无线传感器网络研究现状及发展前景的深度探讨

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无线传感器网络是物联网的主要组成部分。它可以采集各种活动运行过程中产生的信息，在社会许多领域都有良好的应用。本文主要阐述无线传感器网络的研究现状和发展前景。

无线传感器网络发展现状

首先我们从路由协议的角度来分析。路由协议主要用于指导相应的传感器汇聚节点和传感器之间的路由，从而保证网络中数据信息的有效传输，为相关决策提供信息依据。传感器网络实际运行时，传感器节点消耗大量能量，因此需要更加注重节能。只有满足这一要求，才能保证传感器网络的使用寿命。目前传感器网络系统的研究主要增加了对此问题的讨论。在实际构建网络系统时，我们不能只关注节点状态信息，这很容易导致路由协议过于复杂。

其次，在节能降耗方面。无线传感器网络内部分布的节点较多，设置范围较广。如果要保证系统长期稳定运行，就不能依靠定期更换电池来为网络运行提供能源。此外，为了减少能量损失，应尽可能减少冗余信息，避免能量过度应用在无用信息上。

无线传感器网络在不同领域的应用前景

无线传感器产品网络的应用领域非常广泛。可应用于军事、精准农业、环境监测与预报、医疗保健、智能家居、建筑状态监测、复杂机械监控、城市智能交通、太空探索、大型车间和仓库等。机场、大型工业园区的管理以及安全监控。随着传感器产品网络的深入研究和广泛应用，传感器产品网络将逐渐渗透到人类生活的各个领域。

(1)在军事应用中的应用

据上海报道。一哥了解到，无线传感器产品网络具有快速部署、自组织、隐蔽性强、容错性高等特点，因此非常适合在军事领域的应用。无线传感器产品网络可实现监视敌方部队和装备、战场实时监控、目标定位、战场评估、核攻击和生化攻击监视搜索等功能。通过飞机或炮弹将传感器节点直接散布到敌方阵地，或者在公共隔离区部署传感器网络，可以非常隐蔽、近距离地准确收集战场信息，快速获取有利于作战行动的信息。传感器网络由大量随机分布的节点组成。即使一些传感器节点被敌人摧毁，剩余的节点仍然可以形成自组织网络。使用生化传感器可以准确检测生化武器的成分并及时提供信息，有利于正确预防和有效反击。传感器网络已成为军事系统不可或缺的组成部分，受到各国军方的广泛关注。

(2)在环境监测预报中的应用

在环境监测和预报方面，无线传感器网络可用于监测农作物灌溉状况、土壤和空气状况、畜禽环境和迁徙状况、无线土壤生态、大面积地表监测等，并可可用于行星探索、气象地理研究、洪水监测等。还可以通过跟踪鸟类、小动物和昆虫来进行种群复杂性研究。基于无线传感器网络，可以使用多个传感器来监测降雨量、河流水位和土壤湿度，并利用其来预测山洪和描述生态多样性，从而对动物栖息地进行生态监测。

(3)在医疗系统和保健领域的应用

无线传感器网络还将在医疗系统和健康保健方面有很多应用，例如监测人体的各种生理数据、跟踪和监控医院中医生和患者的行为以及医院的药物管理等。如果在住院病人身上安装专用的传感器节点，如心率、血压监测设备，医生就可以随时了解被监测病人的情况，发现异常情况时迅速施救。

(4)在信息家电中的应用

在家电和家具中嵌入传感器节点，并通过无线网络将其连接到互联网，将为人们提供更加舒适、便捷、人性化的智能家居环境。远程监控系统可以远程控制家用电器，还可以通过图像传感设备随时监控家庭安全。传感器网络可用于建设智慧幼儿园，监控儿童早教环境，跟踪儿童活动轨迹。

(5)在建筑状态监测中的应用

建筑状态监测是指利用传感器网络来监测建筑物的安全状态。由于建筑物不断翻新，可能存在一些安全隐患。虽然地壳偶尔发生的小震动可能不会造成明显的损坏，但它们可能会在支柱上产生潜在的裂缝，从而导致建筑物在下一次地震中倒塌。虽然使用传统方法进行检查通常需要将建筑物关闭数月，但配备传感器网络的智能建筑可以告诉管理层其状态，并按优先级自动执行一系列自我修复任务。未来的各种摩天大楼可能会配备这样的设备，这样建筑物就可以自动告诉人们它们是否安全以及它们的稳定性如何。

(6)在太空探索中的应用

利用航天器在外星物体上散布一些传感器节点，可以对行星表面进行长时间的监测。该方法成本低，节点规模小，能够相互通信并与地面站通信。由NASA JPL实验室开发的Webs项目是为未来的火星探索准备技术。系统三正在佛罗里达航天中心周围的环境监测项目中进行测试和完善。

(7)特殊环境下的应用

此外，传感器网络还有一些重要的应用领域。例如，石油管道通常会经过大片无人居住区。管道监控一直是个问题，传统的人工巡检几乎不可能。而且现有的监控产品往往复杂且昂贵。在管道上放置无线传感器网络可以实时监测管道状况。任何损坏或恶意破坏都可以在控制中心实时了解。加州大学伯克利分校的研究人员认为，如果加州将该技术应用于用电监控，电力监管中心每年将节省7亿至8亿美元。

进入21世纪以来，传感器网络引起了学术界、军事界和工业界的高度关注。美国和欧洲相继启动了许多无线传感器网络的研究项目。无线传感器网络是涉及传感器技术、计算机网络技术、无线传输技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术、微电子制造技术、软件编程技术等的交叉学科研究领域，具有鲜明的交叉学科研究特点。