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无线传感器网络技术原理及应用(无线传感器网络(WSN)在各个领域的应用分析)

时间:2023-05-05 17:04:25 阅读:122149 作者:4511

科学技术发展越来越快,人类已经置身于信息时代。 作为获取信息最重要和最基本的技术——传感器技术也得到了很大的发展。 传感器信息获取技术从过去的单一化向集成化、微型化、网络化方向发展,带来信息革命。

传感器节点可以连续进行数据采集、事件检测、事件标识、位置监测和节点控制,传感器节点的这些特性和无线连接方式使得无线传感器网络的应用前景非常广阔,几乎涉及社会经济活动的各个领域。

(1)军事领域的应用

在军事领域,WSN具有密集型随机分布的特点,非常适合在恶劣战场环境中应用。 利用WSN可以实现敌军区域内兵力和装备的监测、战场情况的实时监测、目标的确定、核攻击或生化攻击的监测等。

 (2)辅助农业生产

WSN特别适用于以下方面的生产和科研。 比如大棚种植室内和土壤温度、湿度、光照监测、珍贵经济作物生长规律分析和测定、葡萄优质育种和生产等,对农村发展和农民增收有很大帮助。 采用WSN建设农业环境自动监测系统,通过一系列网络设备完成风、光、水、电、热和农药等数据采集和环境控制,可以有效提高农业集约化生产程度,提高农业生产栽培的科学性。

(3)在生态环境监测和预报中的应用

在环境监测和预报方面,无线传感器网络可用于监测农作物灌溉状况、土壤空气状况、畜禽环境和出行状况、无线土壤生态学、大面积地表监测等,可用于行星探测、气象和地理研究、洪水监测等。 基于无线传感器网络,几种传感器监测降雨量、河流水位、土壤水分,据此预测山洪暴发并描述生态多样性,可以进行动物栖息地生态监测。 也可以通过追踪鸟类、小型动物、昆虫来研究种群的复杂性等。

随着人们对环境的关注越来越高,环境科学涉及的范围越来越广。 用传统方法收集原始数据是一项困难的工作。 无线传感器网络便于野外随机性研究数据的获取,特别提供了以下几点。 将数百万个传感器散布在森林中,可以为森林火灾地点的判定提供最快的信息; 传感器网络提供受化学污染的位置,可以测量化学污染源,无需人工冒险进入污染区; 判断降雨情况,为防洪抗旱提供准确信息; 实时监测空气污染、水污染及土壤污染; 监测海洋、大气和土壤成分。

(4)基础设施状态监测系统

WSN技术对大型工程安全施工及建筑物安全状况监测有积极作用。 配置传感器节点,可以及时准确地观察大楼、桥梁和其他建筑物的状况,及时发现危险情况,及时进行维护,避免严重后果。

 (5)工业领域的应用

在工业安全方面,传感器网络技术可以用于危险的工作环境,如煤矿、石油钻井、核电站和装配线上配置传感器节点,可以随时监测工作环境的安全状况,保证工作人员的安全。 传感器节点还可以代替部分工作人员在危险环境中执行任务,这不仅降低了危险程度,而且提高了对危险的反应精度和速度。

由于WSN易于部署、网络灵活,在仓储物流管理和智能家居方面也逐渐发挥了作用。

无线传感器网络使传感器形成局部物联网,实时交换获取信息,最终汇聚到物联网上,形成物联网的重要信息源和基础应用。

(6)在智能交通中保障安全畅通

智能交通系统(ITS )是在传统交通体系基础上发展起来的新型交通系统,它将信息、通信、控制和计算机技术以及其他现代通信技术综合应用于交通领域,将“人-车-道-环境”有机结合。

智能交通系统主要包括交通信息采集、交通信息传输、交通控制与引导等几个方面。 无线传感器网络为智能交通系统的信息采集和传输提供了有效的手段,可以监测路面和交叉口各方向的车流量、车速等信息。 并在采用计算方法计算最优方案的同时,将控制信号输出到执行子系统,引导和控制车辆通行,实现默认目标。

 (7)在医疗系统和健康护理中的应用

当前,许多国家面临老龄化问题,我国老龄化速度居世界前列。 中国60岁以上老年人已达到1.6亿人,约占总人口的12%,80岁以上老年人达到1805万人,约占老年人口的11.29%。 一对夫妇赡养4名老人、生1个孩子的家庭大量出现,赡养老人的压力进一步加大。 “空巢老人”在各大城市的平均比例达到30%以上,个别大中城市超过50%。 这对中国传统的家庭养老方式提出了严峻的挑战。

无线传感器网络技术为连续监测提供了丰富的背景资料

做预警响应,不仅有望解决这一问题还可大大提高医疗的质量和效率。无线传感网集合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信和分布式信息处理等技术,能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或监测对象的信息的实时监测、感知和采集。是当前在国际上备受关注的,涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点之一。


  (8)在信息家电设备中的应用

  无线传感器网络的逐渐普及,促进了信息家电、网络技术的快速发展,家庭网络的主要设备已由单一机向多种家电设备扩展,基于无线传感器网络的智能家居网络控制节点为家庭内、外部网络的连接及内部网络之间信息家电和设备的连接提供了一个基础平台。

  在家电中嵌入传感器结点,通过无线网络与互联网连接在一起,方便和更人性化的智能家居环境。利用远程监控系统可实现对家电的远程遥控,无线传感器网络使住户不但可以在任何可以上网的地方通过浏览器监控家中的水表、电表、煤气表、电器热水器、空调、电饭煲等,安防系统煤气泄露报警系统、外人侵入预警系统等,而且可通过浏览器设置命令,对家电设备远程控制。

  也可以通过图像传感设备随时监控家庭安全情况。利用传感器网络可以建立智能幼儿园,监测儿童的早期教育环境,以及跟踪儿童的活动轨迹。


  结语

  总之,无线传感器网络应用前景非常诱人。无线传感器网络(WSN)被认为是影响人类未来生活的重要技术之一,这一新兴技术为人们提供了一种全新的获 取信息、处理信息的途径。由于WSN本身的特点,使得它与现有的传统网络技术之间存在较大的区别,给人们提出了很多新的挑战。由于WSN对国家和社会意义 重大,国内外对于WSN的研究正热烈开展,希望能够引起测控领域对这一新兴技术的重视,推动对这一具有国家战略意义的新技术的研究、应用和发展。

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