在桥梁结构监测中的应用
在旧金山，200个联网微尘(mote)已被部署在 金门大桥。这些微尘用于确定大桥从一边到另一边 的摆动距离。当微尘检测出移动距离时，它将把该 信息通过网络传递出去。信息最后到达一台更强大 的计算机进行数据分析。任何与当前天气情况不吻 合的异常数据都可能预示着大桥存在隐患。系统将 根据这一信息通知工程师对其进行修缮，以确保桥 梁在遭受地震或其它自然灾害时仍保持完好无损。
传感器网络概述
传感器网络的组织结构 传感器网络的特征 传感器网络的应用 传感器网络的体系结构 传感器网络的通信协议 传感器网络的关键技术和研究现状
3.1 传感器网络应用分类
事件驱动（event-driven）
例如，目标探测、森林火灾及地震等灾害监测。
请求驱动（demand-driven/Store-andForward）
the cost of a single node is very important to justify the overall cost of the network
Operating environment
The bottom of an ocean The biologically or chemically contaminated
传感器网络概述
传感器网络的组织结构 传感器网络的特征 传感器网络的应用 传感器网络的体系结构 传感器网络的通信协议 传感器网络的关键技术和研究现状
2.1 与现有网络的区别
无线网络可分为3类：无线宽带网络（包括GSM、 CDMA、3G、4G、WLAN和WMAN）、Ad hoc 和WSN
无线传感器网络技术已经在我国中长期发展规划中被列为 重点发展方向之一。 2004年自然科学基金资助的重点研究项目：基于无线传感 器网络:煤矿瓦斯灾害基础研究重点 项目指南-煤矿瓦斯传感技术和预警信息系统基础理论与关 键技术 2006年自然科学基金重点项目:水下移动传感器网络的关键 技术 2006年8月公布的十一五863计划信息技术领域2006年度专 题课题申请指南：设置“智能感知与先进计算技术”、“自组
WSN和Ad hoc 统称为自组织网络（self-organization network），但是WSN有不同于Ad hoc 网络的技术要 求和特征
任丰原，林闯，无线传感器网络的现状与发展，中国计算机科学技术发展报告2005
2.2 传感器节点的限制
供电能力有限 传感器节点体积非常微小 （Smart Dust/
area Possess self-organizing capabilities
1.2 传感器节点结构
Sensor + processor, memory, short-range radio communication facility
Small form-factor(小规格) Commonly powered by batteries
Sensor nodes are densely deployed inside the phenomenon
Sensing + processing + communication Remote monitoring and event detection in a geographically large region or an inhospitable
例如，工厂仓库库存跟踪、智能家居等。
周期采样（Periodic Sampling）
例如：中央空调环境中温度/湿度监测、病人护理 等。
3.2 传感器网络应用领域
Battle surveillance
Detect, locate or track enemy movement (e.g. Sensor IT, Sensor Web)
Fault tolerance
Some sensor nodes may fail or be blocked due to
Lack of power Physical damage Environmental interference
should not affect the overall task of the sensor networks
功耗小，必然导致其携带的处理器能力较弱，存储 器容量比较小
2.3 传感器网络的特点
大规模网络 自组织网络 动态性网络 可靠的网络 应用相关的网络 以数据为中心的网络
2.4 传感器网络的设计要素
Fault tolerance Scalability Production cost Environment Hardware constraints Transmission media Power consumption
New schemes must
Be able to work with this number of nodes Utilize the high density of the sensor networks
Production costs
Sensor networks consist of a large number of sensor nodes
Limited memory, battery
Power consumption
Limited power (battery) Replenishment(补给)of power is impossible
sensor node lifetime is dependent on battery lifetime
Inventory(库存) managing Monitor patients / assist disabled patients Virtual keyboard Security Smart office spaces/Smart agriculture
在精准农业中的应用
在建筑物结构监测中的应用
前言
国际上，无线传感器网络引起了学术界、军界和工业界 的极大关注。 美国麻省理工学院《2003技术评论》认为，有十种新兴技 术在不远的将来会产生巨大的影响，其中无线传感器网络名列 第一。 2003年8月，美国《商业周刊》也将传感器网络列为由可 能掀起新的产业浪潮的未来四大高新技术之一。 美国《今日防务》杂志更认为无线传感器网络的应用和发 展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。 2004年《IEEE领域》杂志发表了一期题为“传感器的国度” 的专集，论述了WSN的发展和可能的广泛应用。
Architectures and Protocols，Auerbach Publications，2003 卡拉维（ Edgar H. Callaway）著，王永斌 等译，无线传感
器网络：体系结构与协议 ,电子工业出版社 , 2007.1
课程要求
什么是无线传感器网络
定义：随机分布的集成有传感器、数据处理单元和 通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无 线网络。 英文名：Wireless Sensor Networks；缩写：WSN 功能：借助于节点中内置的传感器测量周边环境中 的热、红外、声纳、雷达和地震波等信号,从而探测 包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成 分、移动物体的大小、速度和方向等物理现象。 / /
织网络与通信技术”、“虚拟现实技术”和“信息安全技术” 四
个专题 。
传感器网络概述
传感器网络的组织结构 传感器网络的特征 传感器网络的应用 传感器网络的体系结构 传感器网络的通信协议 传感器网络的关键技术和研究现状
1.1 传感器网络结构
Composed of a large number of sensor nodes
Disaster areas monitoring
The motion of a tornado Fire detection in a forest
Product quality monitoring
Temperature, humidity monitoring (meat, dairy products)
定位
特殊任务 时移动
1.3 传感器节点设计的技术要素
Low cost Enough processing and storage capabilities Low power expending Flexible configuration
现有无线传感器网络节点中采用的射 频模块比较
现有无线传感器网络节点综合比较
在森林微气候监测中的应用
对鸟类栖息地与觅食习惯的监测
在故宫环境监测中的应用
field A battlefield beyond the enemy lines
Transmission media
Radio Infrared（红外线） Optical media
Hardware constraints
Very small size Weight
required very light node sometimes
参考书目
郑少仁 等，Ad Hoc 网络技术，人民邮电出版社，2005 于宏毅 等，无线移动自组织网，人民邮电出版社，2005 金纯 等，IEEE 802.11 无线局域网，电子工业出版社，2004 孙利民 等，无线传感器网络，清华大学出版社，2005 周贤伟，无线传感器网络与安全，国防工业出版社，2007 Edgar H. Callaway ，Wireless Sensor Networks—
无线传感器网络
主讲人：魏嵬 办公室: 计算机科学与工程学网络工程系
课程内容
无线传感器网络概述 无线传感器网络路由协议 无线传感器网络Mac 协议 无线传感器网络拓扑控制 IEEE 802.15.4 定位技术,时间同步,安全技术,数据管理,数据
融合 硬件平台,nesC语言,TinyOS操作系统 跟踪系统,环境监测系统