无线传感器网络的技术特点及应用

郭祥东

摘 要：无线传感器网络是一种现代化的先进网络技术，它为国家的现代化发展起到了至关重要的作用。因此，研究无线传感器网络的技术特点及应用具有重要意义。本文介绍了无线传感器网络的组成，讲解了无线传感器网络的技术特点，说明了无线传感器网络的一些具体应用，包括军事应用、医疗卫生应用、环境及农业方面应用以及智能家居建筑中的应用等等。

关键词：无线传感器；网络；技术

中图分类号： TP393 文献标志码：A

0 引言

近些年，国家相关主管部门加大了对无线通信技术的研究和发展力度，尤其是无线传感器网络，无线传感器网络并不是一个单一的学科，而是需要很多专业交叉使用，通过无线传感器网络形成一个庞大的网络系统，它是由感知、计算、通信等功能集成的一个网络系统，按照应用者的相关具体要求，可以对无线传感器网络进行设定，覆盖一定的感知范围。

目前，无线传感器网络已经应用非常广泛，本文首先介绍了无线传感器网络的组成，讲解了无线传感器网络的技术特点，并说明了无线传感器网络的一些具体应用，包括军事应用、医疗卫生应用、环境及农业方面应用、智能家居建筑中的应用等等，最后提出关于无线传感器网络的发展期望，希望能够为无线传感器网络的技术进度提供参考。

1 无线传感器网络的组成

无线传感器网络主要由四大部分组成，包括节点、传感网络、卫星和用户这4部分。其中，节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围，整个范围按照一定要求能够满足监测的范围；传感网络是最主要的部分，它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集，然后对这些节点信息进行一定的分析计算，将分析后的结果汇总到一个基站，最后通过卫星通信传输到指定的用户端，从而实现无线传感的要求。

2 无线传感器网络的技术特点

无线传感器网络是一种比较新颖的传输技术，它主要有以下技术特点：

（1）节点的电源能力。一般情况下，无线传感器网络的节点电力是由电池提供的，每个节点都需要一个电力来源，如果电池电量用完，节点将不能继续正常使用。

（2）节点布置多。按照监测范围的要求，范围越大，节点布置的就越多。而且为了取得更加準确的内容，就必须将节点布置的更加细密，增加节点信息的数量，当出现节点信息错误时也不会影响整个系统判断的准确性。

（3）动态管理。无线传感器网络的节点时能够修改或移动的，如果任务需要就可以将某个节点转移或停止运行。

（4）自组织网络。在无线传感器网络应用中，一般情况下传感器节点的位置不能预先精确设定。节点之间的相互邻居关系一般也不能预先知道，如果通过飞机撒播大量传感器节点到面积广阔的森林中，或者随意放置在危及人们生命安全的区域，这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理。无线传感器网络的自组织性还要求能够适应网络拓扑结构的动态变化。

（5）多跳路由。无线传感器网络中节点通信距离一般要求在几十到几百米范围内，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点通信，必须需要通过中间节点进行路由。无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的，没有专门的路由设备。这样每个节点既可以是信息的发起者，也可以是信息的转发者。

（6）以数据为中心。传感器网络中的节点要进行编号标识，节点编号不需要全网唯一。由于传感器节点随机部署，节点编号与节点位置之间的关系是完全动态的，没有必然联系。用户需要进行查询事件时，可以直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。

3 无线传感器网络的主要应用

无线传感器网络随着技术的不断进步，能够获得非常准确的数据，为很多领域提供了大量的数据支持，在大数据发展的背景下，无线传感器网络一定在更多的领域得到应用。以下重点介绍无线传感器网络的一些主要应用，包括：军事应用、医疗卫生应用、环境及农业方面应用、智能家居建筑中的应用等等。

3.1 军事应用

一些发达国家已经在20世纪在军事中实现了无线传感器网络的应用研究，尤其是在军事技术中大量应用了这种现代技术。无线传感器网络能够适应各种环境，收集敌军的情报数据，确定对方的任务目标，锁定主要建筑物等等。无线传感器网络具有成本低廉、体积小、能耗小等战略优势，可以收集环境气候的主要参数，甚至还能收集一些主要金属的运动情况，从而为作战部队提供相关信息，做到知己知彼，百战不殆。同时，无线传感器网络在国际反恐工作中也成为不可或缺的角色。

3.2 医疗卫生应用

随着医疗技术的发展和进步，无线传感器网络已经初步应用在医疗卫生领域。一些医疗服务机构已经在尝试通过无线传感器网络，在病人的身体或房间内设置采集节点，时刻收集分析病人的脉搏、呼吸等健康数据，及时将这些数据进行分析整理判断，如果病人的相关身体指标超过一定限值时，无线传感器网络能够立即提出警报，按照专业护理人员及时进行救治，确保病人的生命安全。同时，这种无线传感器网络在医疗卫生中的应用省去了大量的查房、检测、化验等护理内容，为医院和病人都节省了时间和精力。

3.3 环境及农业方面应用

无线传感器网络在环境和农业方面也有着大量的应用。通过在农田里设置无线传感器网络，能够及时了解农田里农作物的生长环境，记录土壤、空气、水等这些主要环境中的营养物质的含量，分析气候对农作物生长的影响，从而制定一个科学合理的农田管理方案，提高农作物产量。通过在森林、沙漠中设置无线传感器网络，可以时刻了解环境污染情况，了解大自然环境中濒危野生动物的生长情况，了解自然灾害的情况等等，甚至为预测自然灾害的工作提供了大量的支持性统计数据。

3.4 智能家居建筑中的应用

无线传感器网络对人们的生活也有一定的影响，智能家居建筑就广泛应用了无线传感器网络。通过在家中设置无线传感器网络，能够及时收集家中的温度、湿度、空气污染指标以及水中的污染指标等数据，通过分析判断，可以调整不合适的环境指标，让人们的生活居住更加舒适，更加便捷，更加现代化。在建筑物中通过设置无线传感器网络节点，能够长期的监测建筑物中混凝土、钢筋等情况，将这些信息反馈给相关主管部门，如果需要进行维修时可以及时进行维修，避免建筑物发生垮塌，减少人员伤亡或财产损失。

3.5 其他应用

无线传感器网络还可以应用在一些非常危险的环境中，它可以根据要求，设计和制造出满足相关环境要求的节点，将收集的数据进行整理、分析，传送到人们可以正常工作的地方，从而减少了人类的生命安全风险，也为人类探索世界未知领域提供了更多的技术手段。无线传感器网络还可以应用在自动化领域，通过无线传感器网络可以大量减少工厂中的员工数量，将一些日常的检查、分析、数据采集等工作交由无线传感器网络完成，从而减少了工程的人工管理成本，也降低了人为操作的失误概率，同时能够降低企业管理成本，大大缩短生产时间，提高生产效率。

结语

随着国家改革开放、工业发展现代化以及人们生活水平不断提高的过程中，无线传感器网络的发展具有很多的技术优势和特点，它能够全方位的在军事领域、医疗卫生、环境及农业方面、智能家居、工程建筑、自动化、工业化等领域范围得到更多的应用。目前，各国也正在加紧对无线传感器网络的研究和应用，可以预测，未来的世界将是无线传感器网络的世界，它为人们生活带来便利的同时，也提高了劳动生产效率，提高了现代工业的自动化水平，具有非常大的市场应用价值。

参考文献

[1]周强.无线传感器网络可靠性建模研究[J].兵工学报，2008，29（9）：1063- 1068.

[2]任丰原.无线传感器网络[J].软件学报，2003，14（2）：1148-1157.