無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱WSN，它綜合了現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，其應(yīng)用十分廣泛。下面是YJBYS小編為大家搜索整理的關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與應(yīng)用，歡迎參考閱讀，希望對(duì)大家有所幫助！
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
(一)節(jié)點(diǎn)數(shù)量多
在監(jiān)測(cè)區(qū)通常都會(huì)安置許多傳感器節(jié)點(diǎn)，并通過分布式處理信息，這樣就能夠提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，有效獲取更加精確的信息，并降低對(duì)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求。此外，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，因此存在許多冗余節(jié)點(diǎn)，這樣就能使系統(tǒng)的容錯(cuò)能力較強(qiáng)，并且節(jié)點(diǎn)數(shù)量多還能夠覆蓋到更廣闊的監(jiān)測(cè)區(qū)域，有效減少監(jiān)測(cè)盲區(qū)。
(二)動(dòng)態(tài)拓?fù)?/p>
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，其節(jié)點(diǎn)并非固定的。當(dāng)某個(gè)節(jié)電出現(xiàn)故障或是耗盡電池后，將會(huì)退出網(wǎng)絡(luò)，此外，還可能由于需要而被轉(zhuǎn)移添加到其他的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。
(三)自組織網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器的節(jié)點(diǎn)位置并不能進(jìn)行精確預(yù)先設(shè)定。節(jié)點(diǎn)之間的相互位置也無法預(yù)知，例如通過使用飛機(jī)播散節(jié)點(diǎn)或隨意放置在無人或危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)。在這種情況下，就要求傳感器節(jié)點(diǎn)自身能夠具有一定的組織能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)管理和配置。
(四)多跳路由
無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間的距離通常都在幾十到幾百米，因此節(jié)點(diǎn)只能與其相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。如果需要與范圍外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，就需要經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由并不是專門的路由設(shè)備，所有傳輸工作都是由普通的節(jié)點(diǎn)完成的。
(五)以數(shù)據(jù)為中心
無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)均利用編號(hào)標(biāo)識(shí)。由于節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)分布的，因此節(jié)點(diǎn)的編號(hào)和位置之間并沒有聯(lián)系。用戶在查詢事件時(shí)，只需要將事件報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)，并不需要告知節(jié)點(diǎn)編號(hào)。因此這是一種以數(shù)據(jù)為中心進(jìn)行查詢、傳輸?shù)姆绞健?/p>
(六)電源能力局限性
通常都是用電池對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供電，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能源都是有限的，因此一旦電池的能量消耗完，就是造成節(jié)點(diǎn)無法再進(jìn)行正常工作。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
(一)環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用
無線傳感器可以用于進(jìn)行氣象研究、檢測(cè)洪水和火災(zāi)等，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重。我國是一個(gè)幅員遼闊、資源豐富的農(nóng)業(yè)大國，因此在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)利用無線傳感器進(jìn)行對(duì)生產(chǎn)環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來許多好處，這對(duì)我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展有著重要意義。
(二)醫(yī)療護(hù)理應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過使用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將收集到的信息傳送到接受端口，例如一些病人身上會(huì)有一些用于監(jiān)測(cè)心率、血壓等的傳感器節(jié)點(diǎn)，這樣醫(yī)生就可以隨時(shí)了解病人的病情，一旦病人出現(xiàn)問題就能夠及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)處理和救治。在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)傳感器已經(jīng)有了一些成功案例，例如芬蘭的技術(shù)人員設(shè)計(jì)出了一種可以穿在身上的無線傳感器系統(tǒng)，還有SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)等。
(三)智能家居建筑應(yīng)用
文物保護(hù)單位的一個(gè)重要工作就是要對(duì)具有意義的古老建筑實(shí)行保護(hù)措施。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)對(duì)古老建筑內(nèi)的溫度是、濕度、關(guān)照等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣就能夠?qū)ㄖ镞M(jìn)行長(zhǎng)期有效的監(jiān)控。對(duì)于一些珍貴文物的保存，對(duì)保護(hù)地的位置、溫度和濕度等提前進(jìn)行檢測(cè)，可以提高展覽品或文物的保存品質(zhì)。例如，英國一個(gè)博物館基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了一個(gè)警報(bào)系統(tǒng)，利用放在溫度底部的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)燈光、振動(dòng)等信息，以此來保障文物的安全[5]。
目前我國基礎(chǔ)建設(shè)處在高速發(fā)展期，建設(shè)單位對(duì)各種建設(shè)工程的安全施工監(jiān)測(cè)越來越關(guān)注。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使建筑能夠檢測(cè)到自身狀況并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給管理部門，這樣管理部門就能夠及時(shí)掌握建筑狀況并根據(jù)優(yōu)先等級(jí)來處理建筑修復(fù)工作。
另外，在家具或家電匯中設(shè)置無線傳感器節(jié)點(diǎn)，利用無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將家居環(huán)境打造成一個(gè)更加舒適方便的空間，為人們提供更加人性化和智能化的生活環(huán)境。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)屋內(nèi)溫度、濕度、光照等，對(duì)房間內(nèi)的細(xì)微變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)和感知，進(jìn)而對(duì)空調(diào)、門窗等進(jìn)行智能控制，這樣就能夠?yàn)槿藗兲峁┮粋�(gè)更加舒適的生活環(huán)境。
(四)軍事應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低能耗、小體積、高抗毀等特性，且其具有高隱蔽性和高度的自組織能力，這為軍事偵察提供有效手段。美國在20世紀(jì)90年代就開始在軍事研究中應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)敵軍的裝備，并對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上的狀況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)攻擊目標(biāo)進(jìn)行定位并能夠檢測(cè)生化武器。
目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在全球許多國家的軍事、研究、工業(yè)部門都得到了廣泛的關(guān)注，尤其受到美國國防部和軍事部門的重視，美國基于C4ISR又提出了C4KISR的計(jì)劃，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的感知和信息綜合能力又提出新的要求，并開設(shè)了如NSOF系統(tǒng)等的一系列軍事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。
總之，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究不斷深入和擴(kuò)展，人們對(duì)無線傳感器的認(rèn)識(shí)也越來越清晰，然而目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的在技術(shù)上還存在一定問題需要解決，例如存儲(chǔ)能力、傳輸能力、覆蓋率等。盡管無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還有許多技術(shù)問題待解決使得現(xiàn)在無法廣泛推廣和運(yùn)用，但相信其未來發(fā)展前景不可估量。
無線傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域
A、智能工業(yè)
我國工業(yè)制造業(yè)正面臨新一輪產(chǎn)業(yè)革命的契機(jī)，制造企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí)的需求十分迫切，信息技術(shù)企業(yè)也在積極借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以其為突破口迅速向工業(yè)領(lǐng)域滲透。以智能化為核心的工業(yè)4.0的提出，契合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向工業(yè)領(lǐng)域融合的趨勢(shì)，未來市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｖ悄苤圃熘械暮诵闹皇枪I(yè)過程的智能監(jiān)測(cè)。
將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到智能監(jiān)測(cè)中，將有助于工業(yè)生產(chǎn)過程工藝的優(yōu)化，同時(shí)可以提高生產(chǎn)線過程檢測(cè)、實(shí)時(shí)參數(shù)采集、生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控、材料消耗監(jiān)測(cè)的能力和水平，使得生產(chǎn)過程的智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護(hù)水平不斷提高。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和工業(yè)4.0的進(jìn)一步推進(jìn)，以智能化為核心的工業(yè)過程控制將得到快速發(fā)展，進(jìn)而拉動(dòng)對(duì)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的工業(yè)過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案的市場(chǎng)需求。
B、數(shù)字化油田
經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)需求的不斷擴(kuò)大加速著油井?dāng)?shù)量的迅速上升，油田開發(fā)整體范圍也呈擴(kuò)大趨勢(shì)。因此，油田生產(chǎn)、管理與經(jīng)營的智能化成為發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字化油田應(yīng)運(yùn)而生。
在油田的數(shù)字化過程中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可以對(duì)油井環(huán)境和井口設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，將工作現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)，環(huán)境參數(shù)等重要信息傳到控制中心，在必要時(shí)刻即刻發(fā)出警報(bào)并安排調(diào)度。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在油田的深入推廣和廣泛示范，數(shù)字化油田的數(shù)量也將逐漸增加，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。
C、智能電網(wǎng)
當(dāng)前，全球能源、環(huán)境、氣候變化等問題日益突出，世界各國紛紛把開發(fā)利用清潔能源作為能源發(fā)展與變革的重點(diǎn)。智能電網(wǎng)如今已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要應(yīng)用之一，也是電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能電網(wǎng)通過先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、先進(jìn)的控制方法和決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。為了使智能電網(wǎng)的持續(xù)運(yùn)營，設(shè)備安全保障已經(jīng)成為了關(guān)鍵問題。由于電網(wǎng)設(shè)備長(zhǎng)期處于高電壓、大電流等工作狀態(tài)，同時(shí)面臨雷雨等極端自然環(huán)境的威脅，對(duì)設(shè)備實(shí)施智能監(jiān)控顯得尤為重要。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控，了解設(shè)備的工作狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模瑢?duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控也提高了維護(hù)效率。隨著智能電網(wǎng)計(jì)劃的推進(jìn)，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的智能化監(jiān)控需求形成了巨大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品市場(chǎng)。
D、工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)
工業(yè)環(huán)境的監(jiān)測(cè)范圍已經(jīng)涉及到整個(gè)生態(tài)環(huán)境的各個(gè)方面，包括日常環(huán)境監(jiān)測(cè)，如大氣，水，電磁輻射和放射性監(jiān)測(cè)等；同時(shí)還存在一些特殊的區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)，如沙漠、高山和存在放射源等區(qū)域的監(jiān)測(cè)。這些環(huán)境對(duì)傳感器產(chǎn)品的靈活性、可靠性和安全性提出了高要求。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可以突破傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，在滿足了靈活性、可靠性和安全性的同時(shí)，為工業(yè)環(huán)境的監(jiān)測(cè)降低了成本，同時(shí)也大幅度縮減了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的繁瑣流程，為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利。隨著人們對(duì)于工業(yè)環(huán)境的關(guān)注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的需求將逐步擴(kuò)大。
工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品快速發(fā)展的主要原因是隨著整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境的成熟，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也是由政府主導(dǎo)開始慢慢發(fā)展，我國工業(yè)感測(cè)終端的數(shù)量保持著飛速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2014年我國的工業(yè)感測(cè)終端數(shù)量?jī)H為七億左右，預(yù)計(jì)到了中國制造2025的推行，待到2020年，我國工業(yè)感測(cè)終端將會(huì)突破20億大關(guān)；
與此同時(shí)，無線通信、極斷微型化、功耗以及嵌入式計(jì)算發(fā)面的發(fā)展，也促成了面向苛刻工業(yè)環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的興起，工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品會(huì)伴隨“中國制造”2025的提出所帶動(dòng)的企業(yè)生產(chǎn)線改造跟IT設(shè)備升級(jí)改造一直告訴增長(zhǎng)到2020年，并且一直保持上升姿態(tài).
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