在信息時(shí)代，作為信息獲取最重要和最基本的技術(shù)——傳感器技術(shù)，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。

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 信息革命下開(kāi)疆拓土中

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)崛起

無(wú)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(guò)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(cè)量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號(hào)，從而探測(cè)包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)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。

無(wú)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(cè)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(cè)情況的無(wú)線電收發(fā)裝置。

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(duì)點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(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(shí)還具有了獲取多種信息信號(hào)的綜合處理能力，并通過(guò)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(kāi)始，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)開(kāi)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(wú)線技術(shù)連接，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的八大應(yīng)用

工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用，即包括現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控主機(jī)等在內(nèi)的整體解決方案。因具有成本低、范圍大、布設(shè)靈活、移動(dòng)支持等特點(diǎn)，工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在力學(xué)參數(shù)檢測(cè)、工業(yè)監(jiān)控、智能電力、礦山安全、醫(yī)療健康、環(huán)境監(jiān)測(cè)等行業(yè)的應(yīng)用一直廣受重視。

（1）軍事領(lǐng)域的應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，由于WSN（無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)）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）生態(tài)監(jiān)測(cè)與災(zāi)害預(yù)警WSN可以廣泛地應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物種群研究、氣象和地理研究、洪水、火災(zāi)監(jiān)測(cè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)的決策依據(jù)，是生態(tài)保護(hù)的基礎(chǔ)。在野外地區(qū)或者不宜人工監(jiān)測(cè)的區(qū)域布置WSN可以進(jìn)行長(zhǎng)期無(wú)人值守的不間斷監(jiān)測(cè)，為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和研究提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)資料。具體的應(yīng)用包括：通過(guò)跟蹤珍稀鳥(niǎo)類等動(dòng)物的棲息、覓食習(xí)慣進(jìn)行瀕危種群的研究；在河流沿線區(qū)域布置傳感器節(jié)點(diǎn)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)水位及水資源被污染的情況；在泥石流、滑坡等自然災(zāi)害容易發(fā)生的地區(qū)布置節(jié)點(diǎn)，可提前發(fā)出災(zāi)害預(yù)警，及時(shí)采取相應(yīng)抗災(zāi)措施；可在重點(diǎn)保護(hù)林區(qū)布置大量節(jié)點(diǎn)隨時(shí)監(jiān)控內(nèi)部火險(xiǎn)情況，一旦發(fā)現(xiàn)火情，可立刻發(fā)出警報(bào)，并給出具體位置及當(dāng)前火勢(shì)的大小；可將節(jié)點(diǎn)布置在發(fā)生地震、水災(zāi)等災(zāi)害的地區(qū)、邊遠(yuǎn)山區(qū)或偏僻野外地區(qū)，用于臨時(shí)應(yīng)急通信。

（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。在現(xiàn)有的交通設(shè)施中增加一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將能夠從根本上緩解困擾現(xiàn)代交通的安全、通暢、節(jié)能和環(huán)保等問(wèn)題，同時(shí)還可以提高交通工作效率。因此，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)已經(jīng)成為近幾年的研究熱點(diǎn)。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。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執(zhí)行、各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸與通信等子系統(tǒng)組成。信息采集子系統(tǒng)主要通過(guò)傳感器采集車輛和路面信息，然后由策略控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)，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)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能交通中還可以用于交通信息發(fā)布、電子收費(fèi)、車速測(cè)定、停車管理、綜合信息服務(wù)平臺(tái)、智能公交與軌道交通、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)和綜合信息平臺(tái)等技術(shù)領(lǐng)域。

（7）在醫(yī)療系統(tǒng)大有作為近年來(lái)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護(hù)理方面已有很多應(yīng)用，例如，監(jiān)測(cè)人體的各種生理數(shù)據(jù)，跟蹤和監(jiān)控醫(yī)院中醫(yī)生和患者的行動(dòng)，以及醫(yī)院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點(diǎn)，例如心率和血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備，醫(yī)生就可以隨時(shí)了解被監(jiān)護(hù)病人的病情，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)能夠迅速搶救。羅切斯特大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，這些計(jì)算機(jī)甚至可以用于醫(yī)療研究?？茖W(xué)家使用無(wú)線傳感器創(chuàng)建了一個(gè)“智能醫(yī)療之家”，即一個(gè)5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項(xiàng)目來(lái)測(cè)試概念和原型產(chǎn)品。“智能醫(yī)療之家”使用微塵來(lái)測(cè)量居住者的重要特征（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺(jué)姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。所搜集的數(shù)據(jù)將被用于開(kāi)展以后的醫(yī)療研究。通過(guò)在鞋、家具和家用電器等設(shè)備中嵌入網(wǎng)絡(luò)傳感器，可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理，而且可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)，提高護(hù)理質(zhì)量。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間收集人的生理數(shù)據(jù)，可以加快研制新藥品的過(guò)程，而安裝在被監(jiān)測(cè)對(duì)象身上的微型傳感器也不會(huì)給人的正常生活帶來(lái)太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨(dú)特的應(yīng)用。

（8）促進(jìn)信息家電設(shè)備更加智能無(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節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，將為人們提供更加舒適、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，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。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)面臨挑戰(zhàn)

隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的展開(kāi)，工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也面臨著延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間、增加通信距離、小型化、標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)挑戰(zhàn)和尋找應(yīng)用場(chǎng)景等市場(chǎng)挑戰(zhàn)。

從有線網(wǎng)絡(luò)到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的變化將加速無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的成長(zhǎng)，透過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可接觸到比有線網(wǎng)路更廣泛、更彈性化和可擴(kuò)展的多元應(yīng)用。隨著近幾年無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始投入使用。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要用于檢測(cè)和監(jiān)測(cè)兩部分市場(chǎng)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在檢測(cè)市場(chǎng)主要應(yīng)用于國(guó)防研究、高校、專業(yè)科研及檢測(cè)機(jī)構(gòu)和大型裝備制造等領(lǐng)域。國(guó)防產(chǎn)品需要進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)和測(cè)試以確保產(chǎn)品的可靠性，因此對(duì)測(cè)試國(guó)防產(chǎn)品的傳感器提出了高可靠性的要求。近幾年，國(guó)家開(kāi)始實(shí)施越來(lái)越多的國(guó)防重大工程，并致力于自主可控，并且更換頻率較高。因此，對(duì)檢測(cè)傳感器的需求正在逐步擴(kuò)大。

我國(guó)雖已具有一定規(guī)模的高校數(shù)量和較為完整的人才培養(yǎng)體系，但與國(guó)外相比，教學(xué)設(shè)備還存在差距，科研院所實(shí)驗(yàn)設(shè)備也相對(duì)落后，未來(lái)教育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)使得相關(guān)教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的采購(gòu)需求快速擴(kuò)大，也會(huì)為檢測(cè)傳感器市場(chǎng)帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間。

我國(guó)正在加大檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展力度，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如公路、鐵路和橋梁等工程的監(jiān)測(cè)需求持續(xù)增長(zhǎng)，使得專業(yè)的科研和檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)檢測(cè)傳感器的需求增加;隨著智能制造的發(fā)展，我國(guó)對(duì)高端大型裝備的需求也越來(lái)越多，測(cè)試裝置可以有效減少產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，傳感器已經(jīng)慢慢成為大型裝備制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中產(chǎn)品穩(wěn)定性測(cè)試不可或缺的環(huán)節(jié)，因此傳感器在大型裝備制造領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模也將呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)測(cè)市場(chǎng)主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能電網(wǎng)、數(shù)字化油田和智能工業(yè)等領(lǐng)域。工業(yè)環(huán)境的監(jiān)測(cè)范圍已經(jīng)覆蓋到整個(gè)生態(tài)環(huán)境的各個(gè)方面，包括日常環(huán)境監(jiān)測(cè)，如大氣、水、電磁輻射和放射性監(jiān)測(cè)等。同時(shí)還存在一些特殊的區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)，如沙漠、高山和存在放射源等區(qū)域的監(jiān)測(cè)。這些環(huán)境對(duì)傳感器產(chǎn)品的靈活性、可靠性和安全性提出了很高的要求。

由于電網(wǎng)設(shè)備長(zhǎng)期處于高電壓、大電流等工作狀態(tài)，同時(shí)面臨雷雨等極端自然環(huán)境的威脅，對(duì)設(shè)備實(shí)施智能監(jiān)控顯得尤為重要。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，了解設(shè)備工作狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，?duì)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也提高了維護(hù)效率;當(dāng)前，油田開(kāi)發(fā)整體范圍不斷擴(kuò)大，油田生產(chǎn)、管理與經(jīng)營(yíng)的智能化趨勢(shì)明顯，數(shù)字化油田應(yīng)運(yùn)而生。

在油田的數(shù)字化過(guò)程中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)油井環(huán)境和井口設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將工作現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)，環(huán)境參數(shù)等重要信息傳到控制中心，在必要時(shí)即刻發(fā)出警報(bào)并安排調(diào)度。

　結(jié)語(yǔ)：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為新一代的傳感器網(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(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)影響！機(jī)遇與挑戰(zhàn)也往往是并存的，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的問(wèn)題，或許也是無(wú)線傳感器網(wǎng)路的發(fā)展機(jī)遇。