浅谈无线传感器网络的应用及其发展趋势

2017-06-29梁嘉鑫

东方教育 2017年8期

梁嘉鑫

摘要：无线传感器网络是一个无线网络，由在监控区域内分布的大量传感器节点组成。本文阐述无线传感器网络在现实生活中的各种运用及其以及发展趋势做了透彻的分析。

關键词：无线传感器网络；应用；发展趋势

随着人们生活的变化和各种技术的不断革新，无线传感器对人们的生活有着不可磨灭的作用，同时也对目前各种新型科技的出现和发展有着重要的影响，改变了人们的生活观念，无线传感器技术被认为是现代最具有前景发展的技术之一。因此，无线传感器网络也在广泛的使用，并且显示出较强的发展趋势。

1. 无线传感器网络的概念

无线传感器网络可以被描述成由许多传感的节点分布在各个都需要监测的环境中，这些节点通过无线通讯，形成一种自组织的网络系统，为了实现传感功能，收集和处理信息监测在监测区域并提供观察者处理之后。

无线传感器网络由许多传感节点及汇聚节点，管理节点组成的。它以一种跳跃的方式将收集到的数据传输到其他传感器节点上。传感器收集的数据可以由许多节点收集数据。节点采集到需要检测的信息，需要通过一些途径来传递。当需要的信息到了接受电池节点后，会通过自身的结构来传给中心。反馈到信息后，中心会根据所采集到的信息给予处理。

传感器节点

图1. 无线传感器网络基本结构组成

通常的讲，可以把传感器节点当作细微的系统，这些细微的节点会四处分布在各处，组成一个监测网络集合。每个传感器节点都有着相同的功能，就近似等于路由器和终端的功能，换句话来说，这个节点一是要在感应地带收取数据和处理数据，此外当周围的同伴需要发送收集的信息时，它将数据转发，但也会使数据存储、融合处理。还有，有些特别的功能是要求很多个节点来共同协作，传递数据才能实现的。

收敛节点和传感节点比较的话，收敛节点的功能性更强，它处理，传输和储存能力更优于传感节点。在各个外部网络作为强大的中介，它能监视各个协议栈之间的数据传输，也能探知其它节点所收集的数据。

还有一个就是管理节点了，它就是被用于后台监测的，建立在PC的平台上，管理节点主要就是管理传感器胡合理性和效率，达到最优的效果，这个如果想要实现的话就要一个好的界面配置。

2. 无线传感器网络的应用

无线传感器在现代的许多领域都有运用，比如说生物、网络、医学、航空等等，很显然无线传感器已经处于国内目前研究的重要科学技术项目，怎样来把它运用到其他领域，怎样更深的挖掘他的潜在价值，怎样让它来造福人民，发展经济已然成为了许多科学家研究的基础。

无线传感器网络有着非常有价值的研究意义，它已成为最有前景的技术之一，影响着人们的生活环境，其他技术的其他领域也无法比拟优势。

与大多数技术一样，无线传感器在国家国防方面也是有着重要研究的。比如说，无线传感器可以用其中一个叫相对位置确定功能的实现，让一些网络节点能够摆出不同的形式，其中有个叫反向天阵列的，可以从传感器所采集的数据上分析敌人的位置，这个功能让军事技术有着非常大的突破。

医学领域中传感器技术主要是用健康的监测，一方面对于身体机制的监测，比如说个人体重，血压，血糖等的数据采集，然后通过计算机来判断是否健康，再采取措施来保持身体的健康。应一方面也会应用于检测运动员的身体，传感器可以用来测呼吸次数，心跳次数用来衡量运动员的身体素质。传感器在医学上有着不可忽视的重要程度。

传感器在我们日常生活也是常见的，信息家电应该大家都听说过，就是用用过PC平台，管理节点来达到房间内温度，湿度的一个高标准，同时还可以管理家电，用来满足房主的需求。

航空领域是人们一直渴望探索的梦想，而通过太空飞行来铺设传感器网络节点的长期监测，现在被认为是经济上可行的。NASA（NASA）喷气推进实验室（喷气推进实验室）开发了传感器网络，用于火星的探测中，应通过初步测试，然而想要马上投入还需要更深的研究。

无线传感器在各种自然灾害中也有着预警的作用，他可以用于在地震灾害中对所需求救的人员的检测，也能用于山体滑坡，泥石流的提前预警。总之一句话：人们已经越来越离不开无线传感器技术了。

3. 无线传感器网络发展趋势

目前学术界重点研究了传感器网络技术、传感器节点、低功耗设计和无线传感器网络通信协议等领域。伯克利、加州大学洛杉矶分校、南加州大学、斯坦福大学和哈佛大学在美国的传感器网络技术研究方面投入了更多的时间，并取得了一些进展。各个大学主要是通过无线传感器的研究来检测病人的身体的健康以及各种灾害的提前感知等方面。总的来说，未来传感器网络的研究主要有以下几个方向：

（1）节点微型化

把无线传感器做的更加细微，更加耐用是目前许多研究者的一个挑战方向。伯克利大学设计尘埃传感器目前是在细微传感器上有着非常大的突破的，伯克利大学升级的传感器可以自动漂浮在空气中，用来采集各种环境信息。

（2）寻求系统节能策略

节能减排一直都是全球所提倡的政策，而无线传感器的运用是需要消耗一定的功率才能达到功能的实现，所以如何减小功率的损耗又成为了一道难题。

（3）成本低廉化

通常来说一个任务是需要多个节点协调，传输，处理才能完成的，而如此多的传感器节点就需要大量的成本来维持运转，如果一个节点成本需要100元，那么如何把成本减到只要5元，节点成本的降低对于无线传感器以后的发展十分重要，毕竟成本的高昂还是会阻碍组多产业的推进。

（4）传感器网络安全性、抗干扰问题

面对现在网络信息公开化的社会，传感器信息处理后的加密查看要简单但是也要有安全性以及传感器收集信息不被外界干扰变成不准确的信息成为非常重要的研究课题。

（5）节点的自动配置

最后一个研究的网侧重点就是如何把大量的节点组成一个网络，并且让它们遵循这一定的规律，假如其中某个节点出现了一些小问题或者错误，我们可以快速的寻找它，并且可以找其它饿的节点来代替它，从而让整个网络能够正常的运行，不受一些微小错误的影响。

结语

尽管无限传感网络被广泛运用，而且具有良好的发展趋势，但还无线传感器网络运行也会存在着一些问题，为了防止和发现这些问题的发现，后台监控软件是不可缺少的。由于对无线传感器网络的安全性和稳定性的要求比较高，一个具有良好人机界面的无线传感器网络监控平台变得越来越显得珍贵，值得大家进行更为深入的研究。