无线传感器网络与物联网的应用研究

薛国超

(北京华麒通信科技有限公司)

1 前言

随着我国社会经济发展进步，信息技术迅猛发展，无线传感器网络与人们生活之间的连接日益密切，以无线传感器网络为基础，促进物联网的发展已经成为一种必然趋势。以无线传感器网络为基础的物联网在实际应用中不仅可以在不同时间、地点为人们提供服务信息，同时在交通监测、监控、环境监测、军事侦查等方面有着非常广泛的应用，发挥重要价值。随着当前人们在无线传感器网络等方面的研究越来越深入，物联网也将迎来更为广阔的发展空间，针对无线传感器网络与物联网的应用研究具有十分重要的价值和作用。

2 无线传感器网络

无线传感器网络（WSN）以无线通信技术、MEMAS（微机电系统）为基础发展的传感网络设备，有着多通信方式、无线、传感器等特点。WSN技术的发展在无线传感器方面有着非常大的依赖性，无线传感器属于微型传感器，在手机、笔记本电脑、PAD等方面应用广泛，融合了通信、感知和终端等多种能力。WSN不仅有无线传感器所具备的功能，同时还与先进的无线通信、嵌入式等技术融合在一起，能够实时进行数据的采集和监控。

WSN在实际应用中收集被感知对象数据信息，传送至指定目标，有接收和感知双重节点。WSN以MEMS技术为基础，具备MEMS高集成、体系小、功耗低、价格低廉等特性，还因为其分布式特点，在被监测对象方面节点分布具备密集性、多区域性特点。

3 物联网

物联网（IoT），主要是在互联网基础上实现物与物之间的相互连接，以互联网技术为中心，从手机、电脑等客户端延伸至更加具体的物品，注重用户端体验，能够将互联网、物品、人、传感器等相互连接，通过智能化手段实现信息的传递。

IoT系统架构包含有底层网络、汇聚网关接入、互联网融合和终端用户四部分，以底层网络作为基础，包含WSN、RFID（射频识别）等，将具体事物信息汇聚至网关接入，之后对信息融合，利用互联网方式发送至终端，完成物物信息向用户的传递，人也可以将自己的想法和指令通过互联网形式传送至具体的物物，实现人、物信息之间交互。

4 无线传感器网络与物联网的关键技术

4.1 网络安全设计

网络容易受到黑客、病毒以及安全漏洞方面影响，造成用户信息安全的损失，对客户安全有严重影响和威胁。基于WSN的IoT应用必须要给予网络安全足够重视，采取必要的加密、登录验证、杀毒等措施，使WSN的安全性和完整性得到保证。

4.2 网络通信协议

IoT系统中各方面的信息交互必须要以互联网为载体，网络传输遵守一定的协议，信息传输按照协议规则进行。WSN以TCP/IP协议规则为基础，多为路由器传输协议，能够实现对各个节点的高效利用，提高网络性能，满足IoT多元化需要，提高传输效率。

4.3 网络拓扑技术

无线传感器网络存在有较多密集节点，能够采集物物特性方面信息，一般遵循网络拓扑结构顺序，尤其是自身特点，路由间歇效率有明显提高，可控制节点能耗，更好的满足当前实际需要。

4.4 定位技术

WSN的IoT主要是实现对物物信息的识别和采集，因为WSN节点设计多为密集型，想要保证节点采集信息的准确性，就必须要做好对物物位置的准确定位。定位技术的应用，通过WSN定位地理位置，能够满足这方面实际需要。

5 无线传感器网络与物联网的应用

5.1 在军事领域的应用

WSN应用在军事领域，因为其本身部署方式的快速性、随机性，容错率高，能够取得非常好的应用效果。WSN技术与军事设备相结合，大量部署无线传感器节点，节点的放置通过炮弹发射等方式展开，放置在隐蔽区域，密度高，通过这些节点，采集温度、湿度、声音、磁场等方面信息。利用传感器网络组织，利用通信卫生等，所采集的信息发送至控制中心，实现对对方动向的监视，预测作战情况，制定周密的作战部署方案，提高军队作战能力。

5.2 在工业领域的应用

当前工业领域，计算机技术、智能控制技术、MEMS技术等有着非常广泛的应用，智能控制等技术在工业领域的影响已经较为成熟。WSN与IoT相结合，在工业领域有着广阔的应用和发展前景。工业领域包含有制造技术、安全生产领域等。WSN因为其节点特性，能够降低监测成本，扩大监测范围，监测手段操作简单，可大范围展开监测工作。比如说监测煤矿井下瓦斯含量，核电行业有毒物质监测等，监测操作简单，成本低。正是因为WSN的这些优势，能够更好的满足当前工业领域实际需要。WSN网络节点分布在工业领域的应用，能够实现对作业环境危险情况、爆炸系数、气体浓度等的实时监测，保证工作人员恶劣工作条件下生命健康安全，降低各类事故发生率。另外，WSN技术在实际应用中还能实现对控制系统的完善，促进工业生产的安全、高效开展。

5.3 在农业领域的应用

WSN在农业领域的应用十分关键。农业属于我国社会经济发展中的基础产业，促进农业生产力的提高能够为我国社会经济可持续发展打下良好基础。WSN因为其节点分布密集，能够快速部署，应用在农业领域前景广阔。WSN在实际应用中可监测种地环境质量、温度、湿度等，尤其在大棚和地窖等方面的监测，具有十分重要的意义和价值。另外，地下的WSN还能实现对土壤状况、各类元素含量、营养状况的监测，促进农业生产质量的提高。

5.4 应用在医疗领域

随着科学技术的飞速发展，医疗、护理领域不断有新的加测设备、医疗器械等出现，这些新的设备器械大量使用计算机、MEMS等技术，WSN在医疗领域同样有着非常好的应用前景。比如说将传感器安装在患者身体上，能够实现对患者血压、体温等生理信息的实时监测，传感器将加测数据发送给医生，医生根据数据信息判断患者病情变化，同时还能将信息汇总，对于新设备和药物的研究提供依据。另外，传感器节点还可以应用在家庭护理等方面，实现对老年人以及病人生活起居的监测，判断是否需要为其提供帮助。

5.5 应用在智能家居领域

当前家庭电子产品数量越来越多，包含洗衣机、冰箱、扫地机器人等，都可实现智能控制，将WSN应用在家庭电子产品控制中，即使不在家，也能够实现对家庭电器的操作和控制。不仅能够保证家居安全，同时还能实现节能环保和智能生活。

6 结束语

未来无线传感器网络与物联网的发展将逐渐从物流领域向着物体互联以及全智能化等方向发展，国家当前对于物联网产业的发展有着非常高的重视，对无线传感器网络与物联网应用技术的研究和完善，将会为物联网技术的发展打下良好基础，促进我国社会经济可持续发展进步。