無線傳感器的發(fā)展與前景展望

來源：工業(yè)自動化網
    科技發(fā)展的腳步越來越快，人類已經置身于信息時代。而作為信息獲取zui重要和zui基本的技術——傳感器技術，也得到了極大的發(fā)展。傳感器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網絡化方向發(fā)展，并將會帶來一場信息革命。 
   

    發(fā)展歷程
    早在上世紀70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網絡雛形，我們把它歸之為*代傳感器網絡。隨著相關學科的的不斷發(fā)展和進步，傳感器網絡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絡，這是第二代傳感器網絡。而從上世紀末開始，現(xiàn)場總線技術開始應用于傳感器網絡，人們用其組建智能化傳感器網絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接，無線傳感器網絡逐漸形成。
    無線傳感器網絡是新一代的傳感器網絡，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用，將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。發(fā)達國家如美國，非常重視無線傳感器網絡的發(fā)展，IEEE正在努力推進無線傳感器網絡的應用和發(fā)展，波士頓大學（Boston Unversity）還于zui近創(chuàng)辦了傳感器網絡協(xié)會（Sensor Network Consortium），期望能促進傳感器聯(lián)網技術開發(fā)。除了波士頓大學，該協(xié)會還包括BP、霍尼韋爾（Honeywell）、Inetco Systems、Invensys、 L-3 Communications、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美國的《技術評論》雜志在論述未來新興技術時，更是將無線傳感器網絡列為*項未來新興技術，《商業(yè)周刊》 預測的未來四大新技術中，無線傳感器網絡也列入其中。可以預計，無線傳感器網絡的廣泛是一種必然趨勢，它的出現(xiàn)將會給人類社會帶來極大的變革。
    應用現(xiàn)狀
    雖然無線傳感器網絡的大規(guī)模商業(yè)應用，由于技術等方面的制約還有待時日，但是zui近幾年，隨著計算成本的下降以及微處理器體積越來越小，已經為數不少的無線傳感器網絡開始投入使用。目前無線傳感器網絡的應用主要集中在以下領域：
    1. 環(huán)境的監(jiān)測和保護
    隨著人們對于環(huán)境問題的關注程度越來越高，需要采集的環(huán)境數據也越來越多，無線傳感器網絡的出現(xiàn)為隨機性的研究數據獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數據收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞。比如，英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型傳感器連進互聯(lián)網，以讀出緬因州"大鴨島"上的氣候，用來評價一種海燕巢的條件。無線傳感器網絡還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應用在精細農業(yè)中，來監(jiān)測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。
    2. 醫(yī)療護理
    無線傳感器網絡在醫(yī)療研究、護理領域也可以大展身手。羅徹斯特大學的科學家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾公司也推出了無線傳感器網絡的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目Center for Aging Services Technologies（CAST）的一個環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網可傳遞必要的信息從而方便接受護理。而且還可以減輕護理人員的負擔。英特爾主管預防性健康保險研究的董事Eric Dishman稱，"在開發(fā)家庭用護理技術方面，無線傳感器網絡是非常有前途的領域"。
    3. 軍事領域
    由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。美國*遠景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學進行"智能塵埃"傳感器技術的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預測：智能塵埃式傳感器及有關的技術銷售將從2004年的1000萬美元增加到2010年的幾十億美元。
    4. 其他用途
    無線傳感器網絡還被應用于其他一些領域。比如一些危險的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實施安全監(jiān)測。也可以用在交通領域作為車輛監(jiān)控的有力工具。此外和還可以在工業(yè)自動化生產線等諸多領域，英特爾正在對工廠中的一個無線網絡進行測試，該網絡由40臺機器上的210個傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運作條件。它可以大幅降低檢查設備的成本，同時由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將能夠縮短停機時間，提率，并延長設備的使用時間。盡管無線傳感器技術目前仍處于初步應用階段，但已經展示出了非凡的應用價值，相信隨著相關技術的發(fā)展和推進，一定會得到更大的應用。

需要解決的問題
    就目前的技術水平來說，讓無線傳感器網正常運行并大量投入使用還面臨著許多問題：
    1、網絡內通信問題。無線傳感器網絡內正常通信中，信號可能被一些障礙物或其他電子信號干擾而受到影響，怎么安全有效的進行通信是個有待研究的問題。
    2、成本問題。在一個無線傳感器網絡里面，需要使用數量龐大的微型傳感器，這樣的話成本會制約其發(fā)展。
    3、系統(tǒng)能量供應問題。目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網絡的自我能量收集技術和電池無線充電技術。其中后兩者備受關注。
    4、的無線傳感器網絡結構。無線傳感器網絡的網絡結構是組織無線傳感器的成網技術，有多種形態(tài)和方式，合理的無線傳感器網絡可以zui大限度的利用資源。在這里面，還包括網絡安全協(xié)議問題和大規(guī)模傳感器網絡中的節(jié)點移動性管理等諸多問題有待解決。
   

    未來展望
    無線傳感器網絡有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業(yè)、農業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現(xiàn)其*性，如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見，將來無線傳感器網絡將無處不在，將*融入我們的生活。比如微型傳感器網zui終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯(lián)網相連，實現(xiàn)遠距離跟蹤，家庭采用無線傳感器網絡負責安全調控、節(jié)電等。無線傳感器網絡將是未來的一個*的十分龐大的網絡，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。
    但是，我們還應該清楚的認識到，無線傳感器網絡才剛剛開始發(fā)展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，國內企業(yè)應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業(yè)的發(fā)展。