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標簽 > 傳感器網絡
傳感器網絡是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網絡，這些裝置使用傳感器協作地監控不同位置的物理或環境狀況（比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物）。
傳感器網絡，是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網絡，這些裝置使用傳感器協作地監控不同位置的物理或環境狀況（比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物）。無線傳感器網絡的發展最初起源于戰場監測等軍事應用。而現今無線傳感器網絡被應用于很多民用領域，如環境與生態監測、健康監護、家庭自動化、以及交通控制等。
原理
傳感器網絡的每個節點除配備了一個或多個傳感器之外，還裝備了一個無線電收發器、一個很小的微控制器和一個能源（通常為電池）。單個傳感器節點的尺寸大到一個鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節點的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網絡的規模以及單個傳感器節點所需的復雜度。傳感器節點尺寸與復雜度的限制決定了能量、存儲、計算速度與頻寬的受限。
在計算機科學領域，傳感器網絡是一個研究熱點，每年都會召開很多的研討會和國際會議。
傳感器網絡，是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網絡，這些裝置使用傳感器協作地監控不同位置的物理或環境狀況（比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物）。無線傳感器網絡的發展最初起源于戰場監測等軍事應用。而現今無線傳感器網絡被應用于很多民用領域，如環境與生態監測、健康監護、家庭自動化、以及交通控制等。
原理
傳感器網絡的每個節點除配備了一個或多個傳感器之外，還裝備了一個無線電收發器、一個很小的微控制器和一個能源（通常為電池）。單個傳感器節點的尺寸大到一個鞋盒，小到一粒塵埃。傳感器節點的成本也是不定的，從幾百美元到幾美分，這取決于傳感器網絡的規模以及單個傳感器節點所需的復雜度。傳感器節點尺寸與復雜度的限制決定了能量、存儲、計算速度與頻寬的受限。
在計算機科學領域，傳感器網絡是一個研究熱點，每年都會召開很多的研討會和國際會議。
體系結構
傳感器網絡系統通常包括傳感器節點（sensor）、匯聚節點（sink node）和管理節點。大量傳感器節點隨機部署在監測區域（sensor field）內部或附近，能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節點監測的數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳后路由到匯聚節點，最后通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。
與物聯
網通過感知識別技術，讓物品“開口說話、發布信息”，是融合物理世界和信息世界的重要一環，是物聯網區別于其他網絡的最獨特的部分。物聯網的“觸手”是位于感知識別層的大量信息生成設備，包括RFID、傳感器網絡、定位系統等。傳感器網絡所感知的數據是物聯網海量信息的重要來源之一。
傳感器網絡已被視為物聯網的重要組成部分，如果將智能傳感器的范圍擴展到RFID等其他數據采集技術，從技術構成和應用領域來看，泛在傳感器網絡等同于現在我們提到的物聯網。
無線傳感器網絡
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN）是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無線方式通信，因此網絡設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。
WSN的發展得益于微機電系統（Micro-Electro-Mechanism System， MEMS）、片上系統（System on Chip， SoC）、無線通信和低功耗嵌入式技術的飛速發展。
WSN廣泛應用于軍事、智能交通、環境監控、醫療衛生等多個領域。
無線傳感器網絡的八大應用
無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一，可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術，在現實生活中得到了越來越廣泛的應用。那么無線傳感器網絡的應用有哪些呢？
（1）軍事領域的應用
在軍事領域，由于WSN具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰場環境。利用WSN能夠實現監測敵軍區域內的兵力和裝備、實時監視戰場狀況、定位目標、監測核攻擊或者生物化學攻擊等。
（2）輔助農業生產
WSN特別適用于以下方面的生產和科學研究。例如，大棚種植室內及土壤的溫度、濕度、光照監測、珍貴經濟作物生長規律分析與測量、葡萄優質育種和生產等，可為農村發展與農民增收帶來極大的幫助。采用WSN建設農業環境自動監測系統，用一套網絡設備完成風、光、水、電、熱和農藥等的數據采集和環境控制，可有效提高農業集約化生產程度，提高農業生產種植的科學性。
（3）生態監測與災害預警
WSN可以廣泛地應用于生態環境監測、生物種群研究、氣象和地理研究、洪水、火災監測。環境監測為環境保護提供科學的決策依據，是生態保護的基礎。在野外地區或者不宜人工監測的區域布置WSN可以進行長期無人值守的不間斷監測，為生態環境的保護和研究提供實時的數據資料。
具體的應用包括：通過跟蹤珍稀鳥類等動物的棲息、覓食習慣進行瀕危種群的研究;在河流沿線區域布置傳感器節點，隨時監測水位及水資源被污染的情況;在泥石流、滑坡等自然災害容易發生的地區布置節點，可提前發出災害預警，及時采取相應抗災措施;可在重點保護林區布置大量節點隨時監控內部火險情況，一旦發現火情，可立刻發出警報，并給出具體位置及當前火勢的大小;可將節點布置在發生地震、水災等災害的地區、邊遠山區或偏僻野外地區，用于臨時應急通信。
（4）基礎設施狀態監測系統
WSN技術對于大型工程的安全施工以及建筑物安全狀況的監測有積極的幫助作用。通過布置傳感器節點，可以及時準確地觀察大樓、橋梁和其他建筑物的狀況，及時發現險情，及時進行維修，避免造成嚴重后果。
（5）工業領域的應用
在工業安全方面，傳感器網絡技術可用于危險的工作環境，例如在煤礦、石油鉆井、核電廠和組裝線布置傳感器節點，可以隨時監測工作環境的安全狀況，為工作人員的安全提供保證。另外，傳感器節點還可以代替部分工作人員到危險的環境中執行任務，不僅降低了危險程度，還提高了對險情的反應精度和速度。
由于WSN部署方便、組網靈活，其在倉儲物流管理和智能家居方面也逐漸發揮作用。
無線傳感器網絡使傳感器形成局部物聯網，實時地交換和獲得信息，并最終匯聚到物聯網，形成物聯網重要的信息來源和基礎應用。
（6）在智能交通中保障安全暢通
智能交通系統（ITS）是在傳統交通體系的基礎上發展起來的新型交通系統，它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域，并將“人—車—路—環境”有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術，將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節能和環保等問題，同時還可以提高交通工作效率。因此，將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年的研究熱點。
智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段，用來監測路面與路口各個方向的車流量、車速等信息。
它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統根據設定的目標，并運用計算方法計算出最佳方案，同時輸出控制信號給執行子系統，以引導和控制車輛的通行，從而達到預設的目標。
無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。
（7）在醫療系統大有作為
近年來，無線傳感器網絡在醫療系統和健康護理方面已有很多應用，例如，監測人體的各種生理數據，跟蹤和監控醫院中醫生和患者的行動，以及醫院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節點，例如心率和血壓監測設備，醫生就可以隨時了解被監護病人的病情，在發現異常情況時能夠迅速搶救。
羅切斯特大學的一項研究表明，這些計算機甚至可以用于醫療研究。科學家使用無線傳感器創建了一個“智能醫療之家”，即一個5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。
“智能醫療之家”使用微塵來測量居住者的重要特征（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器，可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理，而且可以減輕護理人員的負擔，提高護理質量。
利用傳感器網絡長時間收集人的生理數據，可以加快研制新藥品的過程，而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應用。
（8）促進信息家電設備更加智能
無線傳感器網絡的逐漸普及，促進了信息家電、網絡技術的快速發展，家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展，基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。
在家電中嵌入傳感器節點，通過無線網絡與互聯網連接在一起，將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環境。利用遠程監控系統可實現對家電的遠程遙控，也可以通過圖像傳感設備隨時監控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園，監測兒童的早期教育環境，以及跟蹤兒童的活動軌跡。
無線傳感器網絡利用現有的互聯網、移動通信網和電話網將室內環境參數、家電設備運行狀態等信息告知住戶，使住戶能夠及時了解家居內部情況，并對家電設備進行遠程監控，實現家庭內部和外界的信息傳遞。
無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方，通過瀏覽器監控家中的水表、電表、煤氣表、電熱水器、空調、電飯煲等及安防系統、煤氣泄漏報警系統、外人侵入預警系統等，而且可通過瀏覽器設置命令，對家電設備遠程控制。
無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節點組成，對一種設備進行監控，從而形成一個無線傳感器網絡，通過網關接入互聯網系統，采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統模型。傳感器節點在網絡中負責數據采集和數據中轉節點的數據采集，模塊采集戶內的環境數據，如溫度、濕度等，由通信路由協議直接或間接地將數據傳輸給遠方的網關節點。
目前，國內外主要研究無線傳感器網絡節點的低功耗硬件平臺設計和拓撲控制、網絡協議、定位技術等。以檢測光線強度的傳感器為例，實現了一個無線傳感器網絡，根據傳感器所檢測的光線強弱來關閉或開啟指示燈。
在無線傳感器網絡中，普通節點將它采集的光強度數據發送給網絡協調器，網絡協調器將含有控制變量的數據幀發送給帶有指示燈節點的同時，還可以通過串口將光強度數據傳送給計算機。通過安裝在計算機上的后臺軟件，可以看出光強度信號的變化。通過遮蓋光強度傳感器可以改變采集到的光強度數據，當光強度比較低時曲線下降，反之曲線上升。
這種傳感器網絡綜合了嵌入式技術、傳感器技術、短程無線通信技術，有著廣泛的應用。該系統不需要對現場結構進行改動，不需要原先任何固定網絡的支持，能夠快速布置、方便調整，并且具有很好的可維護性和拓展性。
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無線傳感器網絡是一項通過無線通信技術把數以萬計的傳感器節點以自由式進行組織與結合進而形成的網絡形式。
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