无线传感器网络研究现状与应用
无线传感器网络应用技术综述
无线传感器网络应用技术综述摘要：传感器被越来越多地布置到实际的网络环境中，用于实现某些应用。
无线传感器网络已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。
通过总结相关方面的工作，综述在不同领域中无线传感器网络的实际应用，并对具体应用的一些重要特性进行分析，在此基础上提出若干值得继续研究的方面。
关键词：无线传感器；网络应用一、无线传感器网络简介随着微机电系统的迅速发展，片上系统SoC(System on Chip)得以实现，一块小小的芯片可以传递逻辑指令，感知现实世界，乃至做出反应。
无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)，这一由大量具有片上微处理能力的微型传感器节点组成的网络，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。
传统的传感器网络通常由两种节点：传感器节点(sensor)和接收器节点(sink)组成。
传感器节点负责对事件的感知和数据包的传输；接收器节点则是数据传输的目标节点，一般具有人机交互界面，并可以接入其它类型的网络体系。
传感器网络以其低成本、低功耗的特点，在军事、环境监测、医疗健康等领域都有着广泛的应用。
在本文中，对大量现有无线传感器和无线传感器网络的应用进行分析，从节点移动性、节点互联方式、网络数据规模、网络分层结构等方面进行分析和比较。
并在此基础上，提出若干值得继续研究的方面，为挖掘传感器网络新的应用打下基础。
二、无线传感器网络的特点目前常见的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、ad hoc网络等，与这些网络相比，无线传感器网络具有以下特点：（1）硬件资源有限。
节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
（2）电源容量有限。
网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。
任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
（3）自组织。
无线传感器网络技术的应用及前景分析
无线传感器网络技术的基本原理是利用无线传感器节点之间的无线通信，形 成一个自组织的网络，实现对环境或物体的感知和监测。这种技术具有很多优点， 如灵活性、可扩展性、自组织性、鲁棒性等。
无线传感器网络技术的应用非常广泛。在智能家居领域，可以利用无线传感 器网络技术实现对家电设备的远程控制和监测，提高家居的智能化水平。在环境 监测领域，可以利用无线传感器网络技术实现对空气质量、水质、气象等环境因 素的监测，为环境保护提供数据支持。在智能交通领域，可以利用无线传感器网 络技术实现对车辆的监测和控制，提高交通效率和安全性。
2、技术创新推动未来，无线传感器网络技术将不断进行技术创新和研发， 实现更高效、更稳定的网络连接和更精准、更快速的数据传输。例如，利用人工 智能技术对无线传感器网络数据进行处理和分析，能够实现更精准的预测和决策； 采用5G技术可以让无线传感器网络具有更高速的数据传输速度和更稳定的网络连 接。
3、应用场景拓展未来，无线传感器网络技术的应用场景将不断拓展，涵盖 农业、林业、海洋、能源等多个领域。例如，在农业方面，通过布置土壤、湿度、 气象等传感器，可以实现农作物的智能化生产和科学管理；在林业方面，通过安 装环境传感器和视频监控设备，可以实现森林环境的实时监测和火险预警；在海 洋方面，通过部署水文、气象、生物等传感器，
一、无线传感器网络技术的概述 无线传感器网络是指由一组能够 自组织形成网络的低功耗、微
二、无线传感器网络技术的应用 案例
1、智能家居领域在智能家居领域，无线传感器网络技术的主要应用包括环 境监测、电器控制、安全监控等。例如，通过在家庭环境中布置温度、湿度、光 照等传感器，可以实现对家庭环境的实时监测和控制；通过安装门窗传感器、红 外传感器等，可以实现家庭安全的有效监控。
无线传感器网络研究现状与应用
防爆 、 灾 、 救 环境 、 医疗 、 家居 、 工业 等领域 ， 无线 传感器 网络 已得 到越 来越 多的关 注 。 国《 术 评论 》 ４ 。美 技 在 预测 未来 技术 发展 的报 告 中 ， 无线 传 感 器 网络 列 为 将 ２ 世纪 改变世 界 的十大 新兴 技术 之 首 ｊ １ 。由此 可见 ，
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ＳＣ 、 Ｏ ） 无线 通信 和低 功 耗嵌 入 式技 术 的飞 速 发展 ， 孕 育 出 无 线 传 感 器 网 络 （ ｒ ｅｓ Ｓ ｎｏ ｅ ｏｋ ， Ｗｉ ｌｓ ｅ ｓｒ ｔ ｒｓ ｅ Ｎ ｗ ＷＳ 。无线 传感 器 网络 是 新 型 的传 感 器 网络 ， Ｎ） 同时 也是 一个 多学科交 叉 的领 域 ， 当今 主 流无 线 网络 技 与 术一样 ， 均使 用 ８ ２ １ ． ０ ． ５４的标 准 ， 由具有 感知 能力 、 计
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收 稿 日期 ：０ ０— ８—０ ２１ ０ ２
基金项 目： 江苏省“ 大人才高峰” 六 资助项 目（ 第五批 ）（０ ８Ｊ 一４ ； ２ ０ 一Ｘ １ ） 江苏省高校 自然科学基金资助项 目（ ８ Ｊ ０ ０ ） 金陵科技学 院科研基 ０ＫＩ ０７ ； Ｍ６
无线传感器网络研究现状与应用
无线传感器网络研究现状与应用一、本文概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种由许多在空间上分布的自动装置组成的网络，这些装置能够使用传感器协作地监控不同环境或对象的物理或化学现象，并通过无线方式进行信息传输。
近年来，随着物联网、大数据和等技术的飞速发展，无线传感器网络的研究和应用日益受到关注，成为信息技术领域的一个研究热点。
本文旨在全面综述无线传感器网络的研究现状和应用领域。
我们将对无线传感器网络的基本概念、特点和关键技术进行介绍，包括传感器节点的设计与优化、网络通信协议、能量管理策略等。
接着，我们将对无线传感器网络在环境监测、智能交通、农业物联网、医疗健康、军事防御等领域的应用进行深入探讨，分析其在不同场景下的优势和挑战。
我们还将对无线传感器网络的发展趋势和未来研究方向进行展望，以期为该领域的进一步发展提供参考和借鉴。
通过本文的阐述，我们希望能够为相关领域的学者和工程师提供一个全面而深入的无线传感器网络研究现状和应用概览，同时推动无线传感器网络技术的进一步发展和应用推广。
二、无线传感器网络研究现状无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是近年来物联网领域研究的热点之一。
随着微型化、低功耗、高性能传感器技术的快速发展，以及无线通信技术的进步，无线传感器网络得到了广泛的应用和深入的研究。
网络拓扑与协议研究：无线传感器网络拓扑结构的研究主要关注如何有效地组织传感器节点，以提高网络的覆盖范围和连通性。
针对传感器节点的能量限制，研究人员还设计了多种节能的通信协议，如跳频扩频、时分复用等，以延长网络的生命周期。
数据融合与处理技术：在无线传感器网络中，由于传感器节点数量众多，产生的数据量巨大。
因此，数据融合与处理技术成为了研究的重点。
数据融合旨在将多个传感器节点的数据融合成一条或多条有用信息，减少数据传输量并提高数据的准确性。
无线传感器网络的研究现状及发展趋势
无线传感器网络的数据隐私保护
数据加密技术
为了保护无线传感器网络中的数据隐私， 研究人员正在研究新的数据加密技术。这 些技术包括对称加密算法、非对称加密算 法、同态加密等。这些加密技术能够有效 地保护数据隐私，防止数据泄露和攻击。
VS
安全路由协议
安全路由协议是无线传感器网络中的重要 组成部分，能够有效地防止恶意攻击和数 据篡改。目前，已经出现了一些安全路由 协议，如基于密钥的安全路由协议、基于 身份的安全路由协议等。这些协议能够有 效地保护数据隐私和网络安全。
特点
低功耗、微型化、分布式、自组织、抗干扰能力强、能够适应各种环境和应 用场景。
无线传感器网络的应用场景
环境监测
用于气象、水文、环境保护等领域，实现 对环境参数的实时监测和数据采集。
医疗护理
用于远程医疗和健康监测，实现对患者生 命体征的实时监测和数据传输。
智能家居
用于家庭智能化管理，实现家居设备的互 联互通和智能化控制。
据传输。
网状结构
所有节点都通过多跳路由的方 式相互连接，构成一个自组织
的网络拓扑结构。
无线传感器网络的通信协议
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MAC协议
负责协调和安排网络中的 节点进行数据传输，避免 碰撞和冲突。
路由协议
负责将数据从源节点通过 网络转发到目的节点，同 时优化能量消耗。
同步协议
负责协调网络中各个节点 的时钟，以确保数据传输 的同步性。
智能家居中的应用
总结词
智能家居中，无线传感器网络被用于实现家庭环境的实 时监测和控制，提高居住的舒适度和节能效果。
详细描述
随着人们对居住环境的要求不断提高，智能家居成为了 新的趋势。无线传感器网络在智能家居中的应用可以实 现家庭环境的实时监测和控制。例如，通过部署在室内 的温湿度传感器、光照传感器、人体感应器等，可以实 时监测室内的温度、湿度、光照和人员活动情况，并利 用无线通信技术将数据传输到智能手机或平板电脑上进 行分析和控制。此外，智能家居还可以实现家电的远程 控制和能源管理等功能，提高居住的舒适度和节能效果 。
基于无线传感器网络的智能家居系统研究
基于无线传感器网络的智能家居系统研究智能家居系统是基于无线传感器网络技术的一种智能化解决方案，它可以将各种家居设备、传感器和控制器连接起来，实现无线通信和智能控制。
通过智能家居系统，用户可以远程操控各种家居设备，实现自动化控制、能源管理和智能安防等功能。
本文将探讨基于无线传感器网络的智能家居系统的研究现状、技术特点以及未来发展方向。
一、研究现状当前，基于无线传感器网络的智能家居系统已经得到了广泛的研究和应用。
研究者们通过利用传感器网络技术，将各种传感器和家居设备相互连接，实现信息的采集和数据的传输。
同时，他们还通过智能控制器，将用户的指令实时传达给家居设备，使得用户可以随时随地地控制和监测家居设备的状态。
在智能家居系统的研究中，一种常见的技术是利用无线传感器节点进行数据采集和传输。
传感器节点可以通过无线通信技术与智能控制中心进行数据的传输和交互。
同时，利用无线传感器网络的自组织特性，研究者们还可以实现对智能家居系统的自动调节和优化，提高系统的效率和性能。
此外，基于无线传感器网络的智能家居系统还可以利用物联网技术实现智能设备之间的互联互通。
通过联网，各种智能设备可以相互交换信息和指令，实现智能控制的目的。
这一技术的出现，极大地方便了用户的使用，提高了用户的生活质量。
二、技术特点基于无线传感器网络的智能家居系统具有以下几个技术特点：1. 无线通信：传感器节点之间通过无线通信实现数据的传输和交互。
这种无线通信可以保证系统的灵活性和可扩展性，让用户可以随时随地地远程操控家居设备。
2. 传感器网络：利用无线传感器网络的自组织特性，研究者们可以将各种传感器和控制器相互连接，构建起一个分布式的智能家居系统。
这种传感器网络可以实现灵活的数据采集和传输，提高系统的响应速度和效率。
3. 智能控制：通过智能控制器，用户可以远程操控家居设备的状态。
智能控制器可以根据用户的指令实时调节家居设备的工作模式，实现智能化的控制和管理。
无线传感器网络的应用现状与未来发展方向
无线传感器网络的应用现状与未来发展方向无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由许多小型传感器节点组成的网络系统，可以实时采集和传输各种环境信息。
它具有灵活、低成本、易部署等特点，被广泛应用于环境监测、智能交通、农业、医疗等领域。
本文将探讨无线传感器网络的应用现状和未来发展方向。
一、无线传感器网络的应用现状1.1 环境监测无线传感器网络在环境监测方面发挥了重要作用。
例如，通过部署传感器节点监测空气质量、水质污染等环境参数，可以及时预警和应对环境污染事故。
同时，无线传感器网络还可以应用于林火监测、地震预警等自然灾害监测领域，提高对灾害的预警和救援能力。
1.2 智能交通在智能交通领域，无线传感器网络可以用于实时监测交通流量、车辆速度等信息，提供实时的路况信息。
基于这些信息，可以优化交通信号配时，减少交通拥堵，并提供个性化的导航服务。
此外，无线传感器网络还可以实现车辆自动驾驶技术，提高交通的安全性和效率。
1.3 农业在农业领域，无线传感器网络可以监测土壤水分、温度、光照等参数，提供农作物生长环境的实时信息。
基于这些信息，农民可以精确控制灌溉量和施肥量，提高农业生产效益。
同时，无线传感器网络还可以应用于畜牧业的动物监测，实现实时监测牲畜的健康状况和行为信息。
1.4 医疗在医疗领域，无线传感器网络可以用于监测病人的生命体征，如心率、血氧含量等，提供实时的健康状态监测。
通过传感器节点的布设，医务人员可以有效监测患者的病情变化，并及时采取相应的治疗措施。
此外，无线传感器网络还可以用于健康管理领域，定制个性化的健康监测方案，实现预防和康复的目的。
二、无线传感器网络的未来发展方向2.1 能源管理无线传感器网络通常由电池供电，能源管理一直是制约其发展的重要问题。
未来，可以通过能量收集技术，如光能、热能、振动能等，实现对传感器节点的自动供能，减少更换电池的次数，提高网络的可用性和可持续性。
无线传感器网络技术的研究与应用
无线传感器网络技术的研究与应用随着物联网技术的发展，无线传感器网络技术备受关注。
无线传感器网络是指由大量的微型传感器节点组成的网络，这些节点通过无线通信进行数据交互和协调。
在无线传感器网络中，传感器节点具有自我组织、自我管理、自我维护和自我适应等能力。
本文将探讨无线传感器网络技术的发展历程、关键技术和应用。
一、无线传感器网络技术的发展历程无线传感器网络技术起源于20世纪90年代，随着微型化、智能化技术的不断发展，无线传感器网络得到了极大的发展。
2001年，美国国家科学基金会（NSF）发起了“智能结构无线传感器网络”项目，这标志着无线传感器网络正式进入人们的视野。
随后，研究者们对无线传感器网络开展了大量的研究和实验。
2002年，美国Defense Advanced Research Projects Agency （DARPA）组织了“传感器网格散发和协调试验”（SensorNet）项目，这是无线传感器网络领域的第一个大规模实验，成功展示了无线传感器网络的潜力。
2003年，全球无线传感器网络会议（Global Sensor Network Conference）首次在美国加州圣地亚哥召开，这也是无线传感器网络领域的第一个国际性学术会议。
二、无线传感器网络技术的关键技术无线传感器网络技术是一个综合性的技术领域，其中涉及到传感器节点的设计、数据传输和处理、网络拓扑配置、协议设计等多方面的技术。
1. 传感器节点设计传感器节点设计是无线传感器网络中非常重要的一环。
传感器节点要能够采集、处理并传输数据。
因此，传感器节点需要具备较好的数据处理能力、存储能力以及通信能力。
传感器的电池寿命也很重要，因为传感器节点通常需要在野外环境长期运行。
2. 数据传输和处理数据传输和处理是无线传感器网络中的另一个重要领域。
数据传输需要通过无线通信进行，因此无线传感器网络的信道选择、信号调制和编码等技术显得尤为重要。
数据的处理和存储也非常重要，传感器节点通常需要对采集到的数据进行处理和分析，并将结果传输到目标节点或中心节点。
无线传感器网络国内外研究现状
无线传感器网络国内外研究现状1 无线传感器网络简介 (1)2 无线传感器网络的国外研究现状 (2)3 无线传感器网络的国内研究现状 (3)1 无线传感器网络简介随着传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半导体与微机电系统制造技术的飞速发展,具有感知、计算存储和通信能力的微型传感器应用于军事、工业、农业和宇航各领域。
无线网络传感器是集传感器执行器、控制器和通信装置于一体, 集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身的资源（计算、存储和能源）受限的嵌入式设备。
由这些微型传感器构成的无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息, 并对这些信息进行处理, 传送给需要这些信息的用户。
无线传感器网络(WSN)是由大量的具有通信和计算能力的微小传感器节点，以无线的方式连接构成的自治测控网络。
一种普遍被接受的无线传感器网络的定义为:大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络，其中节点是同构的，成本较低、体积较小，大部分节点不移动，被随意散布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。
一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点(群) 、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等。
无线传感器网络具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点。
从21世纪开始，无线传感器网络成为多学科交叉前沿研究热点，引起了世界各国的极大关注。
WSN由具有传感器模块、数据处理模块、交换路由模块和无线通信模块等大量传感器节点，通过交换传输组成多跳的自组织、自学习无线通信网络系统，把感知对象的信息发送给控制者。
WSN已成为一种全新的信息获取、处理、传输和控制系统，并在军事、工业、商业、医疗、灾害预报等领域有着广阔应用前景。
WSN经历了从智能传感器、无线智能传感器到无线传感器网络的3个发展阶段。
智能传感器将计算能力嵌入到传感器中，使传感器节点不仅具有据采集能力，而且具有信息处理能力。
无线传感器网络在消防监测中的应用研究
无线传感器网络在消防监测中的应用研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）作为现代信息技术领域的重要研究方向之一，已被广泛应用于各个领域。
在消防监测中，无线传感器网络的应用具有巨大潜力和重要意义。
本文将对无线传感器网络在消防监测中的应用研究进行探讨和分析。
一、无线传感器网络基础概念无线传感器网络是由大量分布在被监测区域内的传感器节点组成的网络系统。
传感器节点具备感知、通信和计算能力，能够实时收集环境信息，并将数据通过无线通信传输到基站进行处理和分析。
无线传感器网络具有自组织、自适应和自愈合的特点，能够实现对大范围区域的实时监测和数据传输。
二、无线传感器网络在消防监测中的应用现状1. 环境监测：无线传感器网络可以实时监测消防环境中的温度、湿度和烟雾等参数。
传感器节点可以分布在火源附近，通过数据传输和分析，提供消防人员预警和指导，提高火灾事故的应对能力和效果。
2. 火焰探测：传统的火焰探测系统主要依赖于固定的传感器和报警装置，无法灵活应对复杂的火灾环境。
而无线传感器网络可以将传感器节点灵活部署在火灾易发区域，通过实时的数据采集和通信，实现对火焰的快速检测和报警。
3. 烟雾传感器：烟雾是火灾过程中最早产生的信号之一，及时发现烟雾对于火灾的扑灭具有至关重要的作用。
无线传感器网络可以将烟雾传感器节点部署在建筑物的各个角落，当烟雾浓度超过安全范围时，即可向基站发送信号，触发消防报警系统。
4. 环境参数监测：消防监测不仅仅需要关注火灾本身，还需要考虑到周围环境的因素对火灾蔓延和扑灭的影响。
无线传感器网络可以监测温度、湿度、氧气浓度等环境参数，实时反馈给消防人员，帮助他们做出相应的决策。
三、无线传感器网络在消防监测中的应用优势1. 实时性：无线传感器网络具备实时的数据采集和传输能力，能够及时反馈消防环境的变化情况，提高火灾事故的响应速度和效果。
2. 网络覆盖范围广：无线传感器网络节点可以根据需要自由布置，不受传统有线网络的限制，能够覆盖广大的消防监测区域。
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第26卷第1期2008年1月北京工商大学学报(自然科学版)Journal of Beijing Technology and Business University (Natural Science Edition )Vol 126No 11Jan.2008 文章编号:167121513(2008)0120041204无线传感器网络研究现状与应用杜晓明, 陈 岩(北京工商大学信息工程学院,北京 100037)摘 要:随着传感器、微处理器和无线通信技术三大高新技术的飞速发展,20世纪90年代末在美国发展了现代意义的无线传感器网络技术,已是一项日益引起人们研究兴趣的技术.将简要论述无线传感器网络的兴起、研究现状、未来发展以及在医疗卫生、环境监测和军事等领域广阔的应用.关键词:普适计算;无线传感器网络;传感器节点中图分类号:TP393 文献标识码:A 收稿日期:2007207205基金项目:北京市教育委员会人才强教资助项目(0142131301).作者简介:杜晓明(1981—),男,山东德州人,硕士研究生,研究方向为嵌入式系统应用以及无线传感器网络;陈 岩(1963—),女,甘肃天水人,副教授,博士,主要从事电子技术与数字通信方面的研究.通信作者. 近年来,计算模式正向着以人为中心的普适计算(pervasive computing )[123]模式发展.普适计算使计算机融入人的生活空间,形成一个“无所不在而又不可见”的计算环境,其中,无线传感器网络技术作为普适计算思想系统中的一个典型的应用,成为当前国际上备受关注的、多学科的新兴前沿研究热点领域.在美国的移动计算和网络国际会议上,提出了无线传感器网络是21世纪面临的发展机遇[4].同年,无线传感器网络被列为十大新技术之一[5].典型的无线传感器网络结构如图1,传感器节点经多跳转发,再把传感信息送给用户使用[6].节图1 传感器网络体系结构点间以无线自组网(ad 2hoc network )方式进行通信,每个节点都可充当路由器的角色,并且每个节点都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力[7].传感器节点将所探测到的有用信息通过初步的数据处理和信息融合之后传送给用户,数据传送的过程是通过相邻节点接力传送的方式传送回基站,然后通过基站以卫星信道或者有线网络连接的方式传送给最终用户[8].节点是无线传感器网络的基本功能单元,传感器节点的基本组成模块有传感单元、处理单元、通信单元以及电源部分,节点的结构见图2.典型的节点有Barkeley Motes ,Intel iMote [9],ICTCAS/H KUST BUDS [10211],SmartMesh Dust mote 等.图2 节点的结构1 无线传感器网络的研究现状因特网改变了人与人的交互方式,传感器网络将改变未来人与自然的交互方式.传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,引起了学术界和工业界的高度重视[12].集成三大高新技术的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术[13],在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题.14发达国家如美国,非常重视无线传感器网络的发展,IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展,它的出现将会给人类社会带来极大的变革.无线传感器网络被美国商业周刊列为21世纪最有影响的改变世界的十大技术之一,被麻省理工学院(M IT)技术评论列为全球未来的三大高科技产业之一.美国所有著名的院校几乎都有研究小组从事传感器网络相关技术的研究,如加州大学洛杉矶分校、康奈尔大学、麻省理工学院和加州大学伯克利分校等也先后开展了传感器网络方面的研究工作.Crossbow,Mote IV等一批以传感器网络节点为产业的公司已为大家所熟知,他们的产品mica2、mi2 caz、telos等为很多研究机构搭建起了硬件平台,方便的开发平台使得大部分研究机构开始转而研究大规模无线组网、传感信息融合、时间同步与定位、低功耗设计技术等关键技术.尽管无线传感器网络的仿真工具有SENSOR[14],NS22[15],TOSSIM[16], OPN ET[17]等,由于其使用的一些局限性,许多学者投入大量精力研究传感器网络的仿真工具,在世界范围内掀起了理论研究和应用研究的高潮.相对来说,国内传感器网络系统方面的研究起步较晚,近两年才受到广泛关注.“传感器网络系统的基础软件及数据管理关键技术的研究”已被列为国家自然科学基金委员会、信息科学部与微软亚洲研究院正式签署的第二期联合资助项目之一,国家“十五”科技攻关项目把传感器网络列为重大研究项目.中科院计算技术研究所、中科院自动化所、中科院软件所、清华大学,北京交通大学等研究单位及高校在无线传感器网络方面也进行了大量的工作,主要从事通信协议的分层和网络节点的设计[18]、无线通信协议栈、同步和定位中间件、数据融合、低功耗与高安全性设计、网络管理、质量保证技术以及特定行业的应用研究,相信会有更多的院校及研究所参加到传感器网络的研究中来.国内也有越来越多的企事业开始关注传感器网络技术的发展,宁波中科、北京鑫诺金传感与控制技术有限公司、成都无线龙科技等公司也开始推出针对无线传感器网络及ZIG B EE的解决方案,以及面向一定产业应用的系统方案.2 无线传感器网络的应用传感器网络作为一种新型的信息获取系统,具有极其广阔的应用前景.由于传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息.因此,这种网络系统可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测[19]、设施农业、智能家居[20]、交通管理、医疗卫生[21]、定位[22]、制造业、反恐抗灾等领域.211 军事中的应用无线传感器网络的特性非常适合于军事侦察,传感器网络研究最早起源于军事领域,环境恶劣、低功耗、小体积、高抗毁、高隐蔽性、自组织能力强等特点为军事侦察提供了可靠而有效的手段,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据,如兵力部署、地形地貌、火力监控以及战斗损失评估等.由于传感器网络的巨大应用价值,它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注.美国国防部和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视,在C4ISR的基础上提出了C4KISR计划,强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力,设立了一系列的军事传感器网络研究项目,如NSOF系统[23].212 环境、生态观测和智能农业中的应用无线传感器网络在生态环境监测中具有非常明显的优势,可用于气象研究、洪水检测、森林火灾、设施农业、土壤空气变更、地表检测物种跟踪等.我国幅员辽阔,物种众多,环境和生态问题严峻.同时,我国是农业大国,借助传感器网络实现农作物的优质高产,对国家的经济发展意义重大.图3所示是一个典型的检测系统,通常由环境监测节点、基站、通信系统、互联网以及监控软硬件系统构成.图3 生态、环境、农业监测结构示意213 医疗护理中的应用由于无线传感器网络可以将采集到的信息通过24北京工商大学学报(自然科学版) 2008年1月Internet 发送到远端,在一些有发病隐患的病人身上安装特殊用途的传感器节点,如心率、血压等监测设备,医生就可在远端随时了解被临护病人的病情,进行及时处理和救护.传感器网络在医疗领域也有一些成功实例,比如SSIM (smart sensors and inte 2grated microsystems )以及芬兰技术人员设计的可穿戴式无线传感器系统等,如图4,但是推广这种想法前,还需要突破许多技术瓶颈.图4 利用MICAz进行人体运动模式的分析与检测214 智能家居建筑中的应用对珍贵的古老建筑进行保护,是文物保护单位长期以来的一个工作重点.将具有温度、湿度、压力、加速度、光照等传感器的节点布放在重点保护对象当中,无需拉线钻孔,便可有效地对建筑物进行长期的监测,见图5.此外,对于珍贵文物,在保存地点的墙角、天花板等位置,监测环境的温度、湿度是否超过安全值,可以更妥善地保护展览品的品质.英国的一家博物馆利用无线传感器网络设计了一个警告系统,他们将节点放在珍贵文物或艺术品的底部或背面,通过侦测灯光的亮度是否改变,测量物品是否遭受到振动等因素,来确保展览品的安全.图5 无线传感器网络在珍贵文物保护中的应用实况我国正处在基础建设的高峰期,各类大型工程的安全施工及监控是建筑设计单位长期关注的问题.采用无线传感器网络,可以让楼宇、桥梁和其它建筑物能够自动感觉并监测到它们本身的状况,使得安装了传感器网络的职能建筑自动告诉管理部门它们的状态信息,从而可以使管理部门按照优先级来进行一系列的修复工作.在家电和家具中嵌入传感器节点,通过无线网络与Internet 连接,将会为人们提供舒适、方便和更具人性化的智能家居环境.通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器,感知居室不同部位的微观状况,从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制,提供给人们智能、舒适的居住环境.3 无线传感器网络在未来的发展无线传感器网络作为“普适计算”思想衍生的产物,通过近几年的研究,人们对传感器网络特点的认识已经逐渐明确,但是许多基础性问题和关键技术需要解决,如能量有限性,计算存储能力,传输层和服务质量,覆盖率与部署,可靠数据传输,网络协议的统一标准等.尽管传感器网络当前仍存在若干技术难题,暂时还不能广泛应用,但无线传感器网络的应用前景会十分广阔,传感器网络将是信息感知和采集的一场革命,实现Mark Wesier 提出的“普适计算”思想将不再遥远.参考文献:[1] Martin T.Wearable and ubiquitous computing[J ].Per 2vasive Computing ,2003,2(3):8212.[2] Satyanarayanan M.Pervasive computing :vision andchallenges[J ].IEEE Personal Communications ,2001,8(4):10217.[3] Satyanarayanan M.Swiss army knife or wallet [J ].IEEEPervasive Computing ,2005,4(2):223.[4] K ahn J ,K atz R ,Pister K.Next century challenges :mobile networking for “Smart Dust ”[C]∥Proceedings of 1999Annual International Conference on Mobile Com 2puting and Networking.New Y ork :ACM Press ,1999:271-278.[5] Anon.Ten emerging technologies that will change theworld[J/OL ].Technology Review ,2003,106(1):22249[2007206210].http :∥/In 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such as health care,environment monitoring and military field.K ey w ords:pervasive computing;wireless sensor network;sensor node(责任编辑:邓清燕)44北京工商大学学报(自然科学版) 2008年1月。