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標簽 > 無線傳感網絡
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN）是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN）是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無線方式通信，因此網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。WSN的發(fā)展得益于微機電系統（Micro-Electro-Mechanism System， MEMS）、片上系統（System on Chip， SoC）、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發(fā)展。WSN廣泛應用于軍事、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領域。
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN）是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無線方式通信，因此網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。WSN的發(fā)展得益于微機電系統（Micro-Electro-Mechanism System， MEMS）、片上系統（System on Chip， SoC）、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發(fā)展。WSN廣泛應用于軍事、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領域。
應用
無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一，可用于特殊環(huán)境實現信號的采集、處理和發(fā)送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術，在現實生活中得到了越來越廣泛的應用。那么無線傳感器網絡的應用有哪些呢？
（1）軍事領域的應用
在軍事領域，由于WSN具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境。利用WSN能夠實現監(jiān)測敵軍區(qū)域內的兵力和裝備、實時監(jiān)視戰(zhàn)場狀況、定位目標、監(jiān)測核攻擊或者生物化學攻擊等。
?。?）輔助農業(yè)生產
WSN特別適用于以下方面的生產和科學研究。例如，大棚種植室內及土壤的溫度、濕度、光照監(jiān)測、珍貴經濟作物生長規(guī)律分析與測量、葡萄優(yōu)質育種和生產等，可為農村發(fā)展與農民增收帶來極大的幫助。采用WSN建設農業(yè)環(huán)境自動監(jiān)測系統，用一套網絡設備完成風、光、水、電、熱和農藥等的數據采集和環(huán)境控制，可有效提高農業(yè)集約化生產程度，提高農業(yè)生產種植的科學性。
?。?）生態(tài)監(jiān)測與災害預警
WSN可以廣泛地應用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、生物種群研究、氣象和地理研究、洪水、火災監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測為環(huán)境保護提供科學的決策依據，是生態(tài)保護的基礎。在野外地區(qū)或者不宜人工監(jiān)測的區(qū)域布置WSN可以進行長期無人值守的不間斷監(jiān)測，為生態(tài)環(huán)境的保護和研究提供實時的數據資料。
具體的應用包括：通過跟蹤珍稀鳥類等動物的棲息、覓食習慣進行瀕危種群的研究;在河流沿線區(qū)域布置傳感器節(jié)點，隨時監(jiān)測水位及水資源被污染的情況;在泥石流、滑坡等自然災害容易發(fā)生的地區(qū)布置節(jié)點，可提前發(fā)出災害預警，及時采取相應抗災措施;可在重點保護林區(qū)布置大量節(jié)點隨時監(jiān)控內部火險情況，一旦發(fā)現火情，可立刻發(fā)出警報，并給出具體位置及當前火勢的大小;可將節(jié)點布置在發(fā)生地震、水災等災害的地區(qū)、邊遠山區(qū)或偏僻野外地區(qū)，用于臨時應急通信。
?。?）基礎設施狀態(tài)監(jiān)測系統
WSN技術對于大型工程的安全施工以及建筑物安全狀況的監(jiān)測有積極的幫助作用。通過布置傳感器節(jié)點，可以及時準確地觀察大樓、橋梁和其他建筑物的狀況，及時發(fā)現險情，及時進行維修，避免造成嚴重后果。
（5）工業(yè)領域的應用
在工業(yè)安全方面，傳感器網絡技術可用于危險的工作環(huán)境，例如在煤礦、石油鉆井、核電廠和組裝線布置傳感器節(jié)點，可以隨時監(jiān)測工作環(huán)境的安全狀況，為工作人員的安全提供保證。另外，傳感器節(jié)點還可以代替部分工作人員到危險的環(huán)境中執(zhí)行任務，不僅降低了危險程度，還提高了對險情的反應精度和速度。
由于WSN部署方便、組網靈活，其在倉儲物流管理和智能家居方面也逐漸發(fā)揮作用。
無線傳感器網絡使傳感器形成局部物聯網，實時地交換和獲得信息，并最終匯聚到物聯網，形成物聯網重要的信息來源和基礎應用。
?。?）在智能交通中保障安全暢通
智能交通系統（ITS）是在傳統交通體系的基礎上發(fā)展起來的新型交通系統，它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域，并將“人—車—路—環(huán)境”有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術，將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節(jié)能和環(huán)保等問題，同時還可以提高交通工作效率。因此，將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年的研究熱點。
智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段，用來監(jiān)測路面與路口各個方向的車流量、車速等信息。
它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執(zhí)行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統根據設定的目標，并運用計算方法計算出最佳方案，同時輸出控制信號給執(zhí)行子系統，以引導和控制車輛的通行，從而達到預設的目標。
無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發(fā)布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。
（7）在醫(yī)療系統大有作為
近年來，無線傳感器網絡在醫(yī)療系統和健康護理方面已有很多應用，例如，監(jiān)測人體的各種生理數據，跟蹤和監(jiān)控醫(yī)院中醫(yī)生和患者的行動，以及醫(yī)院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點，例如心率和血壓監(jiān)測設備，醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護病人的病情，在發(fā)現異常情況時能夠迅速搶救。
羅切斯特大學的一項研究表明，這些計算機甚至可以用于醫(yī)療研究?？茖W家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個“智能醫(yī)療之家”，即一個5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。
“智能醫(yī)療之家”使用微塵來測量居住者的重要特征（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫(yī)療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器，可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理，而且可以減輕護理人員的負擔，提高護理質量。
利用傳感器網絡長時間收集人的生理數據，可以加快研制新藥品的過程，而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應用。
（8）促進信息家電設備更加智能
無線傳感器網絡的逐漸普及，促進了信息家電、網絡技術的快速發(fā)展，家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展，基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節(jié)點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。
在家電中嵌入傳感器節(jié)點，通過無線網絡與互聯網連接在一起，將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環(huán)境。利用遠程監(jiān)控系統可實現對家電的遠程遙控，也可以通過圖像傳感設備隨時監(jiān)控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園，監(jiān)測兒童的早期教育環(huán)境，以及跟蹤兒童的活動軌跡。
無線傳感器網絡利用現有的互聯網、移動通信網和電話網將室內環(huán)境參數、家電設備運行狀態(tài)等信息告知住戶，使住戶能夠及時了解家居內部情況，并對家電設備進行遠程監(jiān)控，實現家庭內部和外界的信息傳遞。
無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方，通過瀏覽器監(jiān)控家中的水表、電表、煤氣表、電熱水器、空調、電飯煲等及安防系統、煤氣泄漏報警系統、外人侵入預警系統等，而且可通過瀏覽器設置命令，對家電設備遠程控制。
無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成，對一種設備進行監(jiān)控，從而形成一個無線傳感器網絡，通過網關接入互聯網系統，采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統模型。傳感器節(jié)點在網絡中負責數據采集和數據中轉節(jié)點的數據采集，模塊采集戶內的環(huán)境數據，如溫度、濕度等，由通信路由協議直接或間接地將數據傳輸給遠方的網關節(jié)點。
目前，國內外主要研究無線傳感器網絡節(jié)點的低功耗硬件平臺設計和拓撲控制、網絡協議、定位技術等。以檢測光線強度的傳感器為例，實現了一個無線傳感器網絡，根據傳感器所檢測的光線強弱來關閉或開啟指示燈。
在無線傳感器網絡中，普通節(jié)點將它采集的光強度數據發(fā)送給網絡協調器，網絡協調器將含有控制變量的數據幀發(fā)送給帶有指示燈節(jié)點的同時，還可以通過串口將光強度數據傳送給計算機。通過安裝在計算機上的后臺軟件，可以看出光強度信號的變化。通過遮蓋光強度傳感器可以改變采集到的光強度數據，當光強度比較低時曲線下降，反之曲線上升。
這種傳感器網絡綜合了嵌入式技術、傳感器技術、短程無線通信技術，有著廣泛的應用。該系統不需要對現場結構進行改動，不需要原先任何固定網絡的支持，能夠快速布置、方便調整，并且具有很好的可維護性和拓展性。
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