物联网技术及应用3.无线传感网技术

第6期2021年3月No.6March，20210 引言随着我国科学技术整体水平的不断发展和提升，现阶段5G 信息通信模式的出现，为物联网全面发展提供了有力的基础理论支持。

计算机系统、互联网平台以及信息通信技术的发展，为世界范围内的工业发展带来了全新提升。

而物联网平台在未来还将实现原创类型的技术突破，推出智能家电、智能电力网络以及智能化汽车等技术创新成果，最终构成全面互联网的整体系统局面。

1 物联网概述物联网的网络运行从本质上看属于一种网络连接理念，其主要运行目的是将信息流通以及设备感应与互联网相互连接，进而有效完成物体与物体、人与物体的直接连接，最终在此基础上，构成相互连接的网络结构体系。

在实际操作和运转过程中，物联网模式的主要优势是针对物品对象进行全面管理，故物联网系统的构建需要在移动信息通信技术的基础上，开展系统优化和完善，其中RFID 电子技术起到了重要作用，具有现实意义。

换句话说，物联网基础网络结构体系需要在RFID 电子技术的基础上开展，并且通过先进技术手段，有效与互联网平台、信息数据管理系统以及连接技术等有机结合，以此形成大型应用的终端模式，并且以大量移动模式标签所连接的网络作为运作核心。

物联网模式由于自身的优势和运作特点，在未来系统操作中会进一步超越互联网模式，最终实现全球化的物联网模式覆盖，最大限度提升社会发展以及人们生活水平[1]。

2 ZigBee技术概述ZigBee 技术是一种双向无线数传技术和系统，具有成本低廉、方面快捷、使用简便、能耗低等优势，受到了世界各个国家的积极研究和探索。

采用ZigBee 技术的无线传送感应网络结构在实际系统运转过程中，主要的作用是将物联网网络平台内部目标区域里具有一定特殊功能的微型传出节点，通过无线信息通信的模式进行相互连接，一旦节点接收到网络管理层的指令，其系统内部运行软件程序会通过网络线路的选择、信息接收模块等相关功能实现物联网信息的流通。

无线传感网络技术及其应用随着科技的不断发展，无线传感网络技术（Wireless sensor network）已经出现在我们日常生活中的各个领域。

它可以被用于农业、环境、医疗、军事、交通等各种业务和领域，对我们的生产和生活带来了革命性的变化。

一、无线传感网络技术的原理和特点无线传感网络技术是一种分散控制、分布式系统的新型技术，包含了无线通信技术、传感技术、微处理器技术等多种科技手段。

它通过无线传感器节点来进行数据采集、处理、传输等任务，以实现对于物理世界的感知，从而辅助我们的生产、生活等方面。

一般而言，无线传感网络技术可以分为三个层次，即感知层、通信层、网络层。

其中感知层是由传感器节点组成的，用于采集并处理外界的信号；通信层是指利用无线通信技术来实现节点之间的信息交互；网络层则负责对节点所采集的数据进行处理和汇聚，并将数据传输到用户端。

相比于传统感知技术，无线传感网络技术具有以下几个特点：1. 网络范围大：无线传感网络技术可以覆盖范围非常广，从个人的办公室到整个城市都可以实现网络连接。

2. 处理能力强：无线传感网络技术有独特的数据处理能力，在数据采集和传输上有很高的效率，能实时处理复杂的数据。

3. 结构模块化：无线传感网络技术是由多个节点构成的分散控制系统，在实现联网的情况下，这些节点能够适应整个系统的性能。

4. 自组建能力强：无线传感网络技术可以自组建成一个节点网络，基本上不需要人为干预；同时，系统非常灵活，可以根据应用场景和需求来灵活配置节点数量、布置方式和连接方式。

二、无线传感网络技术在农业领域中的应用作为一个生产生活领域，农业生产对运用现代科技领域的需求比较高，随着无线传感网络技术的不断发展，其在农业领域中的应用也越来越广泛。

1. 物联网农业无线传感网络技术的物联网技术是应用于农业系统中的一个重要方面，通过构建物联网农业系统，可实现对于农业生产的全面自动化。

物联网农业系统可以监测农作物的生长状态、土壤的温度、湿度、大气气体成分和光照条件等重要参数，从而进行自动控制灌溉、施肥和杀虫处理等步骤，从而提高农业生产质量和数量。

《物联网技术及应用》(第2版)复习思考题及参考答案一、基本概念解释题1.物联网（Internet of Things，简称IoT）：即物-物相联的互联网。

是指通过装置在物体上的各种信息感知设备，如射频识别RFID(Radio Frequency Identification)装置、红外感应器、全球定位系统GPS、激光扫描器等，按照约定的协议，并通过相应的接口，把物品与互联网相连，进行信息交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大网络。

2.RFID：射频识别（Radio Frequency Identification）3.EPC：电子产品编码（Electronic product code）4.智慧地球：英文为Smarter Planet，就是把感应器嵌入和装备到地球村的各种物理实体中，如电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水大坝、油气管道等等，并被普遍联接，形成物联网；然后将物联网与现有的互联网整合起来，实现地球物理系统与虚拟系统的充分融合，使得地球具有智慧化。

5.E-社会：电子社会6.U-社会：泛在社会7.物联网的泛在性：物联网的泛在性表现在可以使人和物在任何时间、任何地点，通过任何途径（或网络）和服务连接到一起，即4A（Anyone，Anytime，Anywhere，Anything）8.物联网的三层结构：感知层、网络层和应用层9.物联网的关键技术：感知与识别技术、网络与传输技术、无线传感网技术、智能处理技术10.WSN：无线传感器网络（Wireless Sensor Network）11.MEMS：微电子机械系统（Micro Electro Mechanical Systems）12.SCADA：数据采集与监控系统Supervisory Control And Data Acquisition）13.MCU：微控制器（Micro Control Unit）14.DSP：数字信号处理器（Digital Signal Processor）15.IPC：工业控制计算机（Industrial Personal Computer）16.AIDS：自动识别系统（Auto Identification System）17.GPS：全球定位系统GPS（Global Position System）18.移动互联网：是移动和互联网融合的产物，继承了移动随时、随地、随身和互联网分享、开放、互动的优势。

《物联网技术及应用》课程教学大纲课程名称：物联网技术及应用课程编码：暂不填写学分： 2.0 总学时：32理论学时： 32 实验学时： 0 上机学时： 0 实践学时：0开设实验（上机）项目总数 0 个，其中，必修（0）个，选修（0）个开课单位：物联网工程学院自动化系适用专业：自动化一、课程的性质、目的该课程是物联网学院自动化专业的专业选修课，旨在帮助学生对物联网有一个整体认识，掌握其体系结构和相关技术。

通过对自动识别技术与RFID、传感技术、定位系统、智能信息设备的学习，掌握感知识别层的基本知识；通过对无线宽带网、无限低速网、移动通信网的学习，掌握网络构建层的基本知识；通过对大数据与海量信息存储、数据库系统、物联网中的信息安全与隐私保护的学习，掌握管理服务层的基本知识；通过对智能交通、智能物流、智能建筑等系统的学习，了解物联网技术在多个领域中的应用；最后还应将物联网前沿状况介绍给学生。

在这个过程中强调掌握物联网涉及的基本概念和知识，提高自身对不断变化的物联网的适应能力。

二、课程培养目标1.立德树人通过课程学习了解物联网技术的发展历史以及其应用成果，明确科技进步和科技创新对国民经济的发展、国家军事力量的进步所发挥的作用，引领学生树立为中华民族伟大复兴的中国梦努力奋斗的信念。

通过介绍国家在物联网领域所取得的进步和发展，培养学生的民族自豪感和民族自信心。

通过介绍我国物联网领域的前沿发展，引导学生树立家国情怀、民族精神以及敢为人先、开拓创新、追究卓越的科学精神。

同时要意识到我国在一些领域与国外还存在较大差距，激发学生承担社会责任，以国家富强、民族复兴为己任，努力学习。

2.课程目标通过本课程的学习，学生所具备的素质、掌握的技能、知识和能力如下：课程目标1. 使学生了解一定的物联网相关技术。

掌握低频、高频、超高频和2.4G 有源RFID 读写器的原理及应用；了解低功耗WiFi、ZigBee、Bluetooth 4.0 BLE等多种无线传感网络。

无线传感器网络技术与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由许多具有自主能力的传感器节点组成的网络系统，这些节点能够感知环境中的物理量，进行数据处理和通信传输。

它具有广泛的应用领域，包括环境监测、无线通信、智能交通等。

本文将对无线传感器网络技术及其应用进行探讨。

一、无线传感器网络的基本原理无线传感器网络由大量的传感器节点组成，这些节点分布在被监测的区域内，通过无线通信相互连接。

每个节点都具备感知、数据处理和通信功能。

节点通过感知环境中的物理量，如温度、湿度、压力等，将数据进行处理并传输给其他节点。

为了降低能耗，节点通常采用分层的工作体系结构，包括传感层、网络层和应用层。

二、无线传感器网络的特点1. 自组织性：无线传感器网络中的节点可以自行组织成网络，无需人工干预。

当有新的节点加入网络或旧节点离开网络时，网络能够自动调整。

2. 自适应性：无线传感器节点可以根据环境的变化，动态地调整自身的工作模式。

节点可以自主决策是否进行数据处理和传输，从而降低能耗。

3. 分布式处理：无线传感器节点在感知和数据处理过程中分布在整个监测范围内，并通过无线通信相互交换信息。

节点之间的通信通常采用多跳传输的方式。

三、无线传感器网络的应用领域1. 环境监测：无线传感器网络广泛应用于环境监测领域。

通过节点感知环境中的温度、湿度、气体等物理量，可以实时监测环境的变化。

例如，在农业领域，可以利用无线传感器网络监测土壤温湿度，并根据监测结果进行灌溉控制。

2. 智能交通：无线传感器网络在智能交通领域的应用越来越广泛。

通过节点感知交通流量、车辆速度等信息，可以实时监测路况，为交通管理部门提供决策支持。

此外，无线传感器网络还可以用于车辆定位、电子收费等方面。

3. 物联网：无线传感器网络是物联网的基础技术之一。

物联网通过将各种物理设备和传感器连接起来，实现设备之间的信息交互和互联互通。

无线传感器网络作为物联网的关键组成部分，可以为物联网提供大量的感知数据。