分布式无线传感器网络及其应用
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无线传感器网络应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络,用于感知、采集和传输环境中的各种信息。
无线传感器网络应用已经在许多领域展现了潜力和优势,为各种应用场景提供了新的解决方案。
本文将就无线传感器网络应用于环境监测、智能农业和智慧城市领域进行探讨。
一、环境监测无线传感器网络在环境监测上具有广泛的应用前景。
通过节点分布在环境中,可以实时地感知和监测各种环境参数,如温度、湿度、气压等。
这些数据可以被用来监测自然环境的变化、气候变化的趋势以及环境污染的情况。
在野生动物保护方面,无线传感器网络可以用于动物追踪和行为模式分析。
通过在动物身上植入传感器节点,可以实时地记录动物的位置和运动轨迹,帮助保护人员更好地了解动物的迁徙规律和栖息地的选择。
二、智能农业无线传感器网络在农业领域的应用,为现代农业带来了巨大的变革。
通过部署在田间地头的传感器节点,可以实时监测土壤水分、温度、光照等环境参数,帮助农民合理安排灌溉和施肥,提高农作物的产量和质量。
另外,无线传感器网络还可以应用于农业机械的智能化管理。
通过在农业机械上安装传感器节点,可以实时监测机器的工作状态和性能,为农民提供故障诊断和维护指导,减少机械故障和停机时间。
三、智慧城市无线传感器网络在智慧城市建设中有着广泛的应用前景。
通过在城市各个区域部署传感器节点,可以实时感知和监测城市中的交通流量、空气质量、噪音水平等参数,为城市管理者提供决策支持和优化城市规划。
此外,无线传感器网络还可以应用于智能停车管理。
通过在停车场内部署传感器节点,可以实时监测车位的占用情况,通过智能导航系统引导车辆快速找到可用停车位,提高停车效率和交通流畅度。
总结:无线传感器网络应用于环境监测、智能农业和智慧城市等领域,为各种应用场景提供了新的解决方案。
通过节点分布和数据采集,无线传感器网络可以实现对环境参数的实时监测和采集,为环境保护、农业生产和城市管理提供了有力的支持和便利。
无线传感器网络的应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是一种由多个分布式无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点可以通过无线通信传输信息,并且能够感知环境中的各种物理量。
WSN的应用领域非常广泛,本文将从农业、医疗、环境监测和智能交通等方面介绍WSN的应用。
一、农业应用WSN在农业领域的应用广泛而深入。
例如,农民可以在农田中布置传感器节点,实时监测土壤湿度、温度和光照强度等环境参数。
这些数据可以帮助农民确定农田的灌溉和施肥时间,从而提高农作物的产量和质量。
此外,WSN还可以用于农业机械的远程监控和智能化管理,提高农业生产效益。
二、医疗应用在医疗领域,WSN的应用主要集中在健康监测和疾病预防上。
患者可以佩戴身体感应器,监测心率、血压和体温等生理参数。
这些数据可以通过WSN传输到医疗中心,医生可以实时监控患者的健康状况并做出相应的治疗措施。
此外,WSN还可以在疫情爆发时快速搭建临时医疗网络,实现疫情监测和信息共享。
三、环境监测应用由于WSN能够实时感知环境参数,因此在环境监测领域有着广泛的应用前景。
例如,可以利用WSN监测大气污染物的浓度,帮助环保部门及时采取减排和治理措施。
同时,WSN还可以监测水源、森林和动物迁徙等生态系统的变化情况,为生态保护与环境管理提供科学依据。
四、智能交通应用WSN在智能交通领域的应用主要体现在车辆安全和交通管理方面。
通过在交通信号灯、路灯和道路上布置传感器节点,可以实时监测道路交通状况和车辆行驶信息。
这些数据可以用于交通信号的优化调度,提高道路的通行效率和交通安全性。
此外,WSN还可以用于车辆定位和导航系统,提供实时的导航和交通信息,提升驾驶体验和道路交通安全。
综上所述,无线传感器网络在农业、医疗、环境监测和智能交通等领域的应用前景非常广阔。
随着科技的不断进步,WSN将会在更多领域发挥其独特的作用,为人们的生活和工作带来更多的便利和效益。
无线传感器网络中的分布式算法与协同控制方法无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。
这些传感器节点具有自我组织、自动感知、自适应等特点,能够感知和采集环境中的各种信息,并将其传输到网络中心。
在无线传感器网络中,分布式算法和协同控制方法起着至关重要的作用。
一、分布式算法在无线传感器网络中的应用分布式算法是指在无线传感器网络中,各个节点通过相互通信和协作,共同完成某个任务的算法。
在无线传感器网络中,节点之间的通信是通过无线信号进行的,而且节点之间的通信距离有限,因此需要采用分布式算法来实现节点之间的协同工作。
分布式算法在无线传感器网络中有广泛的应用。
例如,在环境监测领域,无线传感器网络可以用于监测空气质量、水质污染等环境参数。
在这种应用场景下,分布式算法可以用于节点之间的数据融合和信息传输,从而实现对环境参数的准确监测和分析。
另外,在军事领域,无线传感器网络可以用于目标探测和跟踪。
分布式算法可以用于节点之间的目标定位和路径规划,从而实现对目标的准确追踪和监测。
二、协同控制方法在无线传感器网络中的应用协同控制方法是指在无线传感器网络中,通过节点之间的协作和协调,实现对网络行为和节点行为的控制和调节的方法。
在无线传感器网络中,节点之间的通信和协作是实现协同控制的基础。
协同控制方法在无线传感器网络中有重要的应用。
例如,在智能交通系统中,无线传感器网络可以用于实时监测交通流量和道路状况。
协同控制方法可以用于节点之间的数据传输和决策,从而实现对交通流量和道路状况的实时控制和调节。
此外,在工业自动化领域,无线传感器网络可以用于实现对生产过程的监控和控制。
协同控制方法可以用于节点之间的数据采集和控制指令的传输,从而实现对生产过程的自动化控制和调节。
三、分布式算法与协同控制方法的挑战与发展然而,无线传感器网络中的分布式算法和协同控制方法也面临着一些挑战和问题。
无线传感器网络的基本原理与应用介绍无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统,用于收集、处理和传输环境中的信息。
它是物联网的关键组成部分,具有广泛的应用前景。
本文将介绍无线传感器网络的基本原理和一些典型的应用场景。
一、无线传感器网络的基本原理无线传感器网络由大量的无线传感器节点组成,每个节点都具有感知、通信和计算能力。
这些节点可以感知环境中的各种参数,如温度、湿度、光照强度等,并将这些信息通过无线通信传输给其他节点或基站。
无线传感器网络的基本原理包括以下几个方面:1. 节点通信:无线传感器节点之间通过无线信号进行通信,可以采用无线电波、红外线等不同的通信方式。
节点之间可以进行直接通信,也可以通过中继节点进行中转。
2. 路由协议:无线传感器网络中的节点通常是分布在广阔的区域内,节点之间的通信需要经过多跳传输。
为了有效地传输数据,需要设计合适的路由协议,使数据能够通过最优的路径传输到目的节点。
3. 能量管理:无线传感器节点通常由电池供电,能源是限制无线传感器网络寿命的重要因素。
因此,节点需要采取一系列的能量管理策略,如休眠、功率控制等,以延长网络的寿命。
二、无线传感器网络的应用场景无线传感器网络具有广泛的应用场景,下面介绍几个典型的应用场景。
1. 环境监测:无线传感器网络可以用于环境监测,如空气质量监测、水质监测等。
通过部署大量的传感器节点,可以实时监测环境中的各种参数,并及时采取相应的措施。
2. 物流管理:无线传感器网络可以用于物流管理,如货物追踪、温湿度监测等。
通过在货物上部署传感器节点,可以实时监测货物的位置和状态,提高物流的效率和安全性。
3. 农业监测:无线传感器网络可以用于农业监测,如土壤湿度监测、气象监测等。
通过在农田中部署传感器节点,可以实时监测农作物的生长环境,为农民提供科学的种植指导。
4. 健康监护:无线传感器网络可以用于健康监护,如老人健康监测、病人生命体征监测等。
无线传感器网络与应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由许多无线传感器组成的平等分布式网络,每个传感器都能够感知环境并将感知到的信息通过无线网络传输到指定的地点。
在现代生活中,无线传感器网络已经被广泛应用于智能家居、环境监测、交通控制等领域。
一、无线传感器的结构及原理无线传感器网络是由传感器、传感器节点、无线通信模块、数据处理模块和电源等多个部分组成的系统。
其中最重要的组成部分是传感器。
传感器的主要任务是感知环境,即将环境中的物理量、化学量、生物量或者其他参数转化为电信号,并传输到数据处理模块中进行处理。
传感器节点是指由传感器、微处理器、RF模块和其他相应的电子元件组成一个完整的系统。
RF模块则是用于将感知到的信息通过无线信号传递出去。
数据处理模块则是整个无线传感器网络的“大脑”。
它接收来自传感器节点的信息,处理之后进行存储和传输。
同时,数据处理模块也可以根据不同的应用场景和需求对传感器进行控制和管理。
二、无线传感器网络的应用1、智能家居智能家居是一种通过网络和各种传感器技术实现家居自动化与智能化的家庭生活形态。
使用无线传感器网络居家环境可以智能监测室内温度、湿度、空气质量等,并通过手机APP等方式进行远程控制和管理。
2、环境监测采用无线传感器网络可以对环境进行长时间、高效率、实时的监测,通过对空气、水质、土壤等参数的监测来掌握环境的变化,可有效地对各种环境问题进行恰当的处理。
3、交通控制无线传感器网络可以直接布放在交通设备中,如红绿灯、路灯、桥梁、道路等,并可无缝集成到交通管理中心系统中,实现及时预警,减少交通事故和运行风险,并提高交通效率。
三、无线传感器网络存在的问题虽然无线传感器网络已经广泛应用,但在实际过程中还存在着一些问题。
该技术因其复杂的网络结构和应用难度,限制了它的广泛应用,这包括以下几个方面。
1、安全问题:传感器网络秘密性很差,使得网络的安全受到了严重的威胁。
无线传感器网络的设计和应用实践随着物联网技术的不断发展,无线传感器网络的设计和应用越来越受到人们的关注。
无线传感器网络是由大量的无线传感器节点组成的一种分布式网络,它可以实现对环境进行实时监测、数据采集和信息传输等功能,广泛应用于环境监测、智能化家居、智慧城市等领域。
无线传感器网络的设计需要考虑多个因素,其中包括节点的功耗和通信距离、传感器的布置方式和采样率、网络拓扑结构等。
节点的功耗和通信距离是设计无线传感器网络时需要考虑的关键因素之一。
传感器节点的功耗需尽可能地低,以便延长节点的使用寿命,同时通信距离也不能过远,否则会导致能耗过大而影响节点的使用寿命。
传感器的布置方式和采样率也是设计无线传感器网络时需要注意的因素。
传感器的布置方式可以根据实际需求进行调整,以达到最佳的监测效果。
采样率则需要根据应用场景进行选择,以达到最佳的监测效果和功耗控制的平衡。
网络拓扑结构是影响无线传感器网络性能的关键因素之一。
目前常用的拓扑结构包括星型结构、树型结构和网状结构等。
每种拓扑结构都有其优缺点,需要根据实际需求进行选择。
除了设计外,无线传感器网络的应用也是至关重要的。
无线传感器网络的应用场景非常广泛,以下是其中的几个例子。
一、环境监测无线传感器网络可以实现对环境进行实时监测,包括空气质量、水质量、热力学参数等。
利用无线传感器网络可以快速获取环境数据,实现对环境的全面监测和评估,提高环境污染治理的效率。
二、智能化家居无线传感器网络可以实现智能化家居设备之间的互联互通,从而实现智能化控制和自动化服务。
家居设备包括空调、电灯、电视等。
利用无线传感器网络可以实现家居设备的综合控制,提高家居的安全性和舒适性。
三、智慧城市无线传感器网络可以实现对城市基础设施的监测和管理,包括路灯、公交车、垃圾桶等。
利用无线传感器网络可以实现对城市基础设施的信息化管理,提高城市的安全性和经济效益。
总之,无线传感器网络的设计和应用实践具有非常重要的意义。
无线传感器网络的应用与优势一、简介无线传感器网络是一种基于无线通信技术的分布式传感器系统。
它由一组具有处理能力和通信能力的传感器节点组成。
通过无线通信技术连接成一个网络,实现对环境信息的采集、处理和传输。
无线传感器网络的应用领域非常广泛,具有许多优势,下面将详细介绍。
二、应用领域1.环境监测无线传感器网络可以用于环境监测,如监测空气质量、水质等各种环境参数。
它能够实时采集数据,并将数据传输到中心节点或云端进行处理和分析。
通过环境监测,我们可以及时发现环境污染问题,并采取相应的措施,保障环境和人民健康。
2.农业无线传感器网络可以用于农业领域,如土壤湿度检测、光照检测等。
通过无线传感器网络可以实现农业生产的智能化管理,提高生产效率和产品质量,减少劳动力成本。
3.能源管理无线传感器网络可以用于能源管理领域,如智能楼宇系统、能源消耗监测等。
通过无线传感器网络可以实时监测能源的使用情况,提高能源利用效率,减少能源浪费。
4.健康监测无线传感器网络可以用于健康监测领域,如心率检测、血糖检测等。
通过无线传感器网络可以实时监测患者的健康状况,及时发现异常情况并采取相应的措施,保障患者的健康。
5.智能交通无线传感器网络可以用于智能交通领域,如智能交通信号灯、车辆监测等。
通过无线传感器网络可以实现智能交通系统的建设,提高交通效率和安全性。
三、优势1.低功耗无线传感器网络采用无线通信技术,节点间直接相互通信,不需要使用中心控制器,从而避免了中心控制器的单点故障。
节点之间的通信可以通过特定的协议实现低功耗通信,从而延长节点的使用寿命。
2.灵活性强无线传感器网络可以采用不同类型和规模的节点,可以根据不同的应用场景进行自由组合和布置。
由于节点之间的无线连接,节点的位置可以自由调整,系统具有很强的灵活性。
3.自组织能力强无线传感器网络具有自组织的能力,节点可以自由连接和断开,自动形成网络。
通过自组织能力,无线传感器网络可以实现自我管理和自我维护,减少人工干预。
无线传感器网络应用案例分析无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是一种由大量分布式无线传感器节点组成的自组织网络,可以实现环境监测、物体追踪、数据通信等功能。
本文将通过分析几个具体案例,探讨无线传感器网络在不同领域的应用。
一、农业领域中的无线传感器网络应用在农业领域,无线传感器网络能够监测土壤湿度、气温、光照等环境参数,帮助农民全面掌握农田的状态,从而提高农作物的生长质量和产量。
例如,在农田中布置了大量的无线传感器节点,通过采集土壤湿度和光照强度等信息,农民可以及时调整灌溉和施肥的策略,以达到最优的生长条件。
二、环境监测中的无线传感器网络应用无线传感器网络在环境监测领域有着广泛的应用。
例如,在城市污染监测中,可以部署大量的传感器节点,实时监测空气质量、噪音水平等指标,并将数据传输给中心服务器进行分析。
通过这种方式,城市管理者可以及时采取措施,改善环境质量,提升居民的生活质量。
三、智能交通中的无线传感器网络应用无线传感器网络在智能交通系统中发挥着重要作用。
例如,在交通拥堵监测中,通过在道路上布置传感器节点,可以实时监测车流量、车速等信息。
这些数据可以帮助交通管理部门及时采取交通疏导措施,提升交通通行效率,减少交通拥堵。
四、医疗健康中的无线传感器网络应用无线传感器网络在医疗健康领域中也有着重要的应用价值。
例如,在健康监测中,可以通过佩戴传感器设备,对患者的心率、体温等生理指标进行实时监测,并及时将数据传输给医疗机构进行分析。
这种方式可以帮助医生及时判断患者的健康状况,并采取相应的治疗措施。
五、安防领域中的无线传感器网络应用在安防领域,无线传感器网络可以用于监测和控制。
例如,在监狱监控系统中,可以使用无线传感器节点对监狱周边进行实时监测。
如果有异常情况出现,传感器节点会立即发出警报信号,以便安保人员及时介入处理。
这种应用可以提高监狱的安全性,并加强对犯罪行为的防范。
无线传感器网络(WSN)的特点与应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是一种由大量的分布式无线传感器节点组成的网络系统。
每个节点都具备感知、处理、存储和通信等能力,用于采集、传输和处理环境中的各种信息。
WSN的特点及其广泛应用使其成为了当代信息技术领域的研究热点。
一、特点1. 分布式自组织:WSN中的节点可以自组织地构建网络,无需人工干预。
节点通过相互通信和协调来共同完成任务,具备较强的自适应性和冗余容错能力。
2. 节点资源受限:WSN中的节点通常具备较小的计算、存储和能量资源。
为了降低成本和延长网络寿命,节点的硬件资源通常被设计为低功耗、低成本的微型设备。
3. 多传感器融合:WSN中的节点通常配备多种类型的传感器,如温度、湿度、光线、声音等。
通过对不同传感器数据的融合分析,可以提供更全面和准确的环境监测和信息获取。
4. 无线通信:WSN中的节点通过无线通信方式进行数据传输和网络连接。
无线通信不受地理位置限制,节点之间可以自由通信,提供了较大范围的网络覆盖。
二、应用1. 环境监测与物联网:WSN可以应用于环境监测领域,如气象、水质、土壤等。
通过部署大量节点,能够实时、精确地获取环境参数,为环境保护和资源管理提供科学依据。
2. 智能交通系统:WSN可用于智能交通系统中,通过节点部署在道路、交叉口等位置,实现车流量、车速等交通信息的实时监测和分析,并通过数据传输实现交通信号的智能控制。
3. 农业生产与精准农业:WSN可以用于农业领域,通过节点在田地中的布置,实时监测农田土壤湿度、温度以及农作物的生长情况,提供数据支持,实现农业生产的科学化和精细化管理。
4. 工业自动化与智能制造:WSN在工业自动化中的应用十分广泛,例如在工厂生产线上布置节点进行生产过程监控、设备状态检测和故障预警等,提高生产效率和质量。
5. 灾害监测与救援:WSN可以用于灾害监测和救援领域,如地震、火灾、洪水等。
无线传感器网络技术及其应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种由大量分布式传感器节点组成的网络,通过无线通信与监测环境中的物理或化学变量,并将这些数据传输到监控中心进行分析和处理。
无线传感器网络技术凭借其便捷性、灵活性和低成本的特点,在许多领域得到广泛应用。
一、无线传感器网络的组成和原理无线传感器网络由三个主要组成部分构成:传感器节点、通信模块和监控中心。
每个传感器节点都具备感知、处理和通信的能力,可以通过传感器采集环境信息,并将数据传输到监控中心。
传感器节点之间可以通过无线通信模块进行相互连接,实现数据的传输和信息的共享。
监控中心负责接收并处理传感器节点发送的数据,并做出相应响应或决策。
二、无线传感器网络的应用领域1. 环境监测:无线传感器网络可以用于环境监测,如监测空气质量、水质状况等。
通过布置传感器节点,可以实时监测环境中的物理参数,并对环境变化进行预测和分析。
2. 农业领域:无线传感器网络可以应用于农业领域,监控土壤湿度、温度、光照等参数,提供农民科学化的种植和灌溉建议,提高农作物产量和质量。
3. 工业自动化:无线传感器网络可以用于实现工业自动化监控,如机器设备状态监测、生产线运行监控等。
通过传感器节点采集关键参数,监控生产过程,减少人工干预和提高生产效率。
4. 智能交通:无线传感器网络可以应用于智能交通系统中,监测交通流量、车辆速度、道路状态等信息。
通过传感器节点之间的通信,可以实现交通信号的智能控制,提高交通系统的效率和安全性。
5. 医疗健康:无线传感器网络可以用于医疗健康领域,如监测患者的生命体征、药物剂量等信息。
通过传感器节点的实时监测,医生可以及时了解患者的状况并作出相应的治疗和护理。
三、无线传感器网络技术的挑战和发展方向1. 能源管理:由于传感器节点通常使用电池作为能源,能源管理一直是无线传感器网络技术面临的一大挑战。
未来的发展方向包括研究低功耗的通信协议、能量收集和能量转换等技术,以延长传感器节点的寿命。
分布式无线传感器网络及其应用主讲人:SvenG.Bilén教授时间:2011年5月27日(周五)14:00—17:30地点:机电学院制造楼318会议室专家简介:SvenG.Bilén教授是宾西法尼亚州立大学工程设计技术学院院长,同时也是该校空间研究项目中心首席技术官。
他于1998年在密西根大学安阿伯尔分校电子工程系获得博士学位。
目前的研究方向包括太空飞行器与等离子体的互感、太空飞行器系统、无线电通信、分布式无线传感网络、工程设计的创新、系统工程。
Bilén教授在多个学术团体任职,目前是美国电气和电子工程师协会(IEEE)高级会员,美国科学研究协会(SigmaXi会员,美国地球物理学联合会(AGU)会员,美国工程教育学会(ASEE)会员,美国航空航天学会(AIAA)高级会员、空间范围技术委员会主席,国际无线电科学理事会(URSI)会员,国际系统工程咨询委员会(INCOSE)会员。
)一、发展概述早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。
随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制器的相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。
而从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成。
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。
发达国家如美国,非常重视无线传感器网络的发展,IEEE正在努力推进无线传感器网络的应用和发展,波士顿大学(BostonUniversity)还于最近创办了传感器网络协会(SensorNetworkConsortium),期望能促进传感器联网技术开发。
美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时,更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术,《商业周刊》预测的未来四大新技术中,无线传感器网络也列入其中。
可以预计,无线传感器网络的广泛是一种必然趋势,它的出现将会给人类社会带来极大的变革。
二、无线传感器网络的定义和特点无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。
其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个分布式网络,再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。
无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者,JasonHill博士把WSN定义为:Sensing+CPU+Radio=Thousandsofpotentialapplication。
哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN定义为:WSN是由一组传感器节点以自组织的方式构成的有线或无线网络,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息,并发布给观察者。
从硬件上看,WSN节点主要由数据采集单元、数据处理单元、无线数据收发单元以及小型电池单元组成,通常尺寸很小,具有低成本、低功耗、多功能等特点;从软件上看,它借助于节点中内置传感器有效探测所处区域的温度、湿度、光强度、压力等环境参数以及待测对象的电压、电流等物理参数,并通过无线网络将探测信息传送到数据汇聚中心进行处理、分析和转发。
WSN与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。
无线传感器网络具有以下特点:1、硬件资源有限。
WSN节点采用嵌入式处理器和存储器,计算能力和存储能力十分有限。
所以,需要解决如何在有限计算能力的条件下进行协作分布式信息处理的难题。
2、电源容量有限。
为了测量真实世界的具体值,各个节点会密集地分布于待测区域内,人工补充能量的方法已经不再适用。
每个节点都要储备可供长期使用的能量,或者自己从外汲取能量(太阳能)。
当自身携带的电池的能量耗尽,往往被废弃,甚至造成网络的中断。
所以,任何WSN技术和协议的研究都要以节能为前提。
3、无中心。
在无线传感器网络中,所有节点的地位都是平等的,没有预先指定的中心,是一个对等式网络。
各节点通过分布式算法来相互协调,在无人值守的情况下,节点就能自动组织起一个测量网络。
而正因为没有中心,网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。
节点可以随时加入或离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,具有很强的抗毁性。
4、自组织。
网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施,节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
5、多跳(Multi-hop)路由。
WSN节点通信能力有限,覆盖范围只有几十到几百米,节点只能与它的邻居直接通信。
如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信,则需要通过中间节点进行路由。
WSN中的多跳路由是由普通网络节点完成的。
6、动态拓扑。
WSN是一个动态的网络,节点可以随处移动;一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障,退出网络运行;也可能由于工作的需要而被添加到网络中。
这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化,因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
7、节点数量众多,分布密集。
WSN节点数量大、分布范围广,难于维护甚至不可维护。
所以,需要解决如何提高传感器网络的软、硬件健壮性和容错性。
8、传输能力的有限性。
无线传感器网络通过无线电波进行数据传输,虽然省去了布线的烦恼,但是相对于有线网络,低带宽则成为它的天生缺陷。
同时,信号之间还存在相互干扰,信号自身也在不断地衰减,诸如此类。
不过因为单个节点传输的数据量并不算大,这个缺点还是能忍受的。
9、安全性的问题。
无线信道、有限的能量,分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。
被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。
因此,安全性在网络的设计中至关重要。
三、应用现状虽然无线传感器网络的大规模商业应用,由于技术等方面的制约还有待时日,但是最近几年,随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小,已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。
目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域:1.环境的监测和保护:随着人们对于环境问题的关注程度越来越高,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随机性的研究数据获取提供了便利,并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。
2.医疗护理:无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。
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征兆(血压、脉搏和呼吸)、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。
英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。
该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目CenterforAgingServicesTechnologies(CAST)的一个环节开发的。
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,帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。
利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理。
而且还可以减轻护理人员的负担。
英特尔主管预防性健康保险研究的董事EricDishman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”。
3.军事领域: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。
4.商业化用途:无线传感器网络还被应用于其他一些领域。
比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂等,工作人员可以通过它来实施安全监测。
也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。
尽管无线传感器技术目前仍处于初步应用阶段,但已经展示出了非凡的应用价值,相信随着相关技术的发展和推进,一定会得到更大的应用。
从应用的情况来看,北美的状况最好,在楼宇自动化、环境监控等方面,无线传感器网络已经开始大展拳脚。
四、需要解决的问题就目前的技术水平来说,让无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临着许多问题:1.网络内通信问题。
无线传感器网络内正常通信联系中,信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响,怎么安全有效的进行通信是个有待研究的问题。
2.成本问题。
在一个无线传感器网络里面,需要使用数量庞大的微型传感器,这样的话成本会制约其发展。
3.系统能量供应问题。
目前主要的解决方案有:使用高能电池;降低传感功率;此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术。
其中后两者备受关注。
4.高效的无线传感器网络结构。
无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技术,有多种形态和方式,合理的无线传感器网络可以最大限度的利用资源。
在这里面,还包括网络安全协议问题和大规模传感器网络中的节点移动性管理等诸多问题有待解决。
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。