無(wú)線(xiàn)傳感器及無(wú)線(xiàn)傳感節點(diǎn)應用

傳感器信息獲取技術(shù)已經(jīng)從過(guò)去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展，并將會(huì )帶來(lái)一場(chǎng)信息*。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（WirelessSensorNetwork）綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現代網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監測、感知和采集網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域中各種環(huán)境或監測對象的信息，并對其進(jìn)行處理，處理后的信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò )方式傳送給觀(guān)察者。

發(fā)展歷程

早在上世紀70年代，就出現了將傳統傳感器采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網(wǎng)絡(luò )雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)相關(guān)學(xué)科的的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò )同時(shí)還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過(guò)與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò )，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò )。而從上世紀末開(kāi)始，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)開(kāi)始應用于傳感器網(wǎng)絡(luò )，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò )，大量多功能傳感器被運用，并使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)連接CONTROLENGINEERINGChina版權所有，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )逐漸形成。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò )，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用，將會(huì )給人類(lèi)的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠影響。發(fā)達國家如美國，非常重視無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展CONTROLENGINEERINGChina版權所有，IEEE正在努力推進(jìn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用和發(fā)展，波士頓大學(xué)(BoSTonUnversity)還于最近創(chuàng )辦了傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)會(huì )(SensorNetworkConsortium)，期望能促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)。除了波士頓大學(xué)，該協(xié)會(huì )還包括BP、霍尼韋爾(Honeywell)、InetcoSystems、Invensys、L-3Communications、MillennialNet、Radianse、SensicastSystems及TextronSystems。美國的《技術(shù)*論》雜志在論述未來(lái)新興十大技術(shù)時(shí)，更是將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )列為第一項未來(lái)新興技術(shù)，《商業(yè)周刊》預測的未來(lái)四大新技術(shù)中，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )也列入其中?？梢灶A計，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的廣泛是一種必然趨勢，它的出現將會(huì )給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)極大的變革。

應用現狀

雖然無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的大規模商業(yè)應用CONTROLENGINEERINGChina版權所有，由于技術(shù)等方面的制約還有待時(shí)日，但是最近幾年，隨著(zhù)計算成本的下降以及微處理器體積越來(lái)越小，已經(jīng)為數不少的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始投入使用。目前無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用主要集中在以下領(lǐng)域：

a、環(huán)境的監測和保護

隨著(zhù)人們對于環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注程度越來(lái)越高，需要采集的環(huán)境數據也越來(lái)越多，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的出現為隨機性的研究數據獲取提供了便利，并且還可以避免傳統數據收集方式給環(huán)境帶來(lái)的侵入式破壞。比如，英特爾研究實(shí)驗室研究人員曾經(jīng)將32個(gè)小型傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州大**島上的氣候，用來(lái)*價(jià)一種海燕巢的條件。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )還可以跟蹤候鳥(niǎo)和昆蟲(chóng)的遷移，研究環(huán)境變化對農作物的影響，監測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應用在精細農業(yè)中控制工程網(wǎng)版權所有，來(lái)監測農作物中的害蟲(chóng)、土壤的酸堿度和施肥狀況等。

b、醫療護理

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在醫療研究、護理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無(wú)線(xiàn)傳感器創(chuàng )建了一個(gè)智能醫療房間，使用微塵來(lái)測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺(jué)姿勢以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的家庭護理技術(shù)。該技術(shù)是做為探討應對老齡化社會(huì )的技術(shù)項目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一個(gè)環(huán)節開(kāi)發(fā)的。該系統通過(guò)在鞋、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無(wú)線(xiàn)通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱(chēng)，在開(kāi)發(fā)家庭用護理技術(shù)方面，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是非常有前途的領(lǐng)域。

c、軍事領(lǐng)域

由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )具有密集型、隨機分布的特點(diǎn)，使其非常適合應用于惡劣的戰場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應用于惡劣的戰場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬(wàn)美元，幫助大學(xué)進(jìn)行智能塵埃傳感器技術(shù)的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門(mén)丁格預測：智能塵埃式傳感器及有關(guān)的技術(shù)銷(xiāo)售將從2004年的1000萬(wàn)美元增加到2010年的幾十億美元。

小結

傳感器節點(diǎn)是傳感器網(wǎng)絡(luò )的基本構成單位，由其組成的硬件平臺和具體的應用要求密切相關(guān)，因此節點(diǎn)的設計將直接影響到整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò )的性能。