无线传感器网络的应用分析解析

天津电子信息职业技术学院课程设计

课题名称无线传感器网络的应用姓名XXX

学号34

班级电子S09-3

专业应用电子技术

成绩

完成日期2011/10/26

摘要

传感器探测技术和结点间的无线通信能力，为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。作为一种无处不在的感知技术，无线传感器网络广泛应用于各种行业领域，这里主要对当前成功应用的一些领域进行简略介绍。

关键词：传感器；应用；领域

目录

一、前言 (4)

二、无线传感器网络的标准定义和优势 (4)

三、无线传感器网络应用领域 (4)

1、军事领域 (4)

2、工业领域 (5)

3、农业领域 (5)

4、智能交通领域 (6)

5、家庭与健康领域 (6)

6、环境保护领域 (7)

7、其他领域 (7)

四、需要解决的问题 (7)

1、网络内通信问题 (8)

2、成本问题 (8)

3、系统能量供应问题 (8)

4、高效的无线传感器网络结构 (8)

一、前言

随着通信技术、嵌入式计算机技术与传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够通过协作实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测队象的信息，并对这些信息进行处理，获得详细、准确的数据，传送到需要这些信息的用户。

科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。

无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。无线传感器网络的广泛使用是一种必然趋势，将为人类社会带来极大的变革。

二、无线传感器网络的标准定义和优势

无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。它的英文是wireless sensor network，简称WSN。

另外，从定义上可以看出，传感器、感知对象和用户是传感器网络的三个要素。

无线传感器网络和传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。它采用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆成本，在传感器节点端即合并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。

三、无线传感器网络应用领域

1、军事领域

信息技术正推动着一场新的军事变革。信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”，谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权)，谁就能掌握战争的主动权。无线传感器网络以其独特的优势，能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。

无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知，满足作战力量“知己知彼”的要求。典型设想是用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域，这些结点自组成网，将战场信息边收集、边传输、边融合，为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。

由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。友军兵力、装备、弹药调配监视;战区监控;敌方军力的侦察;目标追踪;战争损伤评估;核、生物和化学攻击的探测与侦察等。

2、工业领域

在计算机、通信和网络技术发展的推动下，工业通信技术的发展经历了20世纪六七十年代的模拟仪表控制系统、20世纪八九十年代的集散控制系统（DCS）和20世纪末的现场总线控制系统（FCS）阶段，正朝着智能化和网络化的方向不断发展。随着测控系统规模的不断扩大，降低投资和使用成本成为工业通信技术发展新阶段的迫切要求。据美国市场研究机构 Freedonia集团统计，2001年全球工业用传感器的市场份额是110亿美元，而安装和使用成本（主要是布线成本）超过1000亿美元，成为阻碍工业通信技术发展的主要难题。在这一背景下，无线传感器网络的低成本、易用、泛在感知等特征引起了人们广泛的关注。

利用无线传感器网络的低成本、易用和泛在感知等特征，人们可以以较低的投资和使用成本实现对工业全流程的全面监测，获取传统由于成本原因无法在线监测的重要工业过程参数，并以此为基础实施优化控制，来达到提高产品质量，降低工业生产过程中的跑冒滴漏、提高能源效率的目标。美国能源部（DOE）在2004 年发布“未来工业计划”（IOF）中指出：基于工业无线技术的低成本测控系统是实现到2020年美国工业整体能耗降低5％目标的主要手段，代表着工业自动化系统技术的发展方向，将在在石油天然气开采、石化、冶金、污水处理等高耗能、高污染行业有广泛的应用前景。美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出：工业无线技术的广泛应用将使工业生产效率提高10％，并使排放和污染降低25％。

3、农业领域

中国在农业现场数据采集方面的研究起步相对较晚，近几年来，随着数字农业在中国的发展，有关农业现场数据采集的传感器，无线传感器网络等技术已经得到很大的提高。

无线传感器网络作为一种新的数据采集技术，具有信息精准、部署简单、布置密集、低成本和无需现场维护等优点，为农业科学研究数据的快速、精确获取提供方便。下面简要介绍无线传感器网络在农业现场数据采集的应用现状及其问题。

网络系统供电问题。目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感功率；