无线传感器网络是由大量具有通信、感知和计算能力的廉价微型传感器节点通过自组织方式部署在监测区域内部或附近而构成的“智能化”测量与控制网络[1][2]。无线传感器网络在军事、农业、环境监测、医疗、工业、智能交通、楼宇监控、太空探索等领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值，被认为是未来改变世界的十大技术之一和世界四大高科技产业之一。

目前国内外许多研究机构都开展了无线传感器网络技术及其应用的研究，本文主要介绍无线传感器网络技术在不同领域的应用，其未来的发展趋势及制约因素。

无线传感器网络概述

无线传感器网络架构如图1所示，系统通常包括传感器节点、网关和服务器。

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传感器节点可以完成环境监测、目标发现、位置识别或控制其他设备等功能；此外，还具有路由、转发、融合、存储其他节点信息等功能。

网关负责连接无线传感器网络与外部网络网络推广营销策划方案，实现两种网络通信协议的转换，向传感器网络内部节点发送控制命令，并将节点信息传送给服务器。

服务器用于接收监控区域的数据，用户可以远程访问服务器，获取监控区域内监控目标的状态以及节点、设备的工作情况。

无线传感器网络通常具有以下主要特点：

（1）自组织。传感器网络系统中的节点具备自动组成网络的功能，节点间能够相互通信、协调工作。

（2）多跳路由。当节点受到通信距离、功率控制或节能等限制，无法与网关直接通信时，数据传输需要经过其他节点的转发。因此，网络数据传输路由是多跳的。

（3）动态网络拓扑。在一些特殊的应用中，无线传感器网络具有移动性，传感器节点可能由于能量消耗或者其他故障而停止工作，这些因素都会引起网络拓扑结构的变化。

（4）节点资源有限。节点小型化要求和能量有限导致节点硬件资源有限。

无线传感器网络应用现状

传感器网络的应用与具体的应用环境密切相关，因此针对不同的应用领域存在着不同性能的无线传感器网络系统[3]。

军事应用

在军事应用领域，无线传感器网络可用于监视敌方区域部队和装备、实时监视战场情况、定位目标、监视核攻击或生物化学攻击等。

美军研究的用于军事侦察的NSOF（）系统[4]是美军目前正在研究的未来作战系统的一部分。它可以收集侦察区域内的情报信息，并及时将这些信息传输到战术互联网。该系统由约100个静态传感器和一个用于接入战术互联网的指挥和控制节点C2（）组成。系统架构如图2所示。

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2005年，美国军方利用连队节点构建了枪声定位系统[5]，节点部署在目标建筑物周围，系统能够有效地自组织形成监测网络，监测突发事件的发生（如枪声、爆炸等），为救援、反恐等提供有力的助力。

美国科学应用国际公司利用无线传感器网络[5]建设了电子防御系统，为美军提供军事防御和情报信息。该系统利用多个微磁力计传感器节点，探测监控区域内是否有人携带枪支或车辆移动。同时，该系统利用声音传感器节点，监测车辆或人员的移动方向。

环境监测应用

无线传感器网络应用于环境监测，可以完成传统系统无法完成的任务。环境监测应用包括：植物生长环境、动物活动环境、生化监测、精准农业监测、森林火灾监测、洪水监测等。

加州大学伯克利分校利用传感器网络监测大屿岛的生态环境（）[6]。岛上部署了30个传感器节点。传感器节点采用该大学的[7]节点，包括监测环境所需的多种传感器，如温度、光照强度、湿度和大气压力。该系统采用集群网络结构。传感器节点采集的环境参数被传送到簇头（网关），然后通过传输网络、基站和网络将数据传输到数据库。用户或管理员可以远程访问监测区域。

加州大学在南加州山区建立了可扩展的无线传感器网络系统[8]，主要监测当地环境条件下植物乃至动物的微气候和生态格局。监测区域（25公顷）被划分为100多个小区域，每个小区域包含各种类型的传感器节点。区域的网关负责将数据传输到基站。系统由多个网关组成，通过传输网络连接到互联网。

加州大学伯克利分校使用部署在一棵 70 米高的红杉树上的无线传感器系统来监测其生存环境[9]。节点间隔 2 米，监测周围空气温度、湿度、阳光强度（光合作用）等的变化。

在印度西部山区部署了无线传感器网络系统，用于监测泥石流[11]。其目的是在灾难发生之前预测泥石流的发生。该网络由大规模、低成本的节点组成，这些节点以预定的时间间隔发送有关山区状况的最新数据。英特尔利用其 Mote 系列节点在美国俄勒冈州的一个葡萄园部署了一个无线传感器网络，以监测其环境中的细微变化[12]。

建筑结构监测

采用无线传感器网络对建筑物健康进行监测，不仅成本低廉，而且可以解决传统监测中布线复杂、线路老化、易损坏等问题。

斯坦福大学提出了基于无线传感器网络的楼宇监控系统[13]，该系统采用基于分簇结构的双层网络体系，传感器节点由模块和加速度计组成，簇头节点由无线调制器及连线组成。

南加州大学[14]的建筑物监测无线传感器网络系统，不仅可以监测建筑物的健康状况，还可以定位受损区域。该系统部署在建筑物内。系统采用集群结构，使用Mica-Z系列节点。

医疗保健应用

美国加州大学提出了基于无线传感器网络的人体健康监测平台[15]，采用可穿戴传感器节点，传感器类型包括压力、皮肤反应、拉伸、压电薄膜传感器、温度传感器等，节点采用加州大学伯克利分校开发、公司生产的dot-mote节点网络推广公司，通过口袋里的PC网络营销推广，可以方便直观地查看人体当前的状况。

针对目前社会老龄化问题，纽约大学提出了一种用于监测老年人生理状况的无线传感器网络系统，除了可以监测用户的生理信息外，还能在出现危及生命的情况时，及时告知用户身体状况及位置信息。节点采用该公司的MICA2及系列节点，其中采用了温度、脉搏、呼吸、血氧水平等多种类型的传感器。

智能交通应用

图3为上海市重点科技研发计划[17]中的智能交通监控系统，采用声音、图像、视频、温度、湿度等传感器，节点部署在路口周围，部署在车辆上的节点还包括GPS全球定位装置。强调了系统的安全问题，包括能耗、网络动态安全、网络规模、数据管理集成、数据传输方式等。

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1995年，美国运输部提出了“国家智能交通系统项目计划”，计划于2025年全面实施。该计划利用大规模无线传感器网络，结合GPS定位系统等资源，使所有车辆保持高效、低耗的最佳运行状态，自动保持车距，推荐最佳行驶路线，对潜在故障发出警告。

中国科学院沈阳自动化研究所提出了一种基于无线传感器网络的高速公路交通监测系统，节点采用图像传感器，可以在能见度低、路面结冰等条件下对高速公路路段进行有效监测。

除了以上提到的应用领域之外上海网络营销推广公司，无线传感器网络还可以应用于工业生产、智能家居、仓储物流管理、太空和海洋探索等领域。

无线传感器网络应用的限制

无线传感器网络技术在实际应用中主要存在以下几点制约因素：

（1）成本：传感器网络节点的成本是制约其大规模、广泛应用的重要因素，需要根据具体应用的要求，在成本、数据准确性和能量供给时间三者之间进行平衡。

（2）能耗：大部分应用领域都要求网络采用一次性独立供电系统，因此要求网络能耗低企业网站推广，延长网络生命周期，这是扩大应用的重要因素。

（3）小型化：在某些领域，要求节点尺寸小型化，以便不对目标本身造成任何影响或不被发现，以完成特殊任务。

（4）定位性能：目标定位的精度与硬件资源、网络规模、周边环境、锚点数量等因素有关，目标定位技术是当前研究热点之一。

（5）移动性：在某些特定应用中，节点或网关需要移动，导致网络难以快速进行自组织，这一因素也是影响其应用的主要问题之一。

（6）硬件安全性：在一些特殊的环境应用，比如海洋、化学污染区、水流、动物等，对节点的硬件要求非常高，必须受到保护以免受到外界损坏和腐蚀。

影响无线传感器网络实际应用的因素有很多，也和应用场景有关，需要在未来的研究中克服这些因素，使网络能够应用到更多的领域。

当前研究热点

协议书

（1）物理层通信协议：研究传感器网络的传输介质、频段选择、调制方式等。

（2）数据链路层协议：研究网络拓扑结构和信道接入方式。拓扑结构包括平面结构、层次结构、混合结构和网状结构。信道接入包括固定分配、随机竞争或两者的混合。

（3）网络层协议：这是路由协议的研究。路由协议分为平面和簇两种。平面协议节点地位平等，简单易扩展，但缺乏管理。簇路由是将簇分为簇头和簇成员，便于管理和维护。研究热点是融合两种路由方式的优点。

（4）传输层协议：研究为网络提供可靠的数据传输和错误恢复机制。

网络管理

（1）能源管理：研究在不影响网络性能的情况下控制节点能耗，平衡网络能耗，动态调节射频功率和电压。

（2）安全管理：研究无线传感器网络的安全问题，包括节点的认证、干扰信息的处理、攻击信息的处理等。

应用层支撑技术

（1）时间同步：对于对网络时间同步要求较高的应用，比如基于TDMA的MAC协议、特殊敏感的时间监控应用等，都需要实现网络时间同步。

（2）定位技术：针对对节点定位要求较高的应用，在已知少数节点位置的基础上，研究以最少的硬件资源、成本和能耗来定位节点位置的技术。

硬件资源

（1）小型化：根据具体应用的要求，研究小型化节点。

（2）低成本：研究在不影响节点性能的前提下，降低节点硬件成本。

（3）新型电源：研究太阳能等大容量可再生电源，解决制约传感器网络发展和应用的能源消耗问题。

本文主要论述了无线传感器网络的广泛应用网站网络推广公司，介绍了其在各个领域应用的典型实例，总结了当前制约无线传感器网络实际应用的因素和当前的研究热点。无线传感器网络最终将成为信息世界与客观物理世界的接口，使人类能够通过传感器网络获取客观物理世界的信息并采取相应的措施。

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