傳感器與檢測技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)①能量資源有限：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由電池供電，其特殊的應(yīng)用領(lǐng)域決定了在使

用過程中，通過更換電池的方式來補(bǔ)充能量是不現(xiàn)實(shí)的。②硬件資源有限：傳感器節(jié)點(diǎn)是一種微型嵌入式設(shè)備，大量的節(jié)點(diǎn)數(shù)量

要求其低成本、低功耗，所攜帶的處理器能力較弱，計算能力和存儲能力有限。在成本、硬件體積、功耗等受到限制的條件下，傳感器節(jié)點(diǎn)需要完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、管理、處理、應(yīng)答匯聚節(jié)點(diǎn)的任務(wù)請求和節(jié)點(diǎn)控制等

工作。通過優(yōu)化設(shè)計實(shí)現(xiàn)硬件的協(xié)調(diào)工作。1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)③無中心和自組織：

WSN

是一個對等式網(wǎng)絡(luò)，所有節(jié)點(diǎn)地位平等，

沒有嚴(yán)格的中心節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)僅知道與自己彼鄰節(jié)點(diǎn)的位置及相應(yīng)標(biāo)識，通過與鄰

居節(jié)點(diǎn)的協(xié)作完成信號處理和通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)往往通過飛機(jī)播撒到未知區(qū)域，通常情況下沒有基

礎(chǔ)設(shè)施支持，其位置不能預(yù)先設(shè)定，節(jié)點(diǎn)之間的相鄰關(guān)系預(yù)先也不明確。網(wǎng)

絡(luò)節(jié)點(diǎn)布撒后，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的

監(jiān)控行為，

自動進(jìn)行配置和管理，利用拓?fù)淇刂茩C(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)

測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)④多跳路由：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信距離有限，一般在幾十到幾百米范圍內(nèi)，節(jié)點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信，對于面積覆蓋較大的區(qū)域，

傳感器網(wǎng)絡(luò)需要采用多跳路由的傳輸機(jī)制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中沒有專門的

路由設(shè)備，多跳路由由普通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成。同時，因?yàn)槭芄?jié)點(diǎn)能量、節(jié)點(diǎn)

分布、建筑物、障礙物和自然環(huán)境等因素的影響，路由可能經(jīng)常變化，頻

繁出現(xiàn)通信中斷。針對通信環(huán)境和有限通信能力，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)多跳路由機(jī)制

以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信需求。1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)⑤動態(tài)拓?fù)洌涸赪SM使用過程中，部分節(jié)點(diǎn)附著于物體表面隨處移動，部分節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡或環(huán)境因素造成故障或失效而退出網(wǎng)絡(luò)，部分節(jié)點(diǎn)

因彌補(bǔ)失效節(jié)點(diǎn)、增加監(jiān)測精度而補(bǔ)充到網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)數(shù)量動態(tài)變化，使

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化。動態(tài)拓?fù)浣M織功能和動態(tài)系統(tǒng)的可重構(gòu)性。⑥節(jié)點(diǎn)數(shù)量多可靠性高：大量布設(shè)的傳感器節(jié)點(diǎn)。可以使探測信息互

相印證。網(wǎng)絡(luò)的容錯能力強(qiáng)。即使某個節(jié)點(diǎn)失效，對整體影響也不大。⑦成本低功能強(qiáng)：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成本低廉。具有聲光，電，振動等多種探測功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以對各種物理參數(shù)進(jìn)行測量，具有非常強(qiáng)

大的探測能力。未來傳感器將向著微型化，長壽命，多功能，高機(jī)動等方

向發(fā)展

。1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用健康照顧

國防安全ZigBee

network生產(chǎn)現(xiàn)代化安全應(yīng)用交通物流工業(yè)應(yīng)用智能家居全新領(lǐng)域時尚生活節(jié)能應(yīng)用地震監(jiān)測船只監(jiān)控深海監(jiān)控戰(zhàn)場評估目標(biāo)跟蹤和檢測

森林火災(zāi)監(jiān)控小區(qū)安全監(jiān)控精細(xì)農(nóng)業(yè)2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-軍事應(yīng)用采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對城市水管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測，獲取水壓、水位以及水的質(zhì)量等信息，

判斷水位、泄漏和污染情況。采用壓

力和超聲傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測城市天然氣管網(wǎng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的

應(yīng)用將大幅提高城市生命線的安全性。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-城市生命線為更好地對冠心病、腦溢血等高危病人進(jìn)行24小時健康監(jiān)測，不妨礙病人的日常起居和生活質(zhì)量，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有廣闊的應(yīng)用前景。通過在老

年人身上佩戴血壓、脈搏、體溫等微型無線傳感器，經(jīng)過住宅內(nèi)的傳感器網(wǎng)關(guān)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給醫(yī)院，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程了解老年人的健康狀況。在公寓內(nèi)安裝包括溫度、濕度、光、紅外、聲音和超聲等多個傳感節(jié)

點(diǎn)，根據(jù)這些節(jié)點(diǎn)收集的信息，實(shí)時了解人員的活動情況。采用多傳感器

信息融合技術(shù)，可以準(zhǔn)確地判斷出被監(jiān)測人的行為，如：做飯、睡覺、看

電視、淋浴等等。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-人體健康監(jiān)測在建筑物上安裝聯(lián)網(wǎng)的地震傳感器，為處于地震帶的民居提供更好的監(jiān)測預(yù)警機(jī)制。把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)綁定在鳥巢鋼架結(jié)構(gòu)上，

對施工過程中鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力、壓力分析等。將具有溫度、濕度、壓力、加速度、光照等傳感器的節(jié)點(diǎn)布放

在重點(diǎn)保護(hù)對象當(dāng)中，無需拉線鉆孔，便可有效地對建筑物進(jìn)行長

期監(jiān)測。此外，對于珍貴文物，在保存地點(diǎn)的墻角、天花板等位置，

監(jiān)測環(huán)境的溫度、濕度是否超過安全值，可以更妥善地保護(hù)展品的

品

質(zhì)

。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-建筑物健康監(jiān)測在橋梁監(jiān)測中，利用適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，例如壓電傳感器、加速度傳感器、超聲傳感器、濕度傳感器等，可以有效地?gòu)建一個三維立

體的防護(hù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。用于監(jiān)測橋梁、高架橋、高速公路等環(huán)境。對許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能夠放

置在橋墩底部、用以感測橋墩結(jié)構(gòu)；也可放置在橋梁兩側(cè)或底部，

搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等，能減少事

故造成的生命財產(chǎn)損失。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-建筑物健康監(jiān)測監(jiān)視大鴨島海燕的棲息情況。位于緬因州海岸大鴨島上的海燕由于環(huán)境惡劣，海燕又十分機(jī)警，研究人員無法采用常規(guī)方法進(jìn)行

跟蹤觀察

。為此使用了包括光、濕度、氣壓計、紅外傳感器、攝像頭在內(nèi)的

近10種傳感器類型數(shù)百個節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)通過自組織無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)

傳輸?shù)?00英尺外的基站計算機(jī)內(nèi)，再由此經(jīng)衛(wèi)星傳輸至加州的服務(wù)

器。全球的研究人員都可以通過互聯(lián)網(wǎng)察看該地區(qū)各個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，

掌握第一手的環(huán)境資料，為生態(tài)環(huán)境研究者提供了一個極為便利的

平

臺

。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-環(huán)境監(jiān)測澳洲的科學(xué)家利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)探測北澳大利亞蟾蜍的分布情況。利用蟾蜍叫聲響亮而獨(dú)特特點(diǎn)，選用聲音傳感器作為監(jiān)測手段，

將采集到的信息發(fā)回給控制中心，通過處理，了解蟾蜍的分布、棲

息情況。新加坡政府與哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院合作，成立了環(huán)境監(jiān)測

與建模研究中心。計劃在未來幾年內(nèi)，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)新

加坡國內(nèi)海陸空一體化的自然環(huán)境監(jiān)測。實(shí)現(xiàn)新加坡的國界、大氣

污染、海域、空氣質(zhì)量及空域信息監(jiān)測等。2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用-環(huán)境監(jiān)測英國國家博物館利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了報警系統(tǒng)，將節(jié)點(diǎn)放在珍貴文物或藝術(shù)品的底部或背面，通過偵測燈光的亮度是否改

變，測量物品是否遭受到振動等，來確保展覽品的安全。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以與館內(nèi)火警噴水網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)連接。如果一個

傳感器群監(jiān)測到過熱或煙塵或兩者都有，它可以自動與網(wǎng)絡(luò)中的其

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