無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

杜宇蘇曉軍

（寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院寧夏銀川750021）

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

杜宇蘇曉軍

（寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院寧夏銀川750021）

無線傳感網(wǎng)絡(luò)作為一種新興起的計(jì)算模式目前正不斷的推動(dòng)著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人類社會(huì)生活的進(jìn)步，事關(guān)社會(huì)穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)的安全，無線傳感網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)里面尤為關(guān)鍵的制高點(diǎn)，引起了全球各個(gè)國(guó)家國(guó)防部工業(yè)以及學(xué)術(shù)研究者們非常濃厚的興趣。其中美國(guó)防部以及相關(guān)的軍事部門對(duì)于無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究更是尤為重視。美英特爾公司以及微軟等等信息工業(yè)界里面的領(lǐng)導(dǎo)者們同樣對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究非常關(guān)注，不但如此，他們還制定了非常明確地實(shí)施計(jì)劃。從今以后全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開展了研究。而我國(guó)在近幾年同樣開始加緊了對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。我國(guó)的國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)在今年來資助了很多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)目，包括重點(diǎn)項(xiàng)目以及面上項(xiàng)目等。

因?yàn)閭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)能夠在一切的時(shí)間、地點(diǎn)以及所有的環(huán)境下收集到很多高效信息，所以，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一種作為剛剛開始興起的收集信息的系統(tǒng)，有著非常良好的應(yīng)用市場(chǎng)，能夠被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、手工業(yè)、制造業(yè)、國(guó)防等生產(chǎn)生活中的各個(gè)地方中去。由此可見無線傳感器網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通了物理、計(jì)算機(jī)和人類世界，其應(yīng)用的前景非常廣闊，比如軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、救災(zāi)、搶險(xiǎn)甚至一些危險(xiǎn)的地方都有很大的應(yīng)用價(jià)值。

1 軍事應(yīng)用

從20世紀(jì)末美國(guó)就已經(jīng)在從事傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用中的研究。傳感器網(wǎng)絡(luò)特別適應(yīng)在極端環(huán)境中或者戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，可以完成監(jiān)測(cè)敵方環(huán)境、檢測(cè)敵方內(nèi)武器和軍隊(duì)、動(dòng)態(tài)的探測(cè)戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)況、動(dòng)態(tài)跟蹤敵軍、檢測(cè)核武器攻擊或生化攻擊等重要的任務(wù)。

“智能塵埃”技術(shù)以及“沙地直線”技術(shù)是這其中兩個(gè)非常典型的軍事應(yīng)用中的科研項(xiàng)目?！爸悄軌m?！奔夹g(shù)是由有著計(jì)算能力的成本以及功耗均較低的超微型的無線傳感器來構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠檢測(cè)到它周邊環(huán)境的溫度、光的亮度以及振動(dòng)的程度，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)甚至還能夠監(jiān)測(cè)到它周邊有沒有輻射或者有毒的生物化學(xué)產(chǎn)品。美國(guó)的俄亥俄州目前正在研制的“沙地直線”技術(shù)，可以檢測(cè)到正在運(yùn)動(dòng)著的高金屬含量的無線傳感器節(jié)點(diǎn)。2005年，美國(guó)的軍隊(duì)正式選取Cross-bow公司的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來組成槍聲定位系統(tǒng)，他們把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通通放置在目標(biāo)建筑物的周邊，通過組件的偵探網(wǎng)對(duì)各種各樣的突發(fā)事件實(shí)施監(jiān)控，因此給反恐以及救護(hù)給予了強(qiáng)有力的幫助。

2 醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用

目前室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)逐步進(jìn)行普及，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)學(xué)以及護(hù)理學(xué)方面同樣是大顯身手。其中最主要的一個(gè)功能是實(shí)施遠(yuǎn)程的健康管理、對(duì)重癥的病人或者老齡病人進(jìn)行看管和護(hù)理、給予他們生活上面的支持、對(duì)病理數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的收集并且進(jìn)行分析、還能夠進(jìn)行緊急的救助等等。

羅徹斯特大學(xué)的研究者們做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們利用自己搭建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成了一個(gè)非常智能化的醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室，這些研究者們利用空氣中的微塵顆粒對(duì)醫(yī)療實(shí)驗(yàn)室里面居住者們的血壓、脈搏、呼吸、行為姿勢(shì)以及他們的活動(dòng)狀況進(jìn)行了實(shí)時(shí)的檢測(cè)。美國(guó)的英特爾公司同樣研發(fā)出了一系列的利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭日常護(hù)理技術(shù)，他們采用在被服務(wù)對(duì)象的鞋子、家具、日常用品以及他們的家電里面置入半導(dǎo)體無線傳感器的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了幫助生活不能完全自理的老年人以及殘疾人自主進(jìn)行正常家庭生活的目標(biāo)，把各種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相互連接能夠高效的傳遞有用信息進(jìn)而使其非常方便的接受護(hù)理，此外利用這種技術(shù)還能夠減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。

3 環(huán)境及農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用

環(huán)境以及農(nóng)業(yè)方面有：植物生長(zhǎng)的環(huán)境、動(dòng)物活動(dòng)的環(huán)境、生物化學(xué)制品的檢測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的檢測(cè)、森林火情的檢測(cè)、洪水的檢測(cè)等等。例如在大規(guī)模的林場(chǎng)里面或者在大面積農(nóng)田的灌溉區(qū)域里，我們選取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為農(nóng)業(yè)研究的重要參數(shù)，通過檢測(cè)土壤的濕度以及空氣的濕度來達(dá)到實(shí)時(shí)自動(dòng)控制灌溉的目的，同樣能夠借助選點(diǎn)測(cè)得的參數(shù)田間以及生態(tài)氣候進(jìn)行研究和分析。能夠借助它對(duì)大片森林的生態(tài)環(huán)境以及大面積沙漠的氣候狀況進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)測(cè)地方性的空氣污染，或者是進(jìn)行野外研究——能夠采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)牧場(chǎng)里面牛羊的活動(dòng)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)：亦或是在多山的地方部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來檢測(cè)泥石流等地質(zhì)災(zāi)難的發(fā)生、在災(zāi)難發(fā)生之前預(yù)測(cè)其發(fā)生從而最大程度的保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4 其他應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同樣能夠被應(yīng)用到交通控制以及一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境中去，例如：礦井作業(yè)和核電廠的危險(xiǎn)性工作等等。這些工業(yè)環(huán)境中的作業(yè)人員能夠利用一些具有特殊功能的傳感器，尤其是生化無線傳感器對(duì)有毒物、有害物、危險(xiǎn)品等信息進(jìn)行檢測(cè)，以期最大程度的降低它們對(duì)人民的生命安全所形成的損害。還有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同樣能夠被應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化的流水線等等各個(gè)方面，美國(guó)的英特爾公司目前正在抓緊時(shí)間對(duì)他們工廠里面的一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)，這個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由40臺(tái)主機(jī)器上面的210個(gè)小的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，這種大規(guī)模的、高密度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)能夠在極大程度上對(duì)工廠里面的運(yùn)作條件進(jìn)行改善和提高，并且能夠很大幅度的降低工人定期檢查設(shè)備的成本，除此之外，因?yàn)槟軌蛟跈C(jī)器設(shè)備故障之前就事先發(fā)現(xiàn)問題，所以這也將可以縮短機(jī)器停止運(yùn)行的時(shí)間，從而極大的提高了工作的效率，并且延長(zhǎng)了機(jī)器設(shè)備的使用時(shí)間。

TP212.9

A

1004-7344（2016）28-0282-01

2016-9-17

杜宇（1992-），女，河北衡水人，在讀研究生，研究方向?yàn)闊o線通信技術(shù)。

蘇曉軍（1988-），男，河北石家莊人，在讀研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。