天津电子信息职业技术学院课程设计课题名称无线传感器网络的应用姓名XXX学号34班级电子S09-3专业应用电子技术成绩完成日期2011/10/26摘要传感器探测技术和结点间的无线通信能力，为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。

作为一种无处不在的感知技术，无线传感器网络广泛应用于各种行业领域，这里主要对当前成功应用的一些领域进行简略介绍。

关键词：传感器；应用；领域目录一、前言 (4)二、无线传感器网络的标准定义和优势 (4)三、无线传感器网络应用领域 (4)1、军事领域 (4)2、工业领域 (5)3、农业领域 (5)4、智能交通领域 (6)5、家庭与健康领域 (6)6、环境保护领域 (7)7、其他领域 (7)四、需要解决的问题 (7)1、网络内通信问题 (8)2、成本问题 (8)3、系统能量供应问题 (8)4、高效的无线传感器网络结构 (8)一、前言随着通信技术、嵌入式计算机技术与传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。

由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。

这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够通过协作实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测队象的信息，并对这些信息进行处理，获得详细、准确的数据，传送到需要这些信息的用户。

科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。

而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。

传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。

具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。

无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

无线传感器网络的广泛使用是一种必然趋势，将为人类社会带来极大的变革。

二、无线传感器网络的标准定义和优势无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

它的英文是wireless sensor network，简称WSN。

另外，从定义上可以看出，传感器、感知对象和用户是传感器网络的三个要素。

无线传感器网络和传统传感器和测控系统相比具有明显的优势。

它采用点对点或点对多点的无线连接，大大减少了电缆成本，在传感器节点端即合并了模拟信号／数字信号转换、数字信号处理和网络通信功能，节点具有自检功能，系统性能与可靠性明显提升而成本明显缩减。

三、无线传感器网络应用领域1、军事领域信息技术正推动着一场新的军事变革。

信息化战争要求作战系统“看得明、反应快、打得准”，谁在信息的获取、传输、处理上占据优势(取得制信息权)，谁就能掌握战争的主动权。

无线传感器网络以其独特的优势，能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求。

无线传感器网络可以协助实现有效的战场态势感知，满足作战力量“知己知彼”的要求。

典型设想是用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域，这些结点自组成网，将战场信息边收集、边传输、边融合，为各参战单位提供“各取所需”的情报服务。

由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。

友军兵力、装备、弹药调配监视;战区监控;敌方军力的侦察;目标追踪;战争损伤评估;核、生物和化学攻击的探测与侦察等。

2、工业领域在计算机、通信和网络技术发展的推动下，工业通信技术的发展经历了20世纪六七十年代的模拟仪表控制系统、20世纪八九十年代的集散控制系统（DCS）和20世纪末的现场总线控制系统（FCS）阶段，正朝着智能化和网络化的方向不断发展。

随着测控系统规模的不断扩大，降低投资和使用成本成为工业通信技术发展新阶段的迫切要求。

据美国市场研究机构 Freedonia集团统计，2001年全球工业用传感器的市场份额是110亿美元，而安装和使用成本（主要是布线成本）超过1000亿美元，成为阻碍工业通信技术发展的主要难题。

在这一背景下，无线传感器网络的低成本、易用、泛在感知等特征引起了人们广泛的关注。

利用无线传感器网络的低成本、易用和泛在感知等特征，人们可以以较低的投资和使用成本实现对工业全流程的全面监测，获取传统由于成本原因无法在线监测的重要工业过程参数，并以此为基础实施优化控制，来达到提高产品质量，降低工业生产过程中的跑冒滴漏、提高能源效率的目标。

美国能源部（DOE）在2004 年发布“未来工业计划”（IOF）中指出：基于工业无线技术的低成本测控系统是实现到2020年美国工业整体能耗降低5％目标的主要手段，代表着工业自动化系统技术的发展方向，将在在石油天然气开采、石化、冶金、污水处理等高耗能、高污染行业有广泛的应用前景。

美国总统科技顾问委员会在“面向21世纪的联邦能源研究与发展规划”中指出：工业无线技术的广泛应用将使工业生产效率提高10％，并使排放和污染降低25％。

3、农业领域中国在农业现场数据采集方面的研究起步相对较晚，近几年来，随着数字农业在中国的发展，有关农业现场数据采集的传感器，无线传感器网络等技术已经得到很大的提高。

无线传感器网络作为一种新的数据采集技术，具有信息精准、部署简单、布置密集、低成本和无需现场维护等优点，为农业科学研究数据的快速、精确获取提供方便。

下面简要介绍无线传感器网络在农业现场数据采集的应用现状及其问题。

网络系统供电问题。

目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感功率；此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术。

其中后两者备受关注。

无线传感器网络结构问题。

目前虽有多种形态和方式，但合理选择网络结构，才可以最大限度的利用资源。

同时包括网络安全协议问题和大规模传感器网络4、智能交通领域交通传感器是智能交通系统的重要组成，因其美好的应用前景而受到学术界和工业界的高度关注。

在国内目前各种探测技术日趋成熟和硬件成本大幅度下降的基础上，传感器网络在现代交通系统中的道路很大的应用。

应用范围主要涉及监控交通枢纽和高速公路上的运行状况，统计通过的车数和某类车辆出现的频度等数据，提供交通运行信息为决策者服务。

目前中国科学院的研究人员在该领域已经取得了突破性的成果，并进行了大规模的应用展示。

无线传感器网络具备优良特性，可以为智能交通系统的信息采集提供一种有效手段，可以监测路口各个方向上的车辆，根据监测结果，改进简化、改进信号控制算法，提高交通效率。

无线传感器网络可以应用于执行子系统中的控制子系统和引导子系统等方面。

例如可以应用该技术改进信号控制器，实现智能公交系统的公交优先功能。

无线传感器网络技术应用与研究得到更多关注。

本文结合智能交通系统中的典型应用，讨论了无线传感器网络的设计等题目。

随着技术发展与成熟，无线传感器网络技术可以在智能交通系统中更多关键性场合得到应用，例如电子收费、交通安全与自动驾驶、停车治理、交通诱导系统等，更进一步推动智能交通系统的发展。

5、家庭与健康领域智能家居系统的涉及目标是将住在内的各种家居设备联系起来，使其能够自动运行相互协作为居住者提供尽可能多的便利和舒适。

潜入家具和家电中的传感器与执行单元组成的无线网络，与因特网连接在一起，能够为人们提供更加舒适、方便和具有人性化的智能家居环境。

用户可以方便地对家电进行远程监控，如在下班前要空家里的空调、电饭锅、微波炉、电话机、录像机和计算机等家电，按照自己的意愿完成相应的工作。

随着社会老龄化的加剧，解决长期慢性病的监护成为重要的社会问题。

一些突发性疾病和家庭保健，如心血管疾病、老人的日常护理、孕妇、胎儿、婴儿、幼儿的保健也需要长期的家庭监护。

由于我国医疗资源紧缺，研究基于公用网络的家庭医疗监护，建立小区医疗网络，可以提高医疗服务水平，减轻病人负担。

以往的解决方案是采用有线方式或简单的无线数据发射接收方式。

被监护者身上安装的传感设备难以自由灵活地移动和接入，系统没有扩展性，成本高。

Zigbee 技术的出现为传感器信号的无线传输提供了新的解决方案。

Zigbee节点有几十米的覆盖范围，且可以增加路由节点，扩展覆盖范围,因此适用于家庭住宅。

同时由于生理监护信号的数据传输流量不大，传输速率为250kbps的Zigbee能够满足生理数据传输要求。

无线电传感器网络是低功耗、低成本、高可靠性的无线传感器网络，其在无线家庭监护中有着广阔的应用前景。

6、环境保护领域传感器网络因部署简单、不知密集、低成本和无需现场维护等优点，为环境科学研究的数据获取提供了方便，可广泛应用在气象和地理研究、自然和人为灾害（如地震、洪水和火灾）监测，还可以通过跟踪珍稀鸟类、动物昆虫，进行濒危种群的研究等。

环境监测是一类典型的传感器网络应用，在实际的应用中还有很多关键技术，包括节点部署、远程控制、数据采样和通信机制等。

由于传感器网络具有很强的应用相关性，在环境监测应用中的关键技术需要根据实际情况进行具体的研究。

并且随着无线传感器网络技术的日益成熟和完善，我们还可以在各个方面开展许多新的应用，比如军用传感网络可以监测战场的态势;交通传感网络可以配置在交通要道用于监测交通的流量，包括车辆的数量、种类、速度和方向等相关参数;监视传感网络可以用于商场、银行等场合来提高安全性。

可以预见，随着无线传感设备性价比的提高以及相关研究的不断深入和传感网络应用的不断普及，无线传感器网络将给人们的工作和生活带来更多的方便。

7、其他领域在太空探索方面，借助航天器在外形体散播一些传感器结点，希望实现对星球表面进行长期监测，这是目前最为经济可行的探索方案。

美国国家航空与航天局的实验室正在为将来的火星探测进行技术准备，并已经在佛罗里达宇航中心周围的环境检测项目中进行测试和完善。

动物栖息地监控是牵引当前传感器网络研究的一类重要应用。

最著名的是美国加州大学的研究人员在美国缅因州海岸的大班岛（Great Duck Island）上部署的一个传感器网络(如图6所示)，用来监测风暴海燕的行为。

这种海燕习性十分特殊，只栖息在这个小岛上，用通常的手段很难观察研究这种动物，因此，鸟类学家和伯克利分校的学者以及Intel公司联合开发了这个传感器网络。

它的传感器结点称为Mica mote，使用4MHz的Atmel Atmega 103微控制器，无线通信速率为40kbps。