無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域大盤點(diǎn)
隨著科技的飛速發(fā)展,人類已進(jìn)入信息時(shí)代,而作為信息獲取最重要和最基本的技術(shù)——傳感器技術(shù),也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術(shù)已 經(jīng)從過(guò)去的單一化漸漸向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,并將會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)信息革命。
傳感器節(jié)點(diǎn)可以連續(xù)不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、事件檢測(cè)、事件標(biāo)識(shí)、位置監(jiān)測(cè)和節(jié)點(diǎn)控制,傳感器節(jié)點(diǎn)的這些特性和無(wú)線連接方式使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊,幾乎涉及到社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的各個(gè)領(lǐng)域。
(1)軍事領(lǐng)域的應(yīng)用
在軍事領(lǐng)域,由于WSN具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn),使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。利用WSN能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)敵軍區(qū)域內(nèi)的兵力和裝備、實(shí)時(shí)監(jiān)視戰(zhàn)場(chǎng)狀況、定位目標(biāo)、監(jiān)測(cè)核攻擊或者生物化學(xué)攻擊等。
(2)輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
WSN特別適用于以下方面的生產(chǎn)和科學(xué)研究。例如,大棚種植室內(nèi)及土壤的溫度、濕度、光照監(jiān)測(cè)、珍貴經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)規(guī)律分析與測(cè)量、葡萄優(yōu)質(zhì)育種和生產(chǎn)等,可為農(nóng)村發(fā)展與農(nóng)民增收帶來(lái)極大的幫助。采用WSN建設(shè)農(nóng)業(yè)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),用一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成風(fēng)、光、水、電、熱和農(nóng)藥等的數(shù)據(jù)采集和環(huán)境控制,可有效提高農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)程度,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的科學(xué)性。
(3)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)中的應(yīng)用
在環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)方面,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環(huán)境和遷移狀況、無(wú)線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表監(jiān)測(cè)等,可用于行星探測(cè)、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測(cè)等?;跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),可以通過(guò)數(shù)種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測(cè)山洪爆發(fā)描述生態(tài)多樣性,從而進(jìn)行動(dòng)物棲息地生態(tài)監(jiān)測(cè)。還可以通過(guò)跟蹤鳥類、小型動(dòng)物和昆蟲進(jìn)行種群復(fù)雜度的研究等。
隨著人們對(duì)環(huán)境的日益關(guān)注,環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來(lái)越廣泛。通過(guò)傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為野外隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便,特別是如下幾方面:將幾百萬(wàn)個(gè)傳感器散布于森林中,能夠?yàn)樯只馂?zāi)地點(diǎn)的判定提供最快的信息;傳感器網(wǎng)絡(luò)能提供遭受化學(xué)污染的位置及測(cè)定化學(xué)污染源,不需要人工冒險(xiǎn)進(jìn)入受污染區(qū);判定降雨情況,為防洪抗旱提供準(zhǔn)確信息;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣污染、水污染以及土壤污染;監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分。
(4)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
WSN技術(shù)對(duì)于大型工程的安全施工以及建筑物安全狀況的監(jiān)測(cè)有積極的幫助作用。通過(guò)布置傳感器節(jié)點(diǎn),可以及時(shí)準(zhǔn)確地觀察大樓、橋梁和其他建筑物的狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情,及時(shí)進(jìn)行維修,避免造成嚴(yán)重后果。
(5)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
在工業(yè)安全方面,傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于危險(xiǎn)的工作環(huán)境,例如在煤礦、石油鉆井、核電廠和組裝線布置傳感器節(jié)點(diǎn),可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)工作環(huán)境的安全狀況,為工作人員的安全提供保證。另外,傳感器節(jié)點(diǎn)還可以代替部分工作人員到危險(xiǎn)的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù),不僅降低了危險(xiǎn)程度,還提高了對(duì)險(xiǎn)情的反應(yīng)精度和速度。
由于WSN部署方便、組網(wǎng)靈活,其在倉(cāng)儲(chǔ)物流管理和智能家居方面也逐漸發(fā)揮作用。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使傳感器形成局部物聯(lián)網(wǎng),實(shí)時(shí)地交換和獲得信息,并最終匯聚到物聯(lián)網(wǎng),形成物聯(lián)網(wǎng)重要的信息來(lái)源和基礎(chǔ)應(yīng)用。
(6)在智能交通中保障安全暢通
智能交通系統(tǒng)(ITS)是在傳統(tǒng)交通體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型交通系統(tǒng),它將信息、通信、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其他現(xiàn)代通信技術(shù)綜合應(yīng)用于交通領(lǐng)域,并將“人—車—路—環(huán)境”有機(jī)地結(jié)合在一起。
智能交通系統(tǒng)主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導(dǎo)等幾個(gè)方面。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為智能交通系統(tǒng)的信息采集和傳輸提供一種有效手段,用來(lái)監(jiān)測(cè)路面與路口各個(gè)方向的車流量、車速等信息。并運(yùn)用計(jì)算方法計(jì)算出最佳方案,同時(shí)輸出控制信號(hào)給執(zhí)行子系統(tǒng),以引導(dǎo)和控制車輛的通行,從而達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)。
(7)在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理中的應(yīng)用
當(dāng)前很多國(guó)家都面臨著人口老齡化的問(wèn)題,我國(guó)老齡化速度更居全球之首。中國(guó)60歲以上的老年人已經(jīng)達(dá)到1.6億,約占總?cè)丝诘?2%,80歲以上的老年人達(dá)1805萬(wàn),約占老年人口的總數(shù)11.29%。一對(duì)夫婦贍養(yǎng)四位老人、生育一個(gè)子女的家庭大量出現(xiàn),使贍養(yǎng)老人的壓力進(jìn)一步加大。“空巢老人”在各大城市平均比例已達(dá)30%以上,個(gè)別大中城市甚至已超過(guò)50%。這對(duì)于中國(guó)傳統(tǒng)的家庭養(yǎng)老方式提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)提供豐富的背景資料并做預(yù)警響應(yīng),不僅有望解決這一問(wèn)題還可大大提高醫(yī)療的質(zhì)量和效率。無(wú)線傳感網(wǎng)集合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信和分布式信息處理等技術(shù),能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器協(xié)同完成對(duì)各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集。是當(dāng)前在國(guó)際上備受關(guān)注的,涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。
(8)在信息家電設(shè)備中的應(yīng)用
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及,促進(jìn)了信息家電、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,家庭網(wǎng)絡(luò)的主要設(shè)備已由單一機(jī)向多種家電設(shè)備擴(kuò)展,基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)為家庭內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)的連接及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間信息家電和設(shè)備的連接提供了一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。
在家電中嵌入傳感器結(jié)點(diǎn),通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,方便和更人性化的智能家居環(huán)境。利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程遙控,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使住戶不但可以在任何可以上網(wǎng)的地方通過(guò)瀏覽器監(jiān)控家中的水表、電表、煤氣表、電器熱水器、空調(diào)、電飯煲等,安防系統(tǒng)煤氣泄露報(bào)警系統(tǒng)、外人侵入預(yù)警系統(tǒng)等,而且可通過(guò)瀏覽器設(shè)置命令,對(duì)家電設(shè)備遠(yuǎn)程控制。
也可以通過(guò)圖像傳感設(shè)備隨時(shí)監(jiān)控家庭安全情況。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以建立智能幼兒園,監(jiān)測(cè)兒童的早期教育環(huán)境,以及跟蹤兒童的活動(dòng)軌跡。
總之,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景非常誘人。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)被認(rèn)為是影響人類未來(lái)生活的重要技術(shù)之一,這一新興技術(shù)為人們提供了一種全新的獲 取信息、處理信息的途徑。由于WSN本身的特點(diǎn),使得它與現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間存在較大的區(qū)別,給人們提出了很多新的挑戰(zhàn)。由于WSN對(duì)國(guó)家和社會(huì)意義 重大,國(guó)內(nèi)外對(duì)于WSN的研究正熱烈開展,希望能夠引起測(cè)控領(lǐng)域?qū)@一新興技術(shù)的重視,推動(dòng)對(duì)這一具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的新技術(shù)的研究、應(yīng)用和發(fā)展。
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