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無線傳感器將引發(fā)信息革命

發(fā)布日期：2015-10-20 瀏覽次數(shù) ：976

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【導(dǎo)讀】傳感器技術(shù)作為信息時代重要的獲取技術(shù)，在技術(shù)的發(fā)展下逐步走向集成化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化。無線傳感器也逐步進(jìn)入到人們的視野，推動傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式構(gòu)成，借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號，從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多我們感興趣的物質(zhì)現(xiàn)象。在通信方式上，雖然可以采用有線、無線、紅外和光等多種形式，但一般認(rèn)為短距離的無線低功率通信技術(shù)適合傳感器網(wǎng)絡(luò)使用如有源電子標(biāo)簽技術(shù)，為明確起見，一般稱作無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。但也不，Berkeley的Smart Dust因?yàn)榭梢韵駢m埃一樣懸浮在空中，有效地避免了障礙物的遮擋，因此采用光作為通信介質(zhì)。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)(如WLAN和蜂窩移動電話網(wǎng)絡(luò))有著不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)，后者在高度移動的環(huán)境中通過優(yōu)化路由和資源管理策略zui大化帶寬的利用率，同時為用戶提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，除了少數(shù)節(jié)點(diǎn)需要移動以外，大部分節(jié)點(diǎn)都是靜止的。因?yàn)樗鼈兺ǔ＿\(yùn)行在人無法接近的惡劣甚至危險(xiǎn)的遠(yuǎn)程環(huán)境中，能源無法替代，設(shè)計(jì)有效的策略延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或稱為“微塵傳感器(Mote)”，可以由有源電子標(biāo)簽和傳感單元構(gòu)成：帶有聯(lián)網(wǎng)功能及應(yīng)用軟件的電路板;可檢測溫度、壓力、濕度、光線、聲音或者磁性變化的傳感器界面;以及可以匯報(bào)探測情況的無線電收發(fā)裝置。所有這些設(shè)備，只需要一對AA電池供電。低成本的微型芯片、低功率的無線電收發(fā)裝置，加上無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這一切使得微塵傳感器完成了一次巨大的飛躍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了多年來用于測量各種事物(從建筑物溫度到工廠設(shè)備振動)的傳統(tǒng)傳感器。以前的傳感器需要連接到電子設(shè)備上，每個傳感器成本約200～400美元，并且服務(wù)費(fèi)用也很高。而每個微塵傳感器，價值只有約100美元，安裝成本也要低得多。
早在上世紀(jì)70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀(jì)末開始，現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被運(yùn)用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。發(fā)達(dá)如美國，非常重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，IEEE正在努力推進(jìn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，包括BP、霍尼韋爾(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、L-3Communications、MillennialNet、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美國的《技術(shù)評論》雜志在論述未來新興十大技術(shù)時，更是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為一項(xiàng)未來新興技術(shù)，《商業(yè)周刊》預(yù)測的未來四大新技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中?？梢灶A(yù)計(jì)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛是一種必然趨勢，它的出現(xiàn)將會給人類社會帶來大的變革。