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浅谈无线传感器网络的应用与发展

摘要:本文简述了无线传感器网络的概念、组成及特点，并

结合其特点介绍了无线传感器网络在各行各业普遍的应用价值和未

来发展前景和目前存在的技术问题。

关键词:无线传感器网络；组成；应用；发展

科技发展的脚步愈来愈快，人类已经置身于信息时期。而作

为信息获取最重要和最大体的技术——传感器技术，也取得了极大的

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（WSN,wirelesssensornetworks）

综合了传感器技术、嵌人式计算技术、散布式信息处置技术和通信技

术，能够协作地实时监测、感知和收集网络散布区域内的各类环境或

监测对象的信息，并对这些信息进行处置，取得详尽而准确的信息，

传送到需要这些信息的用户。

由于WSN的庞大应用价值，它已经引发了世界许多国家的

军事部门、工业界和学术界的普遍关注，被普遍地应用于军事，工业

进程控制、国家安全、环境监测等领域。

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代

网络及无线通信技术、散布式信息处置技术等多种领域，是当前计算

机网络研究的热点。

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、连接传感控制器而组成传感器网络雏形，咱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置能力，并通过与传感控制器的相

联，组成了有信息综合和处置能力的传感器网络，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，并利用无

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，具有超级普遍的应

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，超级重视无线传感器网络的发展，IEEE

正在尽力推动无线传感器网络的应用和发展，波士顿大学（Boston

University）还于最近开办了传感器网络协会（SensorNetwork

Consortium），期望能增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。可以估计，无线传感器网络的普遍是一种必然趋势，

它的出现将会给人类社会带来极大的变革。

二、无线传感器网络的概念和特点

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据散布网络

和控制管理中心三部份组成的。其主要组成部份是集成有传感器、数

据处置单元和通信模块的节点,各节点通过协议自组成一个散布式网

络,再将收集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处置中心。

无线传感器网络操作系统Tiny0S141的研制者，JasonHill博士把WSN

概念为：

Sensing＋CPU＋Radio＝Thousandsofpotentialapplication

哈尔滨工业大学的李建中教授将WSN概念为：WSN是由一

组传感器节点以自组织的方式组成的有线或无线网络，其目的是协作

地感知、收集和处置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节点主要由数据收集单元、数据处置

单元、无线数据收发单元和小型电池单元组成，通常尺寸很小，具有

低本钱、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、压力等环境参数和

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置、分析和转发。

WSN与传统传感器和测控系统相较具有明显的优势。它采

用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆本钱，在传感器节

点端即归并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处置和网络通信功