论无线传感器网络的特点及应用

叶宁

摘  要：宏观信息化生态下，信息技术在我国的发展已然相当成熟，并推动着各行业的深度变革，产出了巨大的应用价值。在此过程中，无线传感器作为一个分布式的自组织网络，以数据应用为目的，大规模、高密度、动态性等特点，爆发出了巨大的应用潜力，并广泛应用于军事、环境监测、医疗健康、智能家居等领域。该文基于对无线传感器网络特点的分析总结，就其在主要领域的应用进行了探究。

关键词：互联网  无线传感器网络  技术特点  主要应用

中图分类号：TP212.9                        文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）12（a）-0053-03

Abstract： Under the macro-informatization ecology， the development of information technology in our country has been quite mature， and it has promoted in-depth changes in various industries， and produced huge application value. In this process， wireless sensors， as a distributed self-organizing network， aiming at data applications， have the characteristics of large-scale， high-density， and dynamics. They have exploded with huge application potential and are widely used in military， environmental monitoring， medical and health， smart home and other fields. Based on the analysis and summary of the characteristics of wireless sensor networks， this article explores its applications in main areas.

Key Words： Internet; Wireless sensor network; Technical characteristics; Main applications

無线传感器网络简称WSN，它是一种分布式的传感网络，其网络末梢可对分布于外部世界的各类传感器，进行自动探查、感知。在WSN网络系统中，传感器的信息通信方式主要以无线的方式进行，因此相比较传统有线网络而言，无线传感器网络设置更为灵活、多变，可根据具体需要对无线传感器位置进行随时调整，在接入互联网时更是可以自由选择无线抑或有线形式。从系统组织构成而言，无线传感器网络是由大量或移动、或静止的传感器以多跳和自组织的方式构成。从主要任务方面来看，无线传感器网络主要负责对网络覆盖地理区域范围内所有能够被感知到的对象的网络信息进行感知、采集、处理，并最终将这些信息传输到网络管理终端。在由信息技术主导的新时代发展中，无线传感器网络的研发亦是取得了显著成效，实现了人们与现实世界的远程交互，可根据需求进行监测范围内的各种变量信息采集，经过系统处理后，实现数据应用的目的，在现代社会发展中的应用愈加广泛化，如地震、温度、湿度、光强度、电磁、噪声、压力、速度、方向等现象的监测、探查都会用到专门的无线传感器，其应用领域更是包含了家居、医疗、工业、保健、救灾、航空、军事、防爆、商业等各个领域当中，并凭借自身优势特点在各领域中都创造了巨大价值，相关类课题研究备受关注。

1  无线传感器网络的特点

根据中国物联网校企联盟的研究，无线传感器网络的发展大体经过了3个阶段，即传感器、无线传感器、无线传感器网络，最早可追溯到越战时期，历经上百年的创新探寻，已然取得了非凡的成就，国际上公认为继互联网之后的第二大网络，并表现出了巨大的应用前景，包括安全监控、智能交通、环境监测、智能家居等。在整个无线传感器网络体系构成中，主要包括节点、传感网络、卫星以及用户四大要素。其中，传感器节点又包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4个部分组成，能够按照一定方式进行需求范围的全覆。传感器网络的功能负载，是收集所有节点信息，通过分析计算反馈到一个基站，继而通过卫星通信传输到指定用户端。综合来讲，无线传感器网络具有大规模、自组织、高密度、集成化、动态性以及以数据为中心等特点。无线传感器网络的大规模特性，是为了获取更为精准的信息反馈，监测范围内的传感器节点部署可能高达上万个，并由此表现出了良好的容错性。同时，无线传感器网络结构中，并没有预先设置中心节点，所有节点的权限均等，并通过分布式算法进行协调，因而可随时切除或加入部分节点，并不会影响网络系统的稳定运行。另外，相较于以连接为中心的传统网络，无线传感器网络强调以数据为中心，其本身为满足某些任务要求创建，可进行各阶段数据的聚合、缓存和压缩。

2  无线传感器网络的应用

如上分析，正是基于无线传感器网络的特点优势，使之在多个领域的应用成为了可能，并创造了巨大价值。该节着重就无线传感器网络在军事领域、医疗健康、环境监测以及智能家居中的应用进行了探究，相关具体表述如下。

2.1 军事领域

作为无线传感器网络应用最早的领域，军事研究已然获得了不错的成果，其本身部署密集、可自组织、容错率高等优势特点，可很好地适应恶劣的战争环境，满足了C4ISRT战场指挥系统命令、控制、通信、智能、侦查、监视以及定位一体化需求，进而为指挥决策提供丰富的数据信息支持，高密度的无线传感器网络部署即使部分节点遭受破坏，亦不会对系统的正常运行产生太大的影响。具体而言，无线传感器网络在军事领域的应用主要体现在几个方面：一是进行入侵侦查和识别，并实现精准的目标定位，从而有效防控核攻击或化学攻击等;二是实时监测敌方兵力、装备以及战场部署等情况，做到“知己知彼，百战不殆”;实时监控国土边境动态，确保国土安全。正是基于无线传感器网络的多重应用优势，是现代军事发展的重要方向，对维护国家安全作用显著。

2.2 医疗健康

“健康中国”战略视角下，医疗卫生事业改革迈入了新的征程，无线传感器网络的应用导入，进一步提升了医疗卫生服务水平，有着十分重要的现实意义。现阶段来讲，无线传感器网络在医疗健康中的应用，主要集中在医疗系统和健康护理两方面。事实上，一些医疗机构开始尝试将微型网络传感器植入病人身上，对其心率、血压、心电等生理参数进行动态检测，并实施传输到监护中心，继而由此了解病人的病情，一旦出现身体指标超限的情况即刻发出警报，第一时间组织抢救，赢得了宝贵的时间，提高了诊疗水平。同时，无线传感器网络在医疗系统中的应用，大大简化了查房、检测、化验等护理流程，相关工作量降低，对缓解我国医疗卫生资源紧缺的难题作用显著。另外，基于无线传感器网络的远程信息传输功能，促进了居家医疗发展和医疗资源配置优化，解决了看病难、看病贵的现实问题。

2.3 环境监测

传统经济增长模式下，虽然改善了人们的生活质量，但却造成了极为严重的生态环境污染，威胁着人类社会的可持续发展。绿色生态视角下，社会关乎自然保护的呼声越来越高，并成为一项世界性议题，其相关实践需要一定的监测工作实现，以探究生态环境的运行状态，有针对性地采取有效处置措施，确保了最佳成果。由于自然生态环境的多变性，相关信息采集工作势必会受到多重因素的干扰，关联到巨大的實时变量，传统监测手段效率低、准确性差等不足，无法应对紧迫的自然环境保护形势。而基于无线传感器网络应用，为生态环境检测、生物群研究、基础设施运行状态监测等提供了便利条件，尤其是在野外险恶地区，其应用效果更甚。同时，无线传感器网络还可用于农业生产领域，监测农业灌溉、土壤空气变化、病虫灾害等情况，促进了农作物健康生长，对农业经济发展有着重要作用。另外，无线传感器网络在室内环境监考方面的应用，可实时采集各处的环境参数，动态调整供暖、通风、空调等系统运行，为人们提供了更为舒适的休息空间。

2.4 智能家居

所谓智能家居即是以住宅为平台，通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起，实现智能化的居住环境，其实现有赖于网络通信技术、自动控制技术的应用支持，作为时下最为热门的行业之一，未来发展空间巨大。而无线传感器网络应用则是进行远程控制的关键一环，可嵌入家用电器控制结构中，甚至可通过智能手机进行操作，如回家前打开空调、启动电饭煲等，为用户提供了更为便捷、舒适的生活体验。同时，家用无线传感器网络的设置，还可进行家庭环境的动态监控，包括湿度、温度、空气指数等，并根据相关数据反馈，自动调节相关运行设备，让人们的生活更加舒适。除却上述这些，无线传感器网络节点在建筑物中的布控，能够长期监测混凝土、钢筋等情况，并将信息数据反馈给相关主管部门，有针对性地进行维修，避免了人身伤亡及财产损失等情况，推进了和谐社会的发展。

3  结语

综上所述，无线传感器网络具有大规模、自组织、动态性、集成化以及以数据为中心等特点，作为继互联网之后的第二大网络，在现实生活中的应用越发广泛，包括军事领域、健康医疗、环境监测以及智能家居等，为用户提供了更为便捷的信息服务体验，未来还将作用于其他领域。因此，笔者希望学术界大家持续关注无线传感器网络的应用发展，深入探究其功能特点，使之价值得到最大释放。

参考文献

[1] 龙俊.浅析无线传感器网络技术的特点与应用[J].广东职业技术教育与研究，2019（6）：181-184.

[2] 王越.浅析无线传感器网络的特点及应用[J].计算机产品与流通，2019（8）：53.

[3] 潘玉兰，刘广聪.无线传感器网络的特点和应用[J].电子技术与软件工程，2019（4）：14-15.

[4] 郭祥东.无线传感器网络的技术特点及应用[J].中国新技术新产品，2018（9）：34-35.

[5] 向模军，邹承俊.无线传感器网络在农业应用中的特点和前景[J].中国沼气，2018，36（4）：54-60.

[6] 雒凯瑞.无线传感器网络光伏供电系统能量管理研究[D].重庆理工大学，2020.