无线传感器网络研究现状与应用

程 文（汉口学院机电工程学院，湖北武汉，430000）



无线传感器网络研究现状与应用

程 文
（汉口学院机电工程学院，湖北武汉，430000）

摘要：无线传感器网络得到较好的发展，是一种全新的信息技术，其应用范围比较广泛。该网络涉及到传感器、无线通信技术以及微处理器等方面的内容，需要对其关键技术进行分析，对其研究现状进行了解，以便提高无线传感器网络的发展，扩大其应用范围。本文就无线传感器网络的结构与特点进行阐述，并对无线传感器网络的发展现状进行分析，探讨无线传感器网络的应用，为无线传感器网络的未来发展提供借鉴依据。

关键词：无线传感器；网络；研究现状；应用

1 无线传感器网络的结构概况

1.1 节点结构

无线传感器的节点结构主要包括数据处理与控制模块、无线通信模块、能量供应模块以及传感器模块。在传感器模块中，主要是对所在区域内对信息进行收集与数据转换，其中的传感器设备主要是用来感知与获取外界的信息。在A/D转换其中，需要将信息转换为数字类型的信号。在数据处理与控制模块中，需要对传感器的节点进行控制，在微处理器中，需要对节点的每个部分工作进行协调管理，采用嵌入式的CPU来处理。在无线通讯模块中，需要对无线通信进行负责，对消息进行交换与控制，并对数据进行收集。在能量供应模块中，需要为其他设备与系统提供正常运行所需的能量。

1.2 体系结构

体系结构包括传输介质、sink节点、无线传感器节点群以及网络用户端，主要是通过人工处理、飞行棋撒播等方式将节点散落在监测的区域内。在感知范围内，节点通常是自主形成网络，对信息进行感知与监测，从而向sink节点传播信息，以便将其这个区域内的数据传送到网络用户端中。

2 无线传感器网络的特点

与传统的无线网络进行对比分析，无线传感器网络具有独特的特点。其能量十分有限，通常需要借助电池供电，使得每个节点的能量十分有限，一定供应的能量消耗完，节点则无法正常工作。并且其节点数量较多，在同一个监测区域，存在上万个节点，可以通过每个节点之间的连接性能来确保网络系统的运行水平，确保其容错性与抗毁性较强。同时，其以数据为中心，节点并不是必须要通过唯一的IP地址来进行区分，也可以通过局部的标识来区分。具有动态拓扑特点，由于该网络属于动态网络，可以确保节点的随便移动，其动态拓扑性能加强。另外，具有多跳路由特点，网络中的节点通信过程中，需要借助中间网络节点或者所在区域内的节点来完成数据通信，因此，具有多跳路由的特点。

3 无线传感器网络的发展现状

该网络是一种新兴的传感器网络，其发展前景比较广阔。其开始发展于上世纪末期，在我国无线传感器网络的发展中，由智能尘埃的概念提出才开始发展的，之后随着人们对其的研究不断深入，逐渐从国防军事领域中的应用扩展到环境监测、医疗卫生、海底探索、森林灭火等领域中。并且将其归入到未来新兴的技术发展规划中，并侧重在生物技术、化学等方面的应用。之后又将其研究重点放在安全且具有扩展性的网络、传感器系统等网络中。从而促使各界学者逐渐参与到无线传感器网络的研究与发展过程中。

而我国该网路的发展与发达国家同时起步，无线传感器网络的研究工作逐渐受到政府的广泛关注，并成为研究的重点项目之后将其基础理论与关键技术归入计划研究中。近年来，我国无线传感器网络的研究在不断的深入发展，并获得了较多的成果。同时，随着通信技术、电子技术等的不断发展与改进，无线传感器网路也得到快速的发展，其应用范围越来越广泛，其发展前景比较广阔。

4 无线传感器网络的应用

4.1 在军事领域中的应用

通过对无线传感器网络进行深入的研究，其比较符合在国防军事侦察中使用，能够通过该项网络技术来获取敌军相关情报内容。并且，无线传感器网络最早的研发也是将其运用在军事领域中，战场瞬息万变、环境比较恶劣，从而导致收集敌军情报存在一定的难度与危险性，而将无线传感器网络技术应用其中，可以更好的获取敌军情报。并且能够借助其自身体积小、耗能低、抗毁性腔、隐蔽性高等特点，可以为军事侦察降低损伤与危险性。同时，可以通过该网络技术的飞机撒播与特种炮弹发射等能力，可以在敌军阵地安装无线传感器网络的监测装置，以便获取精准的情报内容。另外，该网络技术在军火、装备、士兵等方面可以进行有效的敌我识别处理，避免出现误伤。可以对射击对象进行跟踪，以便精确制导，准确的判断是否存在核武器攻击，尽可能的降低损伤与死亡率。

4.2 在环境监测中的应用

在经济快速发展的同时，生态环境遭到严重的破坏，世界各国的环保意识逐渐增强，为了对生态环境进行有效的监控，避免进一步的恶化，可以将无线传感器网络技术应用在环境监测过程中，能够对森林、平原、海洋等环境的变化情况进行监测，继而可以有效的评估与判定森林火灾、洪水等自然灾害。并且可以通过对气象进行深入的研究，对空气污染、土囊污染以及水污染等情况进行监测，为环境保护提供依据。另外，可以通过这种方法对地表的物种进行跟踪监测，全面掌握生态环境的变化情况，以便避免环境进一步恶化。

4.3 在医疗卫生中的应用

在医疗卫生领域中，无线传感器网络的应用也比较广泛，可以取得较好的应用效果。其在远程健康管理、看护、重症患者护理、生活支持设备等方面的应用比较广。通过无线传感器网络设备，可以将信息收集到传感器节点中，从而可以对患者的实际病情进行详细了解。例如，在心率、血压以及心率等监测中，可以借助无线传感器网络技术对患者的病情进行分析，并根据实际情况及时给予应急处理与救助。同时，可以残障人士自理生活，减轻护理人员的工作负担。

4.4 在农业中的应用

在现代化的农业发展中，也逐渐使用无线传感器网络技术，并取得较好的应哟过效果。由于我国是农业大国，国土辽阔，土质复杂多样，并且当前的生态环境问题日益严重，在这样的环境下，将无线传感器网路技术应用其中，对国民经济与农业的发展起着至关重要的作用。例如，在大型农田灌溉以及育苗的过程中，可以通过无线传感器网络技术对农业的研究与系统进行有效的控制，并获取相关数据，从而对选择的监测点的各项数据进行分析，对其进行生态研究，从而可以获取土质情况、土囊湿度以及空气变化情况等，以便为灌溉与育苗提供前提条件。

5 总结

随着科学技术的不断创新与发展，无线传感器网络技术的发展比较迅猛，并且在各个领域中均得到较好的效果。在今后无线传感器网络的发展过程中，还需要对其现状与不足进行细致的研究，从而今后的发展提供借鉴。

参考文献

[1]陈志涛.浅谈无线传感器网络研究现状与应用[J].计算机光盘软件与应用，2012，18（9）：901-902.

[2]周雅琴，谭定忠.无线传感器网络应用及研究现状[J].信号与系统，2013，23（19）：921-922.

Research status and application of Wireless Sensor Networks

Cheng Wen
（School of mechanical and electrical engineering, Hankou College Wuhan，430000）

Abstract：Wireless sensor network has a good development,is a new information technology,its wide range of applications.This network involves sensor, wireless communication technology and microprocessor and other content,need carries on the analysis to the key technology,the current status of the study of

the understanding,in order to improve the development of wireless sensor network,expand its scope of application.In this paper,the wireless sensor network structure and characteristics is expounded,and the

development status of wireless sensor network are analyzed,to explore the application of wireless sensor network,provides the reference for the future development of wireless sensor networks.

Keywords：wireless sensor;network;research status;application