傳感網(wǎng)功能
借助于節(jié)點中內(nèi)置的傳感器測量周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號,從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。
以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡技術(shù)是二十世紀計算機科學的一項偉大成果，它給我們的生活帶來了深刻的變化，然而在目前，網(wǎng)絡功能再強大，網(wǎng)絡世界再豐富，也終究是虛擬的，它與我們所生活的現(xiàn)實世界還是相隔的，在網(wǎng)絡世界中，很難感知現(xiàn)實世界，很多事情還是不可能的，時代呼喚著新的網(wǎng)絡技術(shù)。傳感網(wǎng)絡正是在這樣的背景下應運而生的全新網(wǎng)絡技術(shù)，它綜合了傳感器、低功耗、通訊以及微機電等等技術(shù)，可以預見，在不久的將來，傳感網(wǎng)絡將給我們的生活方式帶來革命性的變化。
無線傳感網(wǎng)
起源
無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)是典型的具有交叉學科性質(zhì)的軍民兩用戰(zhàn)略高技術(shù)，可以廣泛應用于GF軍事、國家安全、環(huán)境科學、交通管理、災害預測、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、城市信息化建設等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(WSNs)是由許許多多功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成，每一個傳感器節(jié)點由數(shù)據(jù)采集模塊(傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器)、數(shù)據(jù)處理和控制模塊(微處理器、存儲器)、通信模塊(無線收發(fā)器)和供電模塊(電池、DC/AC能量轉(zhuǎn)換器)等組成。近期微電子機械加工(MEMS)技術(shù)的發(fā)展為傳感器的微型化提供了可能，微處理技術(shù)的發(fā)展促進了傳感器的智能化，通過MEMS技術(shù)和射頻(RF)通信技術(shù)的融合促進了無線傳感器及其網(wǎng)絡的誕生。傳統(tǒng)的傳感器正逐步實現(xiàn)微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡化，正經(jīng)歷著一個從傳統(tǒng)傳感器(Dumb Sensor)→智能傳感器(Smart Sensor)→嵌入式Web傳感器(Embedded Web Sensor)的內(nèi)涵不斷豐富的發(fā)展過程。
分類
國際上比較有代表性和影響力的無線傳感網(wǎng)絡實用和研發(fā)項目有遙控戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)(Remote Battlefield Sensor System，簡稱 REMBASS --倫巴斯)、網(wǎng)絡中心戰(zhàn)(NCW)及靈巧傳感器網(wǎng)絡(SSW))、智能塵(smart dust)、Intel?Mote、Smart -Its項目、SensIT、SeaWeb、行為習性監(jiān)控(Habitat Monitoring)項目、英國國家網(wǎng)格等。尤其是今年最新試制成功的低成本美軍“狼群”地面無線傳感器網(wǎng)絡標志著電子戰(zhàn)領(lǐng)域技戰(zhàn)術(shù)的最新突破。俄亥俄州正在開發(fā)“沙地直線”(A Line intheSand)無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠散射電子絆網(wǎng)(tripwires)到任何地方，以偵測運動的高金屬含量目標。民用方面，美日等發(fā)達國家在對該技術(shù)不斷研發(fā)的基礎(chǔ)上在多領(lǐng)域進行了應用。
轉(zhuǎn)折點
英特爾與加利福尼亞州大學伯克利分校正領(lǐng)導著微塵技術(shù)的研究工作。他們成功創(chuàng)建了瓶蓋大小的全功能傳感器，可以執(zhí)行計算、檢測與通信等功能。2002年，英特爾研究實驗室研究人員將處方藥瓶大小的32個傳感器連進互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，評價一種海燕巢的條件。而2003年第二季度，他們換用150個安有D型微型電池的第二代傳感器，來評估這些鳥巢的條件。他們的目的是讓世界各國研究人員實現(xiàn)無入侵式及無破壞式的、對敏感野生動物及其棲居地的監(jiān)測。該公司開發(fā)出了用于家庭護理的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)。根據(jù)演示，試制系統(tǒng)通過在鞋、家具，以及家用電器中嵌入半導體傳感器，幫助老年人、阿爾茨海默氏病患者，以及殘障人士的家庭生活。該系統(tǒng)利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)，可高效傳遞必要的信息，從而方便病人接受護理，還可以減輕護理人員的負擔。該無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)是英特爾公司在阿爾茨海默氏病患者家庭的合作下，歷時一年研究完成的，2004年下半年開始試用。 日立制作所與YRP泛在網(wǎng)絡化研究所2004年11月24日宣布開發(fā)出了全球體積最小的傳感器網(wǎng)絡終端。該終端為安裝電池的有源無線終端，可以搭載溫度、亮度、紅外線、加速度等各種傳感器。設想應用于大樓與家庭的無線傳感器以及安全管理方面。
三菱電機日前開發(fā)成功了一種設想用于傳感器網(wǎng)絡的小型低耗電無線模塊。能夠使用特定小功率無線構(gòu)筑對等(Ad-hoc)網(wǎng)絡。目標是取代目前利用專線構(gòu)筑的家用安全網(wǎng)絡，計劃2005年～2006年達到實用水平。具體而言，與紅外線傳感器配合，檢測是否有人、與加速度傳感器配合，檢測窗玻璃和家具的振動、與磁傳感器配合，檢測門的開關(guān)，等等。 在舊金山，200個聯(lián)網(wǎng)微塵已被部署在金門大橋。這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離—可以精確到在強風中為幾英尺。當微塵檢測出移動距離時，它將把該信息通過微型計算機網(wǎng)絡傳遞出去。信息最后到達一臺更強大的計算機進行數(shù)據(jù)分析。任何與當前天氣情況不吻合的異常讀數(shù)都可能預示著大橋存在隱患。
驕傲
我國現(xiàn)代意義的無線傳感網(wǎng)及其應用研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動，1999年首次正式出現(xiàn)于中國科學院《知識創(chuàng)新工程試點領(lǐng)域方向研究》的信息與自動化領(lǐng)域研究報告中，作為該領(lǐng)域提出的五個重大項目之一。隨著知識創(chuàng)新工程試點工作的深入，2001年中科院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，引領(lǐng)院內(nèi)的相關(guān)工作，并通過該中心在無線傳感網(wǎng)的方向上陸續(xù)部署了若干重大研究項目和方向性項目，參加單位包括上海微系統(tǒng)所、聲學所、微電子所、半導體所、電子所、軟件所、中科大等十余個校所，初步建立傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)研究平臺，在無線智能傳感網(wǎng)絡通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器節(jié)點、簇點和應用系統(tǒng)等方面取得很大的進展，2004年9月相關(guān)成果在北京進行了大規(guī)模外場演示，部分成果已在實際工程系統(tǒng)中使用。國內(nèi)的許多高校也掀起了無線傳感器網(wǎng)絡的研究熱潮。清華大學、中國科技大學、浙江大學、華中科技大學、天津大學、南開大學、北京郵電大學、東北大學、西北工業(yè)大學、西南交通大學、沈陽理工大學和上海交通大學等單位紛紛開展了有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡方面的基礎(chǔ)研究工作。一些企業(yè)如中興通訊公司等單位也加入無線傳感器網(wǎng)絡研究的行列。
應用
傳感網(wǎng)在民用方面，涉及城市公共安全、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)、智能交通、智能家居、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。國內(nèi)從事傳感網(wǎng)應用的大企業(yè)目前為數(shù)不多，小企業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的勢頭。北京鼎天軟件有限公司，主要從事城市公共安全應急指揮系統(tǒng)建設，已經(jīng)承擔揚州電子政務和揚州應急指揮系統(tǒng)。上海電器科學研究院主要從事智能交通方面的工程，已經(jīng)承擔上海市內(nèi)、外環(huán)智能交通工程。嘉興中科無線傳感網(wǎng)科技有限公司在數(shù)字航道、城市應急系統(tǒng)、機場監(jiān)控等方面有較好的技術(shù)背景，相關(guān)項目工程正在進行中。沈陽東軟、北大青鳥、億陽信通等企業(yè)也傳感網(wǎng)應用方面有所涉足，目前主要在電子政務方面，正在向公共安全應急指揮系統(tǒng)進發(fā)。 |
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