生存时间、 最小化数据包延迟等。节点在网络中可以充当感知节点、中间节点、基 站节点或簇头节点。当节点充当不同的角色时，网络的性能参数依赖于 节点在网络中的角色。