无线传感器网络技术论文:无线传感器网络技术发展现状及趋势
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无线传感器网络技术与应用无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是近年来兴起的一种新型网络技术,它通过大规模分布在监测区域内的传感器节点,实时采集、处理并传输监测数据。
随着物联网技术的不断发展,无线传感器网络在各个领域的应用也越来越广泛。
本文将围绕无线传感器网络技术的基本原理和典型应用进行论述。
一、无线传感器网络技术的基本原理无线传感器网络由庞大数量的分布在监测区域内的传感器节点组成。
每个传感器节点都具备自主采集环境信息、处理数据并通过无线通信进行传输的能力。
传感器节点之间可以通过无线连接建立起通信网络,将采集到的数据实时传输给基站或其他节点。
无线传感器网络的技术原理主要包括传感器节点的自组织、数据采集与传输以及能源管理。
首先,传感器节点可以通过自组织和自适应的方式建立网络连接,实现动态部署和组网,灵活适应网络拓扑结构的变化。
其次,传感器节点通过感知环境并进行数据采集,将采集到的数据进行处理,并选择合适的传输方式将数据传输给其他节点或基站。
最后,考虑到传感器节点的能源有限,能源管理是无线传感器网络技术的重要方面,包括节点休眠、能量收集与节能优化等。
二、无线传感器网络的典型应用领域1. 环境监测无线传感器网络在环境监测领域的应用得到了广泛关注。
通过部署大量的传感器节点,可以实时监测空气质量、水质、温度、湿度等环境参数,以便及时发现和应对环境污染、灾害等情况。
2. 智能交通利用无线传感器网络技术可以实现智能交通系统的建设与优化。
传感器节点可以实时感知车流量、交通拥堵情况,并将这些信息传输给中心控制系统,该系统可以根据实时数据进行调度,优化交通流量,提高道路利用率,减少交通事故等。
3. 农业监测无线传感器网络可以应用于农业领域,实现对土地、作物、水资源等的实时监测和精确管理。
通过传感器节点采集农田土壤、作物生长环境以及气象等数据,农民和相关管理人员可以及时了解农业生产状况,进行科学决策,提高农业生产效益。
无线传感器网络技术及其应用无线传感器网络技术可以用于许多领域和应用,如环境监测、物流管理、智能农业、医疗健康、智能家居等。
在环境监测方面,可以通过部署多个传感器节点来实现对大气污染、水质监测、地震监测等方面的监测工作。
在物流管理方面,可以利用传感器网络实现对货物的实时定位和温湿度监测,提高物流运输的效率和安全。
在智能农业方面,可以利用传感器网络实现对土壤湿度、作物生长状况等参数的实时监测,帮助农民实现精准农业,提高农业生产的效率和质量。
在医疗健康方面,可以利用传感器网络实现对患者生命体征的实时监测和远程诊断,提高医疗服务的效率和质量。
在智能家居方面,可以利用传感器网络实现对家庭环境的实时监测和智能控制,提高家居生活的舒适性和安全性。
总的来说,无线传感器网络技术具有较高的灵活性和可扩展性,可以广泛应用于各种领域,为人们的生产生活带来便利和智能化。
随着科技的不断发展和进步,无线传感器网络技术也将在未来得到更广泛的应用和推广。
由于无线传感器网络技术的广泛应用,人们对其性能和功能要求也越来越高。
未来,随着技术的不断创新和发展,无线传感器网络技术将朝着更智能、更高效、更可靠的方向发展。
首先,随着人工智能和大数据分析技术的不断成熟和普及,无线传感器网络技术将更加注重数据处理和分析的能力。
传感器网络将能够实现对海量数据的实时采集和处理,并通过人工智能算法进行分析和挖掘,从而提供更加精确和有用的信息。
这将帮助用户更好地理解环境的变化,做出更科学的决策。
其次,随着物联网技术的发展和应用,无线传感器网络将更加注重互联互通的能力。
传感器节点之间能够更加智能地协同工作,实现信息的共享和互相协助,从而提高整个网络的效率和性能。
例如,在智能家居领域,各类智能设备如智能门锁、智能灯具、智能家电等可以通过无线传感器网络实现互联互通,通过数据交换实现智能化的控制和管理。
第三,随着能源技术的进步,无线传感器网络将更加注重节能和低功耗。
无线传感器网络国内外研究现状1 无线传感器网络简介 (1)2 无线传感器网络的国外研究现状 (2)3 无线传感器网络的国内研究现状 (3)1 无线传感器网络简介随着传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半导体与微机电系统制造技术的飞速发展,具有感知、计算存储和通信能力的微型传感器应用于军事、工业、农业和宇航各领域。
无线网络传感器是集传感器执行器、控制器和通信装置于一体, 集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身的资源(计算、存储和能源)受限的嵌入式设备。
由这些微型传感器构成的无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息, 并对这些信息进行处理, 传送给需要这些信息的用户。
无线传感器网络(WSN)是由大量的具有通信和计算能力的微小传感器节点,以无线的方式连接构成的自治测控网络。
一种普遍被接受的无线传感器网络的定义为:大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络,其中节点是同构的,成本较低、体积较小,大部分节点不移动,被随意散布在工作区域,要求网络系统有尽可能长的工作时间。
一个典型的无线传感器网络的系统架构包括分布式无线传感器节点(群) 、接收发送器汇聚节点、互联网或通信卫星和任务管理节点等。
无线传感器网络具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点。
从21世纪开始,无线传感器网络成为多学科交叉前沿研究热点,引起了世界各国的极大关注。
WSN由具有传感器模块、数据处理模块、交换路由模块和无线通信模块等大量传感器节点,通过交换传输组成多跳的自组织、自学习无线通信网络系统,把感知对象的信息发送给控制者。
WSN已成为一种全新的信息获取、处理、传输和控制系统,并在军事、工业、商业、医疗、灾害预报等领域有着广阔应用前景。
WSN经历了从智能传感器、无线智能传感器到无线传感器网络的3个发展阶段。
智能传感器将计算能力嵌入到传感器中,使传感器节点不仅具有据采集能力,而且具有信息处理能力。
现代传感器技术论文传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,下面是小编精心推荐的现代传感器技术论文,希望你能有所感触!现代传感器技术论文篇一无线传感器网络安全技术摘要:无线传感器网络作为一种相对较新的网络技术,能在许多方面发挥出自己的独特作用,但因为对技术基础的要求非常高,所以长期以来其应用领域一直被局限在军事上。
近些年来,随着技术的进步,这种网络技术的应用领域逐渐拓展,在多个民用领域也得到了一定的普及。
文章以无线传感器网络的概念特征和应用特征为基础,分析了该网络在安全技术方面的常见问题,并提出了目前主要的5种安全防护措施,希望有助于相关研究运用的进一步发展。
关键词:无线传感器网络;安全技术;技术应用无线传感器网络的民用化进程近些年来显著加快,其应用安全问题也越来越为人们所关注。
但从现状来看,相关安全技术的实际应用并不理想,以目前对无线传感器网络应用较多的医疗领域为例,网络滞涩现象非常严重,物理损坏率很高,实际运作的可用网络空间与节点往往不足50%,安全问题导致了应用能效的极大下降。
因此文章将针对这种特殊网络的常见安全技术问题加以分析并探析其安全技术的发展方向。
1无线传感器网络概述无线传感器网络是一种以大量的外部传感器作为末梢的分布传感网络,这些传感器可以以无线的方式进行外部通信。
由于网络灵活性非常高,而且三次元涵盖面极广,所以被认为在军事上有很大的发展潜力,近些年来更进一步进行了大量的民用应用研究。
但民间的技术力毕竟与军方有一定的差距,所以无线传感器网络在民用领域的应用推广面临了一系列的困难,安全技术问题正是其中一例。
2无线传感器网络在安全上的技术问题2.1安全机制缺失问题虽然无线传感器网络近些年的民用发展很快,但从总体水平来看仍远不及普通网络,在诸多方面都存在着一定的局限性,比如后文将要说明的节点能量、通信稳定性等。
在这种情况下,很难系统性地构建完整的安全防护机制,因此目前的安全措施大多是分散的、阶段性的,只针对无线传感器网络中的个别节点,所以不仅漏洞很多,而且有效性也难以保障,安全隐患扩散的几率相当高。
无线传感器网络技术的应用一、无线传感器网络概述无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由无线传感器节点组成的自组织且具有大规模分布性的网络系统。
其节点可以用于感知环境或者采集数据,通过网络将数据传回中心节点,实现环境监测、数据采集、控制等功能。
二、无线传感器网络技术的应用1. 环境监测随着城市化进程的加快以及空气、水质污染的严重性日益加剧,无线传感器网络技术可以用于环境监测。
比如,在城市的公园、广场等场所布置一些传感器节点,实时监测空气中的PM2.5、CO2等污染物,通过网络将数据传回中心节点,及时预警、保护市民健康。
2. 智能家居无线传感器网络技术可以应用于智能家居领域。
我们可以通过人体传感器节点将家中人员的行动轨迹、起居习惯等数据采集下来,作为智能设备的参考,从而实现智能应用的更加个性化和高效化。
3. 工业自动化无线传感器网络技术可以用于工业自动化控制中,通过感知原材料供应、生产设备状态等信息,及时处理数据,调整生产流程,提高生产效能,降低生产成本。
4. 农业领域无线传感器网络技术可以应用于农业领域,实现精准农业。
如在田地中布置传感器节点,感知土地植被的生长情况、温湿度等信息,通过数据分析,实现精准灌溉、肥料施用,提高农业生产效益。
5. 物联网无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一,可以用于个人消费设备、智能家居、工业控制、领域监测等。
各种设备通过传感器节点实现信息的采集与传输,实现设备之间的互联互通,提高人们的生活品质和工业生产效能。
三、无线传感器网络技术的优势1. 低成本无线传感器节点的成本较低,可以降低网络整体成本,提高应用范围和普及度。
2. 系统灵活由于无线传感器节点的低成本和小规模,可以很容易地增加或减少节点的数量,实现对系统的灵活控制与管理。
3. 能源自主由于传感器节点体积小,通常适用的电池也比较小,可以通过能量自主技术和能源高效利用技术,实现长时间运行,避免了频繁更换电池的繁琐操作。
无线传感器网络国内外研究现状摘要:无线传感器网络(WSN综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS嵌入式计算技术.分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息.具有十分广阔的应用前景,成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。
本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成,分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。
进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。
最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。
关键词:无线传感器网络节点MAC层路由协议跨层设计Abstract: Wireless sensor network (WSN is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wihthe existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article.Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design一、概述随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS以及相关的接口、信号处现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网络引起了人们的极大关注。
无线传感器网络与物联网技术无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)和物联网(Internet of Things,IoT)是现代科技领域中的热门技术。
它们都能够将传感器与互联网连接起来,实现信息的实时监测和远程控制。
本文将详细探讨无线传感器网络和物联网技术的特点、应用以及未来发展方向等方面。
一、无线传感器网络的特点(300字)无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的网络,这些节点能够实时采集和传输环境数据。
它具有以下特点:1. 分布式系统:无线传感器网络中的传感器节点分布广泛,可以覆盖较大的区域。
2. 自组织性:传感器节点能够根据网络的需求自行组织成网络,无需外部干预。
3. 节能性:传感器节点通过休眠和节能技术,可以最大限度地延长电池寿命。
4. 自适应性:传感器节点能够根据网络的变化进行自适应调整,保证数据的可靠传输。
二、物联网技术的特点(300字)物联网是将传感器和互联网技术结合起来,实现物理世界和虚拟世界的连接。
它具有以下特点:1. 多样性:物联网可以连接各种不同类型的物体,如家电、车辆、工业设备等,实现信息的共享和交互。
2. 实时性:物联网能够实时采集和传输数据,实现对物体的实时监测和控制。
3. 智能化:物联网可以通过数据分析和人工智能算法,实现对物体的智能化管理和优化控制。
4. 安全性:物联网需要确保数据的安全传输和隐私保护,以防止恶意攻击和数据泄露。
三、无线传感器网络和物联网的应用(500字)无线传感器网络和物联网技术在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个典型的应用领域:1. 环境监测:无线传感器网络可以用于实时监测环境中的温度、湿度、水质等指标,帮助环境保护和灾害预警。
2. 智能农业:利用无线传感器网络和物联网技术,可以实时监测农田中的土壤湿度、气象条件等,帮助农民合理管理农作物。
3. 智能交通:通过在道路上布置传感器节点,无线传感器网络可以实时监测交通流量、路况等信息,帮助交通管理部门优化交通信号控制。
无线传感网络在电力系统中的应用随着科技的迅猛发展,特别是在信息技术和通信技术的进步下,无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSN)逐渐成为各个领域的重要组成部分。
电力系统作为现代社会的基础设施,对高效、安全的管理有着迫切的需求。
无线传感网络以其灵活性、适应性和低成本等优势,正在电力系统中发挥着日益重要的作用。
本篇文章将详细探讨无线传感网络在电力系统中的应用现状、关键技术以及未来发展方向。
无线传感网络概述无线传感网络是由大量相互连接的传感器节点组成的网络,这些节点能够监测环境变化并通过无线通信将数据传送到中心处理单元。
WSN具有自组织、自适应、低功耗等特性,这使得它在不同的应用场景中表现出了较好的灵活性和稳定性。
在电力系统中,WSN可以用于监测设备状态、采集环境信息、优化资源配置等,提高了系统的可视化和智能化水平。
电力系统面临的挑战随着电力需求的持续增长,传统电力系统面临诸多挑战,包括但不限于:设备老化:许多电力设施运行多年,导致故障率上升。
供需不平衡:由于可再生能源的大量接入,发电与用电之间的平衡变得困难。
环境问题:对环境友好的能源管理需求不断上升。
安全隐患:电力基础设施是国家关键基础设施,安全风险不可忽视。
因此,亟需引入高效的新技术来解决上述问题,而无线传感网络正是应对这些挑战的重要手段。
无线传感网络在电力系统中的主要应用设备状态监测无线传感网络能够实时监测电力设备的状态,如变压器、开关柜、电缆等。
通过布置无线传感器,可以采集温度、振动、湿度等参数,并将这些数据实时发送到数据中心。
利用数据分析技术,可以及时识别出潜在故障,从而避免重大事故。
例如,在变压器监测中,通过安装温度与气体传感器,有助于判断变压器内部的绝缘状态和故障类型。
在接收到异常数据时,可以及时进行检修,确保设备安全可靠运行。
环境监测电力系统对环境因素极为敏感,如气温、湿度、风速等都可能影响供电质量与稳定性。
海南大学无线传感器网络论文题目:无线传感器网络技术在智能农业中的应用学院:信息学院专业:姓名:导师姓名:无线传感器网络技术在智能农业中的应用前言] 无线传感器网络技术是一门深奥但是具有趣味的学科。
在这个日新月异的时代,无数高尖端的技术被人们发明并推广出来。
无线传感器网络技术就是这么一门具有时代特色的新兴技术。
经过这一学期的学习,无线传感器网络技术终于露出了庐山一角。
中国是个古老而人口众多的国家,要养活这13亿人口就要依仗农业生产。
于是,如何提高农业生产效率,科学地进行农业生产及管理就显得尤为重要。
在这里我将对无线传感器网络技术在智能农业中的作用作下介绍。
一、什么是传感器网络?无线传感器网络是一种无中心节点的全分布系统。
通过随机投放的方式,众多传感器节点被密集部署于监控区域。
这些传感器节点集成有传感器、数据处理单元、通信模块和能源单元,它们通过无线信道相连,自组织地构成网络系统。
其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被监测对象的信息并发送给观察者。
无线传感器网络集传感器技术、微机电系统(MEMS) 技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体。
二、无线传感器网络改变传统农业在传统农业中,人们获取农田信息的方式都很有限,主要是通过人工测量,获取过程需要消耗大量的人力,而通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响,获取精确的作物环境和作物信息。
这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式, 从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备,迅速提高生产力。
三、三、无线传感器网络在农业中的具体应用1. 无线传感器网络应用于温室环境信息采集和控制。
在温室环境里单个温室即可成为无线传感器网络一个测量控制区,采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点(风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构) 构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、pH 值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件,同时将生物信息获取方法应用于无线传感器节点,为温室精准调控提供科学依据。
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。
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。
无线传感器网络中基于降低能耗的路由协议摘要:传感器节点的能量有限性,使得无线传感器网络中的路由设计成为一个具有挑战性的问题。
本文指出传感器节点主要能量消耗原因,并介绍了为降低能量消耗的基于功率控制的机会路由协议和基于能量迭代的非均匀分簇路由算法两种方法。
关键词:无线传感器网络机会路由非均匀分簇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。
无线传感器网络主要有采集、处理和传输三种功能,通常由传感模块、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统组成,具有自组织性、以数据为中心、应用相关性、动态性、网络规模大和可靠性的特点[1]。
无线传感器网络的发展得益于微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。
无线传感器网络它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器,传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时,存在电源能量、通信能力、计算和存储能力等方面的限制和约束,其中最突出的约束就是电源能量带来的约束。
传感器节点体积小、通常携带能量有限的电池;数量多、分布广,且部署区域环境复杂。
以上种种原因导致传感器节点通过人工更换电池来补充能源是不现实的。
因此在无线传感器网络的研究中,能效问题一直是热点问题。
传感器节点的状态包括活动状态、侦听状态和睡眠状态。
进入活动状态,节点需要执行处理、感知和通信三种任务,感知单元、处理单元和通信单元上电,传感器节点开始正常工作。
侦听状态是传感器节点被布设后的初始状态,此时仅通信单元处于上电模式,感知和处理单元都被关闭,直到从簇头接收到消息,才会转换为其他状态。
在睡眠状态中,不执行任何任务,传感器节点会关闭大部分功能单元,只有传感器的传输模块处于上电状态,以便对接收到的报文及时做出响应[2]。
单位时间内节点三种状态消耗的能量依次减少,活动状态消耗能量最多,睡眠状态消耗能量最少。
无线传感器网络(WSN)的发展及其在智能家居中的前景摘要:随着时代的发展,无线传感器网络技术也在不断地发展,目前已经极大地提高了生产便利性,在各式各样的行业被广泛应用。
当下,无线传感器系统已然是一种重要的技术手段。
未来,无线传感器系统的开发也将会大幅度促进智能家居的开发。
关键词:无线传感器网络,缺陷,智能家居,发展1 无线传感器网络的发展历史随着时代的飞速发展,许多便利的科学技术在人们的生活中飞速普及,其对人们的生活的影响导致人们的生活手段和习惯都产生了显著变化。
在大量技术飞快普及的同时,人们也开始追求更加简洁化的操作、便利化的生活。
网络对人类的生存方式的重要影响会不断在未来的各个方面显示它的作用,而无线传感器网络科技便被看做是网络由虚幻向真实物理社会世界的一个延续。
它继承了传统传感器工艺技术、微机系统技术、无线通信技术以及分布式数据处理技术,把逻辑上的大数据分析世界纳入到物理学世界[1]。
可以说,互联网改变了民众之间的交互手段,而无线传感器网络则在人与自然交互的方面做出了变革。
无线传感器网络,是指一种由总量巨大的感应器节点利用无线通信方法,自然的互相排列结合而组成的网络系统类型。
其技术领域已经由最初时候着重的节点设计、网络协议设计发展到了智能群体的研发过程,并成为了一种新奇的热点科技。
2 无线传感器网络的应用方面无线传感器系统主要完成信息搜罗、管理与传送的三项职能,而这三项职能又正好对标于现代的信息中,被称之为三种基础信息的感应器科技、计算机和网络通信技术三领域。
无线传感器网络恰是这三个方面的综合体,确实组成一种不太受外界影响的现代网络系统。
在无线网络传感器中,负责数据搜罗的单位向来都是先搜罗所监测范围内的一些数值然后再对其加以换算,包括大气压力、光照强度和周围空气的温湿度等;如果负责电能供给的单位需要减少传感器节点所占用的空间面积时,它就会倾向微型电池的结构型式;负责信息处理的单位,便经常负责每个节点之间的路由协议和管理任务,还有一些定位设备等;而负责数据的单元集中,以无线通信和交流信息还有发出接收部分收集于此的数据类信息为主。
目录内容摘要 (1)关键词 (1)1、微型化 (1)1.1 微型传感器研发现状 (1)1.2 微型传感器应用现状 (2)2、智能化 (2)2.1 智能化传感器的特点 (2)2.2 智能化传感器的发展与应用现状 (3)3、多功能传感器 (4)3.1 多功能传感器的执行规则和结构模式 (4)3.2 多功能传感器的研制与应用现状 (4)4、无线网络化 (6)4.1 传感器网络 (6)4.2 传感器网络研究热点问题和关键技术 (7)4.3 传感器网络的应用研究 (7)5、结束语 (8)参考文献 (8)全文共8页6407字浅谈传感器的现状以及发展趋势摘要:在信息化社会,几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。
生活在信息时代的人们,绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理息息相关。
分析当前信息与技术发展状态,20世纪的先进传感器必须具备小型化、智能化、多功能化和网络化等优良特征。
关键词:微型化;智能化;多功能1、微型化为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快等特点。
1.1 微型传感器研发现状目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。
对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。
无线传感器网络技术的应用与发展无线传感器网络技术是一种以传感器为节点、通过无线通信进行数据传输、自组织、自适应的分布式网络,广泛应用于环境监测、智能交通、安防监控、医疗健康、智慧城市等领域。
该技术具有低功耗、低成本、灵活性高、可扩展性强等特点,已成为国家信息化建设的重要组成部分。
一、无线传感器网络技术在环境监测领域的应用随着环境问题的日益突出,如何有效监测和控制环境污染已成为全球关注的焦点。
无线传感器网络技术可以实现对空气、水质、土壤等环境参数的实时监测和数据传输,为环保部门提供精准可靠的监测数据。
同时,该技术还可以实现对噪声、光照、温度、湿度等环境参数的智能感知,并根据数据进行分析和调控,提高环境质量和生态保护水平。
二、无线传感器网络技术在智能交通领域的应用随着城市化进程的不断加快,交通拥堵和交通安全问题也越来越突出。
无线传感器网络技术可以实现对车辆和行人行为的实时监测和数据传输,为道路监管部门提供精准可靠的交通数据。
同时,该技术还可以实现对路面状况、交通信号灯、车流密度等交通参数的智能感知,并根据数据进行分析和调控,提高交通流畅度和交通安全水平。
三、无线传感器网络技术在安防监控领域的应用随着社会治安形势的日益严峻,人们对安防监控的需求也越来越强烈。
无线传感器网络技术可以实现对人员和物体的实时监测和数据传输,为公安等部门提供精准可靠的监控数据。
同时,该技术还可以实现对火灾、煤气泄漏等异常事件的智能感知,并根据数据进行分析和预警,提高安防监控水平和应急响应能力。
四、无线传感器网络技术在医疗健康领域的应用随着人口老龄化的加剧和慢性病的不断增多,医疗健康成为社会关注的重点。
无线传感器网络技术可以实现对患者身体健康状况的实时监测和数据传输,为医疗部门提供精准可靠的医疗数据。
同时,该技术还可以实现对患者睡眠质量、饮食状况、日常活动量等健康参数的智能感知,并根据数据进行分析和调控,提高医疗健康水平和疾病预防能力。
科技创新TECHN ICAL INNOVATION047无线传感器网络技术在物联网中的应用及其发展趋势秦洪浪陕西工业职业技术学院航空工程学院,陕西 咸阳 712000摘要:现阶段,互联网技术与感知技术飞速发展,物联网技术应运而生,未来物联网将给人们的生活带来很大影响。
无线传感器网络技术是物联网技术中的关键内容。
本文重点研究无线传感器网络技术与物联网的概念,分析了物联网环境下无线传感器网络关键技术,详细阐述了无线传感器网络技术在物联网中的具体应用,并对物联网环境下无线传感器网络技术的发展趋势进行了进一步探讨,希望为相关工作者提供理论参考,进而推动物联网的发展。
关键词:无线传感器网络;物联网;具体应用;网络技术中图分类号:TN923 文献标识码:A互联网时代,物联网的应用极大地改善了人们的生活。
无线传感器网络技术作为物联网感知层收集信息的关键技术,被广泛应用于农业、居家、交通、军事等领域[1]。
物联网感知层最关键的技术就是无线传感器网络技术,它是物联网技术发展的基石。
1 对无线传感器网络技术和物联网的理解1.1 对无线传感器网络的理解无线传感器网络涉及传感器技术、嵌入式芯片技术、无线网络技术等,通过许多微型传感器来有效感知外部环境,进而采集、分析和处理数据。
它最大的特征是感知,传感器是其主要的工具。
无线传感器网络技术已被很多国家运用,且应用范围在逐渐扩大,预计在未来的城市规划、环境监测等方面会发挥更大的作用。
无线传感器网络由以下三部分结构组成。
(1)传感器节点。
该节点数量巨大,将这些不同的传感器节点串联起来,就构成传感器网络。
(2)汇集节点。
该节点主要汇集由传感器节点采集到的信息,实现各项信息的归纳汇总。
(3)管理节点。
该节点收集汇集节点汇总的信息,工作人员可根据管理节点收集的数据进行分析。
课题项目:陕西工业职业技术学院课题,立体车库中车辆横搬小车的研究与设计(ZK18-12)。
作者简介:秦洪浪(1981- ),女,硕士,讲师,研究方向:机电控制。
无线传感器网络作为一项新兴的信息采集技术正日趋成熟,随着硬件成本的进一步降低,其巨大的应用前景正逐渐体现。
介绍了现场总线湿度测量系统、数字式湿度测量系统和短距离无线多点湿度测量系统三种系统,并对比系统之间的优缺点。
本文采用低电压、低功耗的湿度传感器设计一种湿度信息采集的无线传感器网络节点。
将湿度传感模块和数据发送模块都放在一个单片机上,这样可以节省系统开发维护成本。
设计节点和组网的时候,节点只负责短距离传输数据,通过多跳的方式,将数据发送到基站上。
这样设计可以节省节点能源消耗,增加大规模数据传输距离,提升系统的应用范围。
基于WSN湿度采集节点,采集完数据后,传输到基站上,保证数据的可靠性和实时性。
再由节点以多跳的方式把数据传输到基站上,由基站统一传送,大大提高了数据的传输距离。
其可支持节点数,大大超越了现有系统所支持的节点数,支持节点的增加和删除,并且自动形成网络拓扑结构,不需要人为的干预。
虽然或多或少的会受环境所影响,但是通过实时监控节点状态和WSN所特有的可扩展性,可以第一时间检测出无效节点,可以减少损失。
对远程数据采集和传感器网络组网方案进行了研究和选择,并根据系统应用的要求,提出了层次型的体系结构,无线湿度测量系统的三种层次结构为PC机及监控软件构成的监控中心;由中心控制节点构成的传感器主网和由传感器节点、中继节点、路由节点构成的传感器子网。
关键词:无线传感器网络湿度采集路由协议监控系统A STUDY AND DESIGN OF HUMIDITY MEASURINGSYSTEM BASED ON WSNABSTRACTWireless sensor networks as a new information collection technology is becoming more mature, with a further reduction of hardware cost, and its greatprospect is gradually reflected. Describes the field bus and humidity measurementsystem, digital humidity measurement system and the short-range wireless multi-pointhumidity measurement system of three systems, and compare the advantages anddisadvantages between the systems. This low-voltage, low power humidity sensor andhumidity information to design a wireless sensor network node collection. Thehumidity sensor module and data transmission modules are on a single chip, so thatsaves system development and maintenance costs. When the nodes and networkdesign, node is only responsible for short-distance transmission of data, throughmulti-hop manner, to send data to the base station. This design can save node energyconsumption, increased large-scale data transmission distance and enhance systemapplications.Moisture collecting on WSN nodes, collecting complete data, transmitted to the base station to ensure data reliability and real-time. Then the node multi-hop way tothe data to the base station by base station to send a unified, greatly improving thedata transmission distance. The number of nodes can support, well beyond theexisting number of nodes supported by the system to support add ing and remov ingnodes, and automatically form a network topology, without human intervention.Although more or less be influenced by the environment, but through real-timemonitoring WSN node status and unique scalability, can be the first time to detectinvalid nodes, can reduce the losses.Remote data acquisition and sensor network research and networking program choices and requirements of the application of the system proposed hierarchicalarchitecture, wireless humidity measurement system, the hierarchy of the threemonitoring software for the PC, and composition of the monitoring center, by thecentral control node and the main network of sensors constituted by the sensor nodes,relay nodes, the routing nodes of the sensor subnets.KEY WORDS:WSN; humidity acquisition;route protocol; monitoring system无线传感器网络技术的迅速发展引起了全世界范围的广泛关注。
无线传感器网络技术论文:无线传感器网络技术发展现状及趋势
摘要:无线传感器网络是多学科融合的结果,其应用领域广泛,应用前景无限,受到政府、学术界和工业界越来越广泛的重视。介绍了无线传感器网络的基本概念及其应用结构和体系结构,总结了无线传感器网络的特点,简要介绍当前无线传感器网络技术研究热点的最新进展,并对无线传感器网络及其技术的发展趋势进行了论述。 关键字:无线传感器网络 网络体系结构 网络协议 中图分类号:TP393文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)05-0139-02 无线传感器网络是传感器技术、通信技术和计算机技术发展的产物,它将信息采集、传输和处理集于一体,实现了传感器、通信和计算机等技术的融合[1]。无线传感器网络正逐渐成为现代信息技术中的一个热门的研究领域,受到广泛关注。美国的“Business Week”曾在 1999年预测无线传感器网络将成为2l世纪最有影响力的2l项技术之一[2]。 1、无线传感器网络的概念及其演化历程 无线传感器网络(WSN)是由部署在检测区域内大量的传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络 系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者作进一步处理和应用,实现了物理世界、计算世界以及类社会三元世界的连通。一个WSN主要包括传感器节点、无线传感器网络、远程通信网、管理中心、用户等元素。WSN经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。 [3] 2、无线传感器网络技术研究现状 无线传感器网络技术是多学科交叉的研究领域,因而包含众多研究方向,目前的研究主要集中在如下几方面: 2.1 MAC协议的研究 MAC协议解决无线传感器网络中的通信冲突问题,控制无线通信模块的运行,MAC层的运行效率直接反应整个网络的能量效率, MAC协议成为WSN最为活跃的研究热点。MAC协议一般采用“侦听/休眠”交替的信道侦听机制,以减少空闲侦听,节约能耗。根据协议中为减少数据碰撞和串音现象而采用的不同方法,可以将MAC协议分为三类:(1)利用时分复用(TDMA)的方式为各节点分配独立固定的信道;(2)通过频分复用(FDMA)或者码分复用(CDMA)的方式,实现无冲突的强制信道分配;(3)通过竞争机制,保证节点随机使用信道并且不受其他节点的干扰。[4] 在MAC协议研究中,Ye.W等提出了WSN最经典的基 于睡眠的MAC协议——S-MAC[5]。 Ahn G-S等研究了在最后两跳内采用时分复用方式缓解由最后两跳冲突引入的“漏斗”效应[6]。Rajendran V等研究了WSN中无竞争访问的高能效方法[7]。Zhai H和Kim Y等则研究了基于多射频、多信道的MAC协议[8、9]。 Zhu H等研究了适应链路特性的多链路MAC控制机制[10]。美国电气电子工程师学会(IEEE)制定了主要用于传感器网络中的EEE802.15.4标准,它定义了协议栈中的MAC层和物理层,为廉价设备提供了一种极低复杂度、成本和功耗、低数据率的无线互联标准[11]。 2.2 路由协议的研究 路由协议负责将数据分组,从源节点通过网络转发到目的节点。它主要包括对数据进行编码、寻找源节点和目的节点间的优化路径、将数据分组沿着优化路径正确转发等功能。 近几年,对传感器网络的路由协议和设计方法的研究不断深入,Gandham S等利用图论中流量优化的方法为采样数据报选择路由[12];Rugin R等将MAC层和路由层协议捆绑,用跨层优化技术来进一步节省路由功耗[13];Wang X等设计的路由能对随机部署的传感器网络进行自适应调整网络拓扑,并让冗余节点经常处于睡眠状态[14];戴世瑾,李乐民提出一种能够根据节点状态自主竞争簇首的分布式高效节 能的无线传感器网络数据收集和路由协议HEEDC[15];李凌晶等提出能量有效的可信路由协议(EERRP),它采用一种能量均衡策略,使网络中的能量均衡消耗,将网络生命周期最大化。同时,EERRP引入了信誉评价机制,通过节点在数据传输过程中对其它节点行为的监测以及信誉传播,使数据在通信过程中能够尽可能地避开问题节点到达目的节点,达到可信数据传输的目的[16]。 2.3 定位技术 只有结合位置信息,传感器获取的数据才有实际意义。传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置或区域发生了特定事件”,实现对外部目标的定位和追踪。了解传感器节点位置信息可以提高路由效率,可以使WSN系统智能地选择一些特定的节点来完成任务,从而大大降低整个系统的能耗,提高系统的存活时间。 目前主要的定位算法主要有:SPA( self positioning algorithm)相对定位算法、凸规划定位算法、DV-Hop 定位算法、DV-distance 定位算法、Euclidean 定位算法、DV-coordinate 定位算法、DV-Bearing 和DV-Radial 定位算法等。 2.4 拓扑结构与拓扑控制 无线传感器网络的拓扑结构是指它采用什么样的网络 结构来组织节点。根据是否有基础设施支持、是否有移动终端参与、汇报频度与延迟等应用需求,主要有以下几种拓扑结构: (1)扁平结构。该结构中的所有节点的角色相同,通过相互协作完成数据的交流和汇聚。最经典的定向扩散路由(Direct Diffusion)研究的就是这种网络结构。 (2)基于分簇的层次型结构。节点分为普通传感节点和用于数据汇聚的簇头节点,传感节点将数据先发送到簇头节点,然后南簇头节点汇聚到后台。簇头节点需要完成更多的工作、消耗更多的能量。 (3)网状网(Mesh)结构。在传感器节点形成的网络上增加一层同定无线网络,来收集传感节点数据,另一方面实现节点之间的信息通信,以及网内融合处理。Akyildiz L F等总结了无线Mesh网络的应用模式。 (4)移动汇聚结构。在这种结构中,使用移动终端收集目标区域的传感数据,并转发到后端服务器。移动汇聚可以提高网络的容量,但数据的传递延迟与移动汇聚节点的轨迹相关。如何控制移动终端轨迹和速率是该模式研究的重要目标。Kim等 提出的SEAD分发协议就是针对这种组网模式。Kim.H和Bi.Y等研究了该种结构。 (5) 机会通信模式。该结构中的传感节点全部为移动节 点,它们通过与固定的Mesh网络进行数据通信(移动产生的通信机会)。 组网模式决定了网络的总体拓扑结构,但为了实现WSN网络的低能耗运行,还需要对节点连接关系的时变规律进行细粒度控制,以实现网络的连通(实时连通或者机会连通)的同时保证信息的能量高效、可靠的传输。 Kumar S等研究了在睡眠唤醒进行能耗控制的网络中实现k 连通的条件[17]。Chen A等研究了栅栏(边界)防护应用中的拓扑覆盖问题[18]。Li X则通过图理论研究无线网络的拓扑控制算法[19]。Wang X、Ye F、Schurgers C和Lu G等学者研究了如何利用连通的骨干网络减少网络活动开销,延长网络生命周期问题[20]。 2.5 能量管理 节能是无线传感器网络能量管理的重点,它几乎贯穿无线传感器网络发展的各个方面。目前,主要从传感器节点的结构设计和节点休眠与工作管理、MAC协议和路由协议设计、数据处理、节点定位、时间同步都等方面统筹处理无线传感器网络节能问题。如文献[15]、[16]设计了带有能量控制的路由算法和数据收集算法,以节省资源,从而延长网络寿命。 无线传感器网络技术及其支撑技术很多,研究热点也很多,如网络安全问题、时间同步问题、数据管理和信息融合等,许多研究者已对此做了相关研究。 3、无线传感器网络技术的发展趋势 多年来经过不同领域研究人员的演绎,WSN技术在军事领域、精细农业、安全监控、环保监测、建筑领域、医疗监护、工业监控、智能交通、物流管理、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和展示。无线传感器网络的深入应用,以下方面将是无线传感器网络领域的研究热点。 (1)仿真平台:目前存在的许多WNS仿真平台,都具有某些使用的局限性。因此标准仿真技术与工具的研究是WNS领域中的研究热点之一。 (2)传感器节点的研发:在不同应用领域,传感器节点类型不同。研发新型、成本低、功耗低的传感器节点是无线传感器网络技术发展中的一项重要事宜。 (3)节点定位算法及其评价模型:目前已有许多定位算法,进一步的定位算法研究主要针对如何利用少数信标节点提供的位置信息和其它节点的通信之间的约束进行低成本、高精度地估算未知节点,尤其是移动节点的位置。 (4)跨层设计:跨层设计的目标能够实现逻辑上不相邻的协议层之间的设计互动与性能平衡,使无线传感器网络的能量管理、低功耗设计等达到更优。 (5)网络融合研究:具有数据采集、预处理和传输功能的无线传感器网络只有与现有互联网、移动通信网等的融合,才能够使其得以借助这两种传统网络传递信息,才能利用传感信息实现应用的创新。 (6)无线传感器网络在成熟产业中的应用研究:努力与现有系统进行无缝连接是无线传感器网络技术持续发展的重要基石,是无线传感器网络进一步产业化、市场化的关键。 4、结语 无线传感器网络及其技术方兴未艾,要想让其更好为社会和人们的生活服务,不仅需要研究人员开展广泛的应用系统研究,更需要政府的引导、企业的积极参与。无线传感器网络及其技术从机制研究、系统研发,到应用示范试点,正在逐渐走向成熟。为了让无线传感器网络更快地进入应用产业,在努力突破WSN关键技术的同时,还要更多地将目标转向改善成熟产业中对自动化监测、检验和管理等的应用需求,努力做到与这些系统的无缝连接。