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基于无线传感器网络的环境监测与信息采集系统设计与实现随着科技的发展，无线传感器网络在环境监测与信息采集领域起到了举足轻重的作用。
本文将介绍基于无线传感器网络的环境监测与信息采集系统的设计与实现，涵盖了网络结构、传感器选择与布置、数据采集与处理等方面。
首先，让我们来看一下无线传感器网络的网络结构。
无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的，这些节点相互连接，形成一个自组织、自配置的网络。
通常情况下，无线传感器网络采用分簇的方式进行组织，每个簇由一个簇头节点领导，其他节点将数据通过簇头节点进行传输，从而实现数据的传递和交换。
在设计环境监测与信息采集系统时，我们需要根据监测区域的大小和形状，合理布置传感器节点，以确保数据的完整性和准确性。
其次，选择合适的传感器对于环境监测与信息采集系统的设计至关重要。
传感器的选择应基于监测目标，如温度、湿度、光照等指标。
同时，传感器的精度、功耗、传输距离等因素也需要考虑。
一般来说，我们可以选择多种类型的传感器来组成一个复合传感器节点，以实现对多个环境指标的监测。
此外，传感器的布置位置也需要根据监测目标的特点来确定，以确保数据采集的全面性。
数据采集与处理是无线传感器网络环境监测与信息采集系统中至关重要的一环。
传感器节点通过收集环境数据，并将其传输到簇头节点进行处理和存储。
随着传感器节点数量的增加，数据的规模也会不断增大。
因此，我们需要采用适当的数据压缩和聚合技术，以减少数据传输和存储的成本。
同时，在数据处理中，我们还可以采用数据挖掘和机器学习算法，从数据中提取有用的信息，进一步优化监测与采集系统的性能。
除了上述关键技术，环境监测与信息采集系统还需要解决能源管理和网络安全等问题。
传感器节点通常使用电池或能量收集装置作为能源供给，因此，如何优化能源消耗，延长节点寿命成为一个重要的研究方向。
此外，由于无线传感器网络中数据的传输是通过无线信道进行的，因此网络安全问题也不容忽视。
对于环境监测与信息采集系统而言，我们可以采用数据加密、身份认证等措施，保护数据的机密性和完整性。
无线传感器网络的数据采集系统设计摘要：本设计介绍了由多种传感器节点组成的无线传感器网络来采集数据，每个节点以CC2530芯片为主要结构，不同的传感器节点以组成网络的方式连接在一起，传感器将采集的信息存储到CC2530芯片的闪存中，由CC2530芯片通过无线射频装置进行数据传输，逐级传输给汇聚节点。
通过本设计，可以实现对环境中烟雾浓度、光线亮度以及土壤湿度等数据的实时监测。
关键词：传感器；节点；无线传感器网络；CC2530；一、系统总体结构在本设计中，无线传感器网络的实现是在采用IEEE 协议基础上形成的Zigbee无线短距离传输协议，通过两个终端节点和一个路由节点组成一个网络。
@些设备分别搭载着功能各异的传感器，分别是烟雾、光敏以及土壤湿度传感器。
这些传感器所处的终端节点会收集它们所能感知的数据，并且可以通过LCD液晶显示器显示出来。
在本设计中由于终端个数有限，暂时展示三个节点上的信息。
在传感器的选择上，此次系统将选择土壤湿度传感器，烟雾传感器和光敏传感器来使用。
主要为室内农作物的培育提供一定的科学依据，土壤湿度传感器检测农作物生存的土壤环境，烟雾传感器检测农作物生长的气体环境，光敏传感器检测农作物生长的光强环境，以保证农作物可以正常养成。
二、硬件设计（一）CC2530芯片CC2530芯片可以使用廉价的制作材料来创立一个功能十分优越的网络设备。
在此次系统设计中使用256K版本的CC2530芯片，原因有：低功耗，可以切换主动、供电模式和电压限制；微控制器，具有非常优良的性能，可以完好无损的保存数据、预取代码、调试硬件；RF/布局，具有极强的抗干扰能力，接收数据非常准确而且灵敏，灵敏度非常高；支持多种外设。
（二）MQ-2烟雾传感器MQ-2烟雾传感器所使用的气敏材料是在我们平常清洁空气时电导率相对来说很低的二氧化锡。
选择MQ-2的原因有很多，其一是因为它对诸如氢气、甲烷、液化气之类的可燃性气体的检测效果都比较好，适用范围广且灵敏度较高；其二是因为在特定的工作环境中（比如二百到三百的高温）下能检测到烟雾的存在；其三是因为它设计比较简单，制作方便，在成本方面的控制比较好。
基于无线传感器网络的环境监测与数据采集系统设计随着科技的发展和人们对环境保护意识的增强，环境监测与数据采集的需求日益增长。
为了解决传统监测方法的不足，无线传感器网络技术应运而生。
本文将介绍基于无线传感器网络的环境监测与数据采集系统的设计。
一、系统架构设计在设计无线传感器网络的环境监测与数据采集系统时，首先需要考虑其整体架构。
该系统由传感器节点、数据中心和用户接口三个主要部分组成。
1. 传感器节点传感器节点是系统的核心组成部分，用于感知环境参数，并将采集到的数据传输给数据中心。
传感器节点需要具备低功耗、长寿命、自动组网等特性，以适应复杂的环境监测任务。
2. 数据中心数据中心是环境监测与数据采集系统的数据处理和存储中心。
传感器节点通过通信模块将采集到的数据传输给数据中心，并在数据中心进行数据的分析和处理。
为了提高系统的可靠性和扩展性，可以采用分布式数据中心的设计。
3. 用户接口用户接口提供给用户对环境监测数据的查询和展示功能。
用户可以通过用户界面实时监测环境数据，并进行数据分析和报表生成等操作。
用户接口还可以支持远程访问功能，方便用户随时随地获取环境数据。
二、传感器节点设计传感器节点是系统中最基础、最关键的组成部分。
传感器节点需要具备以下特性：1. 多传感器支持：传感器节点可以连接多个不同类型的传感器，实现对环境多参数的监测与采集。
2. 低功耗设计：由于传感器节点往往布置在无人区域，为了延长其寿命，需要采用低功耗设计。
3. 自动组网功能：传感器节点需要具备自动组网功能，能够自动感知周围的节点，并建立无线通信连接。
4. 数据压缩与传输：传感器节点需要对采集到的数据进行压缩处理，以减少无线传输的能耗。
三、数据中心设计数据中心是系统中用于数据处理和存储的核心部分。
数据中心的设计应考虑以下要点：1. 数据存储与管理：数据中心需要提供强大的数据存储与管理能力，能够高效地存储、查询和管理大量的环境监测数据。
2. 实时数据处理：数据中心应具备实时数据处理能力，能够对传感器节点上传的数据进行实时处理，如数据清洗、数据校验、数据格式转换等。
无线传感器网络数据收集研究综述摘要：数据收集是无线传感器网络的重要技术之一，在对诸多文献进行归纳总结的基础上，介绍了几种无线传感器网络中周期性数据收集的方法。
关键词：无线传感器网络；数据收集；周期性中图分类号：TP212文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)30-7370-02Overview of Data Gathering in Wireless Sensor NetworksHE Hui-lin, XIAO Qiang-hua(School of Mathematics & Physics, University of South China, Hengyang 421001, China)Abstract: Data gathering is crucial technology in wireless sensor networks. Based on the summary of some literatures, methods of Data gathering in wireless sensor networks are introduced.Key words: wireless sensor network; data gathering; periodicity无线传感器网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)是一种由大量微型传感器节点通过无线通信自组织而成的网络系统，用于实时地监测、感知和采集某个区域的信息，对信息进行处理，并发送给观察者。
近年来，无线传感器在军事国防、工农业控制、生物医疗、环境监测等诸多领域得到了广泛的应用。
数据收集是无线传感器网络的基本功能之一，指将节点感知到的数据传送到Sink节点，使得用户可以进行分析和处理。
数据收集包括数据采集、数据处理和数据传输，其中数据传输会消耗大量的能量。
而传感器节点仅通过携带能量有限的电池进行供电，这使得网络中的能量资源有限，因此在无线传感器网络中，尽可能地保存节点能量，及有效地进行数据收集以尽量延长网络工作寿命是研究的热点。
毕业设计开题报告电子信息工程基于无线传感网络的数据采集系统设计1前言传感器已被广泛应用于军事、工业以及家庭设施中。
传统意义上传感器间通常电缆与计算机或显示器相连，有线连接虽然可靠性好但其制造工艺复杂且不易变动。
传统有线数据采集系统多采用单点测量,无法给出被监测区域内准确数据,不能满足精确测量的要求。
同时对于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染、环境恶劣的地区)和一些临时场合(如发生自然灾害时)等传统有线数据采集系统的数据采集变得难以实现[1]。
近年，微电子技术、计算机技术、无线通信和传感器技术的飞速发展和日益成熟，推动了低成本、低功耗无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）的发展。
无线传感器网络的优点在于低成本、结构改变快、操作灵活。
无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内的目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，无线传感器网络的研究具有很广泛的应用前景：军事侦察、环境科学、医疗护理、工业自动化和商业应用等。
传感器网络的研究是还有必要的。
2主题2.1 无线传感器网络的概念无线传感器网络（简称WSN，wireless sensor networks）是综合了传感器技术、微电子技术、现代网络及无线通信技、，嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术等各种先进现代技术，通过各类集成化微型传感器协作能够实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息，并将采集到的这些信息以无线自组多跳网络方式传输到用户终端的网络技术。
WSN能以最低的成本、最大的灵活性连接任何有通讯需求的终端设备，进行数据采集和指令发送，具有一定的移动和动态调整的能力。
无线传感网络是目前信息科学领域中一个活跃的研究分支，其经历了三个阶段：智能传感器、无线智能传感器和无线传感器网络。
智能传感器是传感器中嵌入计算能力，使传感器节点不仅具有数据采集能力，且具有滤波和信息处理能力[2]；无线智能传感器是在智能传感器的基础之上增加了无线通讯能力，大大延长了传感器的感知触角，降低了传感器的工程实施成本；无线传感器网络则是将网络技术引入到无线智能传感器中，使传感器不再是单个感知元件而是能够交换信息和协调控制的有机结合体，必将成为下一代互联网的重要组成部分。
毕业设计开题报告测控技术与仪器基于无线传感器网络的温度采集与管理系统设计1前言.无线传感器网络技术（Wireless Sensor Network，简称WSN）被认为是21 世纪最重要的技术之一，美国《技术评论》杂志曾评出对世界产生深远影响的十大新兴技术，无线传感器网络被列为第一。
无线传感器网络是一种由“侦测”功能发展出来的独立网络模式，它的基本组成单位是无线传感器节点，这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源管理四个主要模块，它们共同组成了传感器网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖地理区域中感知对象的信息，并转发给观察者，依此做出适当的回应。
作为一个全新的研究课题，它综合了传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和通信技术，在军事、工业、医疗、交通和民用等诸多方面有着巨大的应用价值，目前已成为科学领域一个活跃的研究分支，是信息感知和采集的一场革命[1]。
与传统的数据采集技术相比，无线传感器网络系统的优势主要体现在：感知范围扩大、容错性能提高、测量的准确性提高、成本降低。
此外，由于无线传感器网络具有很高的智能性，部署方便，可以长期在无人干预的环境中自主工作，大大降低了使用和维护的成本[2]。
无线传感器网络由称为“微尘（mote）”的微型计算机构成。
这些微型计算机通常指带有无线链路的微型独立节能型计算机。
无线链路使得各个微尘可以通过自我重组形成网络，彼此通信，并交换有关现实世界的信息。
据了解，目前微尘技术的研究工作是在英特尔与加利福尼亚州大学伯克利分校联合主导下进行。
它们成功创建了全功能传感器。
这些传感器虽然只有瓶盖大小，但却可以执行计算、检测与通信等功能。
您可以想象一下这种小型传感器的巨大潜力。
它们可以被置于涂料中，用于检测地震后建筑物结构的完整性.无线传感器网络包括分布式传感器节点、接收和发送器、互联网以及用户接口界面等，其中传感器节点是基本和核心单元，它由传感单元、处理单元、通信单元和电源等组成[10]。
基于无线传感器网络的环境监测与数据采集系统设计一、引言随着科技的不断发展，环境监测与数据采集系统在各个领域起着至关重要的作用。
无线传感器网络技术的出现为环境监测与数据采集带来了许多便利和创新。
本文旨在设计一个基于无线传感器网络的环境监测与数据采集系统，以满足环境监测需求。
二、系统设计1. 系统框架设计本系统采用无线传感器网络作为基础架构，由多个传感器节点组成，一个基站作为数据中心。
传感器节点通过无线通信与基站进行数据传输与接收。
整个系统框架如下图所示：[插入系统框架图]2. 传感器节点设计传感器节点是系统中最基本的组成部分，它负责收集和传输环境数据。
每个传感器节点包括传感器、微处理器、存储器、无线模块等。
传感器用于检测环境参数，如温度、湿度、光照强度等。
微处理器负责数据处理和控制。
存储器用于临时存储采集的数据。
无线模块用于与其他节点和基站进行通信。
3. 数据传输和接收协议设计为了实现传感器节点与基站之间的可靠数据传输，本系统采用了一种高效的数据传输和接收协议。
该协议主要包括以下几个方面的设计：（1）节点间数据传输：传感器节点之间通过无线通信将数据传输到基站。
数据传输采用分布式的方式，每个节点将数据与其他节点共享，以提高系统的可靠性和稳定性。
（2）数据接收与存储：基站负责接收来自传感器节点的数据，并将数据存储在数据库中。
为了提高系统的可扩展性和容错性，可以采用分布式数据库和备份策略。
（3）数据处理和分析：基站对接收到的数据进行处理和分析，提取有用的信息。
可以利用统计分析、机器学习等方法对数据进行进一步挖掘，以获取更深层次的环境信息。
4. 系统部署和维护本系统需要合理部署传感器节点和基站，以实现数据的全面覆盖和及时采集。
传感器节点需要安装在需要监测的区域，确保能够准确感知环境参数。
基站需要部署在离传感器节点较近的位置，以保证与节点的通信质量。
系统的维护包括节点状态监测、数据质量监控和故障处理等。
可以通过远程监控系统对节点运行状态进行实时监测，及时发现和解决问题。
基于无线传感器网络的环境监测与数据采集系统开发无线传感器网络（WSN）是一种由大量分布式、自主的传感器节点组成的网络系统，用于实时监测和采集环境数据。
这种网络结构为环境监测和数据采集系统的开发提供了巨大的潜力和灵活性。
本文将探讨基于无线传感器网络的环境监测与数据采集系统的开发。
首先，环境监测与数据采集系统的开发需要明确系统的目标和需求。
基于无线传感器网络的环境监测系统可以用于监测各种环境参数，如温度、湿度、气压、光线强度等。
数据采集系统可以收集和存储传感器节点采集的环境数据，并对数据进行分析和处理。
因此，在开发系统之前，我们需要确定所监测的环境参数、数据采集频率、数据存储需求等。
其次，为了实现系统的可靠性和可扩展性，我们需要选择合适的传感器节点和通信技术。
传感器节点应具备良好的性能和稳定性，能够准确地采集环境数据，并具备一定的计算和通信能力。
通信技术可以选择无线局域网（WLAN）、蓝牙、ZigBee等，根据实际需求决定数据传输的距离和频率。
接下来，我们需要设计无线传感器网络的拓扑结构。
拓扑结构决定了传感器节点之间的通信方式和路径，直接影响网络的性能和能耗。
常见的拓扑结构包括星型、网状、树型等。
对于环境监测与数据采集系统来说，星型拓扑结构通常是最常见和有效的选择，因为它可以方便地管理和控制传感器节点，同时也易于扩展和维护。
在系统开发过程中还需要考虑能耗的问题。
无线传感器节点通常由电池供电，因此能耗是一个重要的考虑因素。
为了延长节点的工作寿命，可以采取一些节能措施，如降低节点的工作频率、使用低功耗的传感器和处理器、设计有效的能量管理机制等。
此外，为了提高数据采集系统的可靠性和容错性，还可以采取冗余部署和数据共享的策略。
通过在网络中部署多个传感器节点来冗余采集数据，可以提高系统的可靠性并防止数据丢失。
同时，采用数据共享策略可以实现数据冗余存储和备份，在某个节点发生故障时，可以通过其他节点获取数据，确保系统的连续性和可用性。
一种基于无线传感器网络的动态数据采集系统设计内容摘要：摘要：动态数据采集有着采集范围大、采集点众多、数据通信困难、布线空间有限、自动作业等特点，传统的以总线方式组成网络的采集系统很难满足这种应用要求。
提出一种基于无线传感器网络的动态数据采集系统设计方案，具有低功耗、灵活性强、可扩展好、体积小、成本低等特点，解决了传统的采集系统的设计瓶颈，并具有新的优异特性。
摘要：动态数据采集有着采集范围大、采集点众多、数据通信困难、布线空间有限、自动作业等特点，传统的以总线方式组成网络的采集系统很难满足这种应用要求。
提出一种基于无线传感器网络的动态数据采集系统设计方案，具有低功耗、灵活性强、可扩展好、体积小、成本低等特点，解决了传统的采集系统的设计瓶颈，并具有新的优异特性。
关键词：无线传感器网络；动态数据采集；ZigBee；TinyOS1引言无线传感器网络是是一门新兴的信息技术，由一组按需随机分布的集成有传感器、数据处理单元、无线通信模块和能量供应模块的微型传感器节点以自组织方式构成的无线网络,融合了信息处理技术、微电子技术、计算机技术和无线网络技术，已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注。
对于动态数据采集系统中的采集节点来说，其硬件设计主要有三点要求。
第一，动态数据采集系统的采集对象往往是目标的温度、湿度、速度等参数，整个系统需要在无人环境下长期正常工作，因此低功耗设计是动态数据采集系统的首要要素；第二，动态数据采集系统处理数率较低、数据传输量少、主要采用无线传输的形式，因此选择无须许可的、合适、低价的通信方式是保证动态数据采集系统正常工作的关键。
第三，系统采集的对象主要是人体、动物、车辆等等动态目标，为了实现监控的方便，采集节点还必须要满足体积小、灵活性等特点。
2无线传感器网络的节点结构一个典型的无线传感器网络节点设计包括了传感器单元、数据处理单元、无线通信单元和电源管理单元，以及用户接口等一些扩展设计单元，如图1：3节点硬件分析目前，两种典型的无线传感器网络节点研究平台是mica系列和telos系列节点，它们采用目前应用最广泛的TinyOS嵌入式网络操作系统。
无线传感器网络实时数据采集与处理系统设计随着物联网技术的发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）在各个领域得到了广泛应用。
无线传感器网络可以实时采集和传输环境中的各种数据，从而实现对环境的监测和控制。
实时数据采集与处理系统设计是无线传感器网络应用的关键环节，本文将对该系统的设计进行介绍。
一、系统架构设计在无线传感器网络实时数据采集与处理系统中，主要包括传感器节点、无线传输网络、数据处理中心三个主要组成部分。
1. 传感器节点：传感器节点是无线传感器网络的基本单元，负责采集环境数据并发送给无线传输网络。
a. 传感器选择：根据实际需求选择适合的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
传感器应具备高精度、低功耗、小尺寸等特点。
b. 节点布局：合理布局传感器节点，保证传感器节点可以覆盖监测区域，并且节点之间的通信距离适中，以保证数据的可靠传输。
2. 无线传输网络：负责将传感器节点采集到的数据传输给数据处理中心。
a. 通信协议选择：选择适合的无线通信协议，如Wi-Fi、ZigBee等。
根据实际场景需求，选择具备较低功耗、较长传输距离和较高数据传输速率的协议。
b. 网络拓扑：设计合理的无线传输网络拓扑，包括星型、网状等。
考虑到数据传输的可靠性和网络容量，合理确定传感器节点与基站的连接方式。
3. 数据处理中心：接收传感器节点发送的数据并进行处理、存储和分析。
a. 数据处理算法：设计高效的数据处理算法，对采集到的数据进行实时处理、滤波和压缩等操作，以提高数据的有效性和可靠性。
b. 数据存储和分析：采用适合的数据库技术，对处理后的数据进行存储和管理。
同时，提供数据查询、统计分析和可视化展示的功能，方便用户实时监测和掌握环境状态。
二、系统功能设计无线传感器网络实时数据采集与处理系统应具备以下主要功能：1. 实时采集：能够实时采集监测区域内的环境数据，并确保数据的准确性和完整性。
毕业设计开题报告电子信息工程基于无线传感网络的数据采集系统设计1前言传感器已被广泛应用于军事、工业以及家庭设施中。
传统意义上传感器间通常电缆与计算机或显示器相连，有线连接虽然可靠性好但其制造工艺复杂且不易变动。
传统有线数据采集系统多采用单点测量,无法给出被监测区域内准确数据,不能满足精确测量的要求。
同时对于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染、环境恶劣的地区)和一些临时场合(如发生自然灾害时)等传统有线数据采集系统的数据采集变得难以实现[1]。
近年，微电子技术、计算机技术、无线通信和传感器技术的飞速发展和日益成熟，推动了低成本、低功耗无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）的发展。
无线传感器网络的优点在于低成本、结构改变快、操作灵活。
无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内的目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，无线传感器网络的研究具有很广泛的应用前景：军事侦察、环境科学、医疗护理、工业自动化和商业应用等。
传感器网络的研究是还有必要的。
2主题2.1 无线传感器网络的概念无线传感器网络（简称WSN，wireless sensor networks）是综合了传感器技术、微电子技术、现代网络及无线通信技、，嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术等各种先进现代技术，通过各类集成化微型传感器协作能够实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息，并将采集到的这些信息以无线自组多跳网络方式传输到用户终端的网络技术。
WSN能以最低的成本、最大的灵活性连接任何有通讯需求的终端设备，进行数据采集和指令发送，具有一定的移动和动态调整的能力。
无线传感网络是目前信息科学领域中一个活跃的研究分支，其经历了三个阶段：智能传感器、无线智能传感器和无线传感器网络。
智能传感器是传感器中嵌入计算能力，使传感器节点不仅具有数据采集能力，且具有滤波和信息处理能力[2]；无线智能传感器是在智能传感器的基础之上增加了无线通讯能力，大大延长了传感器的感知触角，降低了传感器的工程实施成本；无线传感器网络则是将网络技术引入到无线智能传感器中，使传感器不再是单个感知元件而是能够交换信息和协调控制的有机结合体，必将成为下一代互联网的重要组成部分。
无线传感器网络有许多个工能相同或不同的无线传感器节点组成，每一个传感器节点由数据采集模块（传感器和A/D转换器）、数据处理和控制模块（微处理器、存储器）、通信模块（无线收发器）和供电模块（电池、能量转换器）[2，3]，如图1所示。
图1无线传感器网络节点的结构图2.2 无线传感器网络技术发展历程1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向美国国防部提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代无线传感器网络的序幕。
1998年,UCLA大学的又一名教授Gregory J Pottie从网络研究的角度重新阐述了无线传感器网络的科学意义。
在其后的十余年时间里，无线传感器网络技术逐步得到了学术界、工业界乃至政府（国防军事）的广泛关注，进而成为军事、城市交通、建筑结构监测、环境监测和预报、复杂机械监控、智能家居、大型工业园区安全监测等众多领域中具有竞争力的应用技术之一。
第一代传感器网络出现于20世纪70年代，采用具备简单信息信号获取和处理能力的传统传感器和点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络；第二代传感器网络，采用串并口与传感控制器相连，构成能获取综合多种信息的传感器网络；第三代传感器网络出现于20世纪90年代后期，使用具有智能获取各种信息信号能力的传感器，采用现场总线方式连接传感控制器，构成智能化传感器网络。
目前正处于研究开发阶段的第四代传感器网络，使用具有多功能和多信号获取处理能力的无线智能传感器，采用自组织无线接入网络，与传感器网络控制器连接构成无线传感器网络[4]。
2.3 国内外发展现状中国现代意义的无线传感器网络应用研究几乎是与发达国家同步启动的，最早记录在1999年中国科学院发表的《知识创新构成试点领域方向研究》的研究报告中。
此后，于2001年中国科学院成立了微系统研究与发展中心以与其内部相关单位一起共同推动传感器网络的研究。
从2002年开始，中国国家自然科学基金委员会便开始部署传感器相关课题。
其中值得一提的是中国工业与信息化部在2008年启动的“新一代宽带移动通信网”的国家级重大专项的第六个子专题“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”[5]是专门针对传感器网络技术而设立的，大大推进了无线传感器网络技术在应用领域的快速发展。
现今，无线传感器网络无论在国防安全还是国民经济诸方面均有着广泛的应用：1)军事领域 WSN具有可快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特点，因此非常适合在军事上应用。
利用WSN能够实现对战场的实时监视、目标定位、敌军兵力和装备的监控、核攻击和生物化学攻击的监测和搜索等功能。
通过飞机或炮弹直接将传感器节点播撒到敌方阵地，就能够准确且非常隐蔽地收集战场信息。
2)环境监测与保护环境检测是无线传感器的早期应用之一。
随着人们对于环境问题的关注程度的提高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为获取随机性的研究数据提供了便利，同时避免了传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。
比如，英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网，以读出缅因州"大鸭岛"上的气候，用来评价一种海燕巢的条件[6]。
无线传感器网络也可以用来检测空气的质量，并跟踪污染源,还可以为化学和生物灾害提供早期的预警等[3]。
如，跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。
此外，它也可以应用在精细农业中，来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。
在一些紧急的情况如火灾，还可以利用无线传感器来确定火灾的中心和强度等。
3)智能交通应用智能交通监测系统采用声音、图像、视频、温度、湿度等传感器。
节点通常被部署于十字路口周围，汇聚节点可以安装在路边立柱、横杠等交通设施上，网关节点通常集成在交叉路口的交通信号控制器内，专用传感器终端节点则填埋在路面下或者安装在路边，道路上的运动车辆也可以安装传感器节点动态加入传感器网络[7]。
通过信号控制器的专有网络，将所采集到的数据发送到交通管理中心作进一步处理。
4)医疗护理领域随着室内网络的普遍化，无线传感器网络在医疗研究、护理领域也已得到广泛应用。
例如，罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要健康指标（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况[6]。
同时英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。
该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器，以帮助老龄人士及残障人士的家庭生活。
利用无线通信将各传感器互联起来以达到信息的高效传递，从而方便接受护理同时也可以减轻护理人员的负担。
英特尔公司主管预防性健康保险研究的董事Eric Dishman称，“在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域”。
5)智能家居智能家居系统的设计目标是将住宅中各种家居设备联系起来，使它们能够自动运行，相互协作，为居住者提供尽可能多的便利和舒适。
在家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络与Intemet连接在一起，这样便可利用远程监控系统，实现对家电的远程控制[7]。
2.4 无线传感器网络的一些关键技术问题下面以图2为基础，从一些基本原则出发，讨论无线传感器网络的一些关键问题。
图2传感器网络体系结构1、物理层物理层主要负责感知数据的收集，并对收集的数据进行抽样，信号的调制解调、信号的发送和接收、功率控制等任务。
物理层的研究主要涉及WSN采用的传输媒体的频段选择以及调制方式。
目前WSN采用的传输媒体主要有：无线电、红外线、光波等。
考虑到无线传感器网络节点的能量是十分有限的，节能对延长网络的生存时间是十分重要的。
因此，可以采用高频来发射信号，采用低频来接收信号。
如何进行动态功率的管理和控制是无线传感器网络的一个非常重要的课题。
2、数据链路层数据链路层用于建立可靠的点到点或点到多点的通信链路，主要涉及媒介访问控制（MAC）协议[8]。
MAC协议主要关心如何满足用户节省带宽资源要求以及如何在节点高速移动的环境中建立彼此间的连接，功耗是第二位，这些协议并不适合。
传统的基于竞争机制的MAC协议很难适应无线传感器网络的需要。
因为基于竞争机制的MAC协议需要多次握手，数据发生冲突的几率很大，造成能量的浪费，这在无线传感器网络中是不可取的。
因此，无线传感器网络的MAC协议一般采用基于预先规划的机制如TDMA来保护节点的能量2/3[1]。
3、网络层网络层的主要任务是发现和维护路由。
因为多跳通信比直接通信更加节能，这也正好符合数据融合和协同信号处理的需要，在无线传感器网络中，节点一般都采用多跳路由连接信源和信宿。
针对WSN的特点与通信需求。
国内外科研人员设计了多种路由协议,从网络拓扑结构的角度可分为两类平面路由协议和聚集型路由协议。
4、传输层现阶段对传输控制的研究主要集中于错误恢复机制。
参考文献9分析了端到端错误恢复机制在无线多跳网络中的性能,提出了逐跳错误恢复机制。
5、应用层应用层主要任务是获取数据并进行初步处理。
但与具体的应用场合和环境密切有关，因此其设计不可能是通用的，必须针对具体应用的需求进行设计，进而产生了数据融合技术[10]。
数据融合是指将来自多个传感器和信息源的数据和信息加以联合、相关和组合，剔除冗余信息，获得互补信息，以便能够较精确地估计出节点的位置和在网络中的地位，以及对现场情况及其传送数据的重要程度进行适时的完整评价。
6、跨层设计当前很多无线传感器网络协议是基于传统的分层结构设计的，这种分层结构实际上是一种局部的次优方案。
由于无线传感器网络的资源，如能量、带宽和节点的资源等是十分有限的，这种分层的次优结构很难适应无线传感器网络的发展需要。
而跨层设计通过层与层之间的信息交换来满足全局性的需要，是一个全局性的优化问题。
不同的网络体系需要不同的设计方案，不同的应用同样要有不同的设计方案。
无线传感器网络是一种基于应用的网络具有很强的应用背景。
无线传感器网络的具体应用环境常常要求网络的生存时间要足够长、网络时延要尽量短，这和无线传感器网络有限的能量供应、有限的节点资源和带宽是一对矛盾，传统的分层结构很难解决这个问题。
因此，需要引入跨层设计[3]。
跨层设计是最近很热门的一个研究方向，它基于层与层之间的信息的共享以提高各个层的适应性，有望使整个网络性能得到提高。
