物聯(lián)網(wǎng)技術：無線傳感器及無線傳感節(jié)點應用

        傳感器信息獲取技術已經(jīng)從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，并將會帶來一場信息革命。無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSensorNetwork）綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術，能夠協(xié)同地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡方式傳送給觀察者。傳感器網(wǎng)絡的應用前景十分廣闊，在軍事、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測，醫(yī)療護理、搶險救災、危險區(qū)域遠程控制以及智能家居等領域都有潛在的使用價值，已經(jīng)引起了許多國家學術界和工業(yè)界的高度重視。

        發(fā)展歷程

        早在上世紀70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡。隨著相關學科的的不斷發(fā)展和進步，傳感器網(wǎng)絡同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡，這是第二代傳感器網(wǎng)絡。而從上世紀末開始，現(xiàn)場總線技術開始應用于傳感器網(wǎng)絡，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，無線傳感器網(wǎng)絡逐漸形成。

        無線傳感器網(wǎng)絡是新一代的傳感器網(wǎng)絡，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用，將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領域帶來深遠影響。發(fā)達國家如美國，非常重視無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，IEEE正在努力推進無線傳感器網(wǎng)絡的應用和發(fā)展，波士頓大學(BostonUnversity)還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡協(xié)會(SensorNetworkConsortium)，期望能促進傳感器聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)。除了波士頓大學，該協(xié)會還包括BP、霍尼韋爾(Honeywell)、InetcoSystems、Invensys、L-3Communications、MillennialNet、Radianse、SensicastSystems及TextronSystems。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興十大技術時，更是將無線傳感器網(wǎng)絡列為第一項未來新興技術，《商業(yè)周刊》預測的未來四大新技術中，無線傳感器網(wǎng)絡也列入其中?？梢灶A計，無線傳感器網(wǎng)絡的廣泛是一種必然趨勢，它的出現(xiàn)將會給人類社會帶來極大的變革。

        應用現(xiàn)狀

        雖然無線傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模商業(yè)應用CONTROLENGINEERINGChina版權(quán)所有，由于技術等方面的制約還有待時日，但是最近幾年，隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無線傳感器網(wǎng)絡開始投入使用。目前無線傳感器網(wǎng)絡的應用主要集中在以下領域：

        1、環(huán)境的監(jiān)測和保護

        隨著人們對于環(huán)境問題的關注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，無線傳感器網(wǎng)絡的出現(xiàn)為隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。比如，英特爾研究實驗室研究人員曾經(jīng)將32個小型傳感器連進互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州大鴨島上的氣候，用來評價一種海燕巢的條件。

        無線傳感器網(wǎng)絡還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應用在精細農(nóng)業(yè)中控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，來監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。 
    
        2、醫(yī)療護理

        無線傳感器網(wǎng)絡在醫(yī)療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目CenterforAgingServicesTechnologies（CAST）的一個環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事EricDishman稱，在開發(fā)家庭用護理技術方面，無線傳感器網(wǎng)絡是非常有前途的領域。

        3、軍事領域

        由于無線傳感器網(wǎng)絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學進行智能塵埃傳感器技術的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預測：智能塵埃式傳感器及有關的技術銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。

        傳感器節(jié)點是傳感器網(wǎng)絡的基本構(gòu)成單位，由其組成的硬件平臺和具體的應用要求密切相關，因此節(jié)點的設計將直接影響到整個傳感器網(wǎng)絡的性能。