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无线传感器网络的应用现状与展望

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无线传感器网络由大量体积小、成本低、能耗低、随机分布的传感器节点组成,且具备自组织性和容错能力而受到了广泛的关注,并在军事、工业、交通、空间探索等领域有着非常广泛的应用前景,并已经成为国际上竞争的焦点和研究的热点。本文分析无线传感器网络的概念、特点、最新的技术成果,介绍了无线传感器网络的应用领域,包括:军事、工业生产、医疗报警、智能城市建设等领域;从成本、技术等方面分析无线传感器网络的应用障碍;最后,对无线传感器网络未来发展进行展望。
【关键词】无线传感器;应用;展望;更多范文
信息工程论文
无线传感器网络(WSNs)作为物联网信息采集的终端工具,实现对物理世界信息的感知、传输和处理,充分体现了物联网应用中物与物相互融合互动的精髓,被广泛应用与军事和民事领域,如:环境监测、目标跟踪、健康监护等。无线传感器网络通常是由大量成本低、体积小、能耗低和计算资源有限的传感器节点组成,由传感器节点对目标监测区域内各种环境信息或者监测对象的感知数据进行处理,处理后传送给目标观察者。目前 WSNs多被应用在环境恶劣或者敌对环境中,因其硬件和计算能力有限、节点能量耗尽和易被破坏等特点,所以要求网络具有高吞吐量和节能特性,以便实现延长网络生命周期。伴随着 WSNs应用的场景越来越多,对数据传输可靠性要求也越来越高,特别是在工矿企业、战事区域等现场环境复杂区域,传感器节点之前相互通信易受各种干扰,容易导致通信质量下降,差错率上升,甚至会出现丢包和数据传输中断等情况,极大降低了数据传输可靠性,这对工业现场和战场上各种环境监测数据采集是十分不利的。本文对无线传感器网络的应用现状和最新技术进行了归纳总结,可为无线传感器网络未来发展和更好的利用提供参考。
无线传感器网络中部署的传感器节点具有体积小、功耗低、成本低以及功能强等特性。无线传感器网络典型体系结构如图  所示,从图中可以看出传感器节点之间通过短距离无线通信方式连接成具有自组织、自适应、自恢复、多跳的网络系统。它们通常部署在一些特定目标区域内协同地感知、采集、处理和传输感知目标信息(例如:温度、湿度、声音、图像、视频、空气颗粒物等),通过自组织形成的多跳无线网络,沿着某条路径经其它节点将数据逐跳传输给汇聚节点(Sink node),最终呈现给观测者。一般来讲传感器节点由电源、存储器、感知部件、处理器、通信软硬件所构成。电源提供必要的能量用于保证传感器节点日常工作的能量需求。传感器节点的程序或数据存放在存储器部件中。感知部件用于感知和获取物理世界的属性信息。处理器用于协调传感器节点各部分工作。通信软硬件负责与其它传感器点进行通信和数据传输。
除了上述领域,WSNs在其它众多领域也有着广泛的应用前景。太空探索长期以来一直人们追逐的梦想,可借助宇宙飞船在太空中播撒大量的传感器节点,由这些传感器节点对探测星球的表面进行大范围的长期监测,被认为是一种即经济又可行的方案。公共安全是社会稳定和国家保持安定的基石,近年来国内外恐怖分子活动日益猖獗,公共安全涉及人民群众的财产和人生安全,一旦出事将造成重要的人员、财产损失。针对地铁和车站等城市人口密集区域的生化恐怖袭击,可通过部署WSNs系统作为预防策略,安装在地铁车站上的传感器一旦检测出有某种危险物质,将自动向管理中心发送告警信息,可最大限度降低此类危险发生的概率。

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