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无线传感器网络的应用和关键技术

作者：崔宁

来源：《电子技术与软件工程》2016年第19期

摘 要

无线传感器的主要功能是实时感知、监测和收集覆盖区域内的各种环境信息，并且在经过处理后呈现给感兴趣的客户。无线传感器网络的组成是由大量低成本、低消耗的微型传感器节点经过自组织连接的方式而构成的。因为它的可以灵活部署、可靠性强、便于扩展和经济性好的特点被广泛应用于军事安全、工业控制、医疗卫生和环境监测等方面，且较为常见的是应用于外部环境或者是无人区域，由干电池或者纽扣电池提供能量和电力，也由于其在各行业中的实用性得到了学术人士和工业人士高度关注。 【关键词】无线传感器网络 技术要点

无线传感器网络的发展离不开传感技术、集成电路、微机电系统和无线通信技术的发展，这些技术的快速发展使得单一条件下的低成本、低功耗和多功能的传感器也逐渐向微型化、网络化和集成化、智能化的方向进步，从而发展为一项不可或缺的信息收集技术，并且在一定意义上扩大了现有网络的功效，让人们可以通过它与外部世界进行直接接触，并且被各国的政府、军方、跨国公司和科研机构等广泛应用于国防军事、医疗护理、智能家居和环境监测等方面，为了让无线传感器网络技术能够更好地为人们服务于人们生活的各个方面，我们需要对无线传感器的各方面效用进行进一步的研究。 1 无线传感器网络的发展现状

在无线传感器网络的发展历史中，美国是第一个从事无线传感器网络研究的，其发展的目的是满足军方侦查军用系统的需求，所以研究的方向主要是传感器网络中的通信和计算问题，这种最先由军事需要发展起来的无线传感器网络技术，在经过网络技术的革命和网络思想体系的革新之后变得越发的成熟，也由此推动了无线传感器网络的发展。对于我国而言，无线传感器网络的发展是比较晚的，但是我们国家对于无线传感器网络技术的发展高度重视，在短短的几十年时间内，我国在研究、应用和标准化方面已经可以和国际的先进水平相媲美，在无线传感器网络技术得到快速发展的同时，随着“感知中国”计划的提出，无线传感器网络技术已经被应用于国家层面并且已经进入到战略实施阶段，这表明“感知中国”计划的提出对中国的无线传感网络产业起到了一定的促进作用，无线传感器网络产业的发展面临着一个巨大的机遇。 1.1 无线传感器网络的特点

无线传感器网络在对传统计算机网络的计算模式和设计模式的革新过程中，渐渐地形成了一系列具有自身优势的特点，例如分布式和自组织、规模大、密度高、以数据为中心、可靠性

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及安全等。在分布式和自组织中，网络无控制中心并没有事先设置好的节点，并且所有的节点在无线传感器网络中所有的节点都处于一个平等的位置，各节点采用分布式算法进行协调，在没有人力因素影响的情况下节点会自行连接出一个对等式的无线网络。无线传感器网络的节点的数量一般都是巨大的，且节点分布较为密集且都聚集在一个较大的监测区域内，这是为了更好地获取到精确完整的信息。在无线传感器网络中，节点所能计算的资源非常有限，往往不能处理超出负荷的实时数据流，所以每个节点收集到的数据都会汇集于传感器网络，从而生成与某个监测区域内监测对象有关的信息；无线传感器网络的可靠性和安全性是指：传感器网络经常被应用于恶劣的环境或者是无人区域，一旦某一传感节点发生了故障就会导致整个传感器网络失效，所以为了增强无线传感器的耐用性，我们就必须保证传感器网络的节点在硬件上保持坚固不能被轻易损坏，并且能够适应各种各样未知的极端环境。同时，我们还要注意网络的通信加密和安全性，防止无线传感器网络的无线信道和分布式控制被窃听、入侵和拒绝服务等。 1.2 无线传感器网络的应用领域

无线传感网络技术的快速发展及其自身特有的性质已经被各国广泛应用于军事国防、国家安全、环境科学、交通管理、城市管理、生物医疗或者是其它危险区域远程控制等领域。在军事方面，无线传感器网络技术凭借其快速部署、可自组织、隐蔽性强和高容错性的特性被用以军队获取敌对区域中的情报，在作战时，由于指挥员必须统筹全局，所以无线传感器网络技术是数字战场进行无线数据通信的首选技术。环境问题一直是我们人类关注的一个重大问题，随着人们对环境问题关注度的提高，环境科学囊括的范围也越来越大，相应的环境监测技术手段也随着问题的日益突出必须做出相应的调整，以此为研究环境监测带来更先进的方法，拓展更为广阔的研究空间。医疗与我们人类的生活息息相关，而无线传感器网络技术又与医疗系统和健康护理有着密不可分的联系，为了更好地检测人体各种生理数据，我们可以在病人身上放置可以检测人体参数的微型传感器节点，从而将病人的身体各方面数据传送给监护中心，进行及时的处理和反馈，所以为了未来远程医疗监护系统能够实现简便、低费用，我们必须与医疗事业进行更进一步的融合，才能够更好地让人们享受到更便捷的医疗服务。 1.3 无线传感器网络的关键技术

无线传感器网络作为当今信息领域的一支新秀，其研究的内容包含了许多学科的知识，在这之中，需要我们研究和解决的关键技术还有许多。在无线传感器网络的研究中，传感器节点已经成为一个核心内容，实现节点能量的有效使用的前提是保证无线传感器网络应用需求，所以我们要对无线传感器网络节点实现有效管理。除此之外，我们还应该对网络通信协议、网络安全技术、数据融合技术、和时间同步技术、定位技术、开发应用技术加大投入力度，以此对无线传感器网络技术进行进一步的研究与发展，以此无线传感器网络关键技术的实用性和技术性，从而更好地为人们的生活工作服务。 2 总结

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无线传感器网络技术作为现代生活工作中应用广泛的信息技术，不但与人们生活的方方面面有紧密联系，我们更是要对无线传感器网络的无线通信模块加大注意力，以此实现无线传感器与国家军事、环境、医疗、城市交通管理等方面的对接，从而更好地服务于人类，促进人类的进步。 参考文献

[1]刘昌勇，米高扬，胡南生等.无线传感器网络若干关键技术[J].通讯世界，2016（08）：23.

[2]刘建顺，赵岚光，郭全等.无线传感器网络关键技术浅析[J].建筑工程技术与设计，2015（28）：56-56. 作者单位

南阳医学高等专科学校 河南省南阳市 473000