初识无线传感器网络

初识无线传感器网络

朱娜

WirelessSensorNetworks

朱娜ZHUNa曰刘琳LIULin（秦皇岛职业技术学院信息工程系，秦皇岛066100）（DepartmentofInformationEngineering，QinhuangdaoInstituteofTechnology，Qinhuangdao066100，China）

摘要院文章简要介绍了无线传感器网络的构成，其出现对社会发展的影响；重点介绍了无线传感器网络的应用领域及其现阶段存在的一些问题。

Abstract:Thispaperbrieflyintroducesthestructureofwirelesssensornetwork,theimpactonsocialdevelopment,thenmainlyintroducessomeproblemsexistinginapplicationofwirelesssensornetworkandthepresentstage.

关键词院无线传感器网络；网络节点；网络应用Keywords:wirelesssensornetworks；networknode；networkapplication

中图分类号院TP212.9文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）10-0222-020

引言人类进入21世纪以后，无线传感器的网络时代得到迅速发展，主要是微电子机械系统、计算机、通信以及自动控制和人工智能等学科更是发展迅猛。其中，无线传感器网络[1]（WirelessSensorNetworks，简称为WSNs）指的是在一组被部署在监测区域内的传感器节点，通过无线感知器的节点所进行通信的一个自组织的网络系统，主要是通过协作的感知、采集并处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并且发给观察者。而传感器网络的三个主要要素分别是传感器、感知对象和观察者。

无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，它将会对人类未来的生活方式产生巨大影响。麻省理工学院的《技术评论》杂志（TechnologyReview）[2]评出了对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，无线传感器网络即位于这十种新技术之首。如果说因特网构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，无线传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，改变人与自然的交互方式。未来的人们将可以通过遍布四周的无线传感器网络直接感知世界，从而极大地扩展网络的功能和人类认识世界的能力。近年来随着无线通信、微处理器、MEMS（MicroElectroMechanicalSystem）等技术的发展，使得无线传感器网络的应用由军事扩展到工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域，巨大的潜在的实用价值，已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视[3]。

1无线传感器的应用领域无线传感器网络作为一种新型的应用性网络，是因为有着独特的特点以及重要的途径，以此存在着重要的理论意义和实际意义。由于传感器网络有着巨大的应用前景，就被称为影响21世纪技术发展的重要因素之一，也是一种完善的潜在传感器的应用，主要从以下几个区域进行讨论：军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器的技术以及无线通信技术和计算技术的不断自我完善和发展，我们的生活将真正意义上实现“无处不在的计算”，各种传感器网络将遍布我们的生活环境。下面是笔者根据传感器网络在实际应用领域中的几点分析：1.1环境应用由于环境监测的传感器网络一般都具有部署简单、便宜又长期不需要更换电池以及不用派人现场维护等优点，因此很受认可。因此，我们在进行密集节点工作布置的时候，需要先观察微观的环境因素，以此真正为环境研究和环境监测提供新的发展途径，也要多参与无线传感器网络在环境监测领域中发展成功事例的运行。

1.2军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域，实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络，也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中，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；在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时，传感器网络作为整体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值，可以应用于如下一些场景中：监测人员、装备等情况以及单兵系统；监测敌军进攻；评估战果；核能、生物、化学攻击的侦察。

1.3建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内，获取室内环境参数，从而为居室环境控制和危险报警提供依据。智能家居：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，感知居室不同部分的微观状况，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。建筑安全：通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器，发现异常事件及时报警，自动启动应急措施。智能交通：通过布置于道路上的速度、识别传感器，监测交通流量等信息，为出行者提供信息服务，发现违章能及时报警和记录。

1.4反恐和公共安全通过使用具有特殊用途的传感器，特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息，最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。

2无线传感器在现实应用中存在的问题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、Adhoc网络[4]等，与这些网络相比，无线传感器有无法比拟的优势，但同时它也存在着一些不足，如：2.1节点通信能力有限无线传感器网络的传感器通信带宽窄经常变化，通信覆盖范围只有几十到几百米。传感器之间的通信断接频繁，经常导致通信失败。由于无线传感器网络更多地受到高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，传感器可能会长时间脱离网络，离线工作。

2.2支撑能量有限传感器节点的电源能量极其有限，网络中的传感器节点由于电源能量的原因经常失效或废弃。电源能量约束是阻碍无线传感器网络应用的严重问题。

2.3有限的节点计算能力无线传感器网络中的传感器网络节点一般都是以嵌入式处理器和存储器处理为主的，其中可以有效完成一些信息处理工作的是传感器节点具有的计算能力。但是因为处理器和存储器的能力和容量有限，就使得传感器节点的计算能力十分有限。

2.4传感器的节点数量较大、分布范围广因此无线传感器网络中传感器的节点较为密集，由于数量较大，导致分布广泛，使得无线传感器网络维护起来十分困难，甚至不可维护。

2.5以数据为中线在无线传感器网络中，我们往往关心的只有在区域的观测指标值中全面对节点的观测数据进行控制，这样才能以数据为中心的对无线传感器网络的设计进行以感知数据的管理和处理为中心的观测。

3结束语如何在通信能力有限的条件下，完成高质量的信息感知处理传递呢，这也是我们无线传感器网络在现实研究中所面对的重要挑战之一。因此在网络工作过程中如何进行能源的节省，就需要我们在进行节能设计的时候，把链路层算法和路由算法等等的应用到现实问题中以及确保最大网络生存的周期等，这也是网络传感器能够得到广泛应用的关键。因此，我们就如何使用大量具有计算能力的传感器节点所进行的信息处理的重点，也是无线传感器网络具有新挑战的研究课题。以上就是笔者就无线传感器网络的软、硬件的使用进行的深入探索分析。

目前，无线传感器网络的发展问题是国内外最新研究的新课题，也是由于近些年人们对无线传感器网络的深入研究分析，使得传感器的新特点具有广阔的应用前景，尤其是传感器的新特点人们也逐渐了解，尤其是将传感器网络真正应用到实际生活中，并在物理层和网络层等方面都有着进一步的研究，但是最关键技术还需要我们继续努力去解决。

参考文献院[1]陈林星，曾曦，曹毅.移动AdHoc网络[M].北京：电子工业出版社，2006：1-12.[2]彭刚,曹元大,孙利民.无线传感器网络时间同步协议[J].计算机应用，2005(06).[3]王雪,王晟.无线传感器网络中的远程虚拟测试[J].电测与仪表，2005(01).[4]朱近康.无线传感器网络技术[J].中兴通讯技术，2004(S1).[5]储昭勋,胡艳军.无线传感器网络技术[J].计算机技术与发展，2006(04).[6]任丰原,黄海宁,林闯.无线传感器网络[J].软件学报，2003(07).[7]纪阳,张平.无线传感器网络的体系结构[J].中兴通讯技术，2005(04).作者简介院朱娜（1981-），女，河北秦皇岛人，教师，讲师，研究方向为计算机应用。