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技术圈“宠儿”—无线传感器网络

2015-04-06 14:19:37 来源:网络转载 阅读:

  无线传感器网络是当前信息领域中研究的热点之一,可用于特殊环境实现信号的采集、处理和发送。无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,在现实生活中得到了越来越广泛的应用。

  传感器节点可以连续不断地进行数据采集、事件检测、事件标志、位置监测和节点控制。传感器节点的这些特性和无线连接方式使得无线传感器网络的应用前景非常广阔,能够广泛应用于环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。随着无线传感器网络的深入研究和广泛应用,无线传感器网络逐渐深入到人类生活的各个领域而受到业内人士的重视。

  在智能交通中保障安全畅通

  智能交通系统(ITS)是在传统交通体系的基础上发展起来的新型交通系统,它将信息、通信、控制和计算机技术以及其他现代通信技术综合应用于交通领域,并将“人—车—路—环境”有机地结合在一起。在现有的交通设施中增加一种无线传感器网络技术,将能够从根本上缓解困扰现代交通的安全、通畅、节能和环保等问题,同时还可以提高交通工作效率。因此,将无线传感器网络技术应用于智能交通系统已经成为近几年的研究热点。智能交通系统主要包括交通信息的采集、交通信息的传输、交通控制和诱导等几个方面。无线传感器网络可以为智能交通系统的信息采集和传输提供一种有效手段,用来监测路面与路口各个方向的车流量、车速等信息。它主要由信息采集输入、策略控制、输出执行、各子系统间的数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统主要通过传感器采集车辆和路面信息,然后由策略控制子系统根据设定的目标,并运用计算方法计算出最佳方案,同时输出控制信号给执行子系统,以引导和控制车辆的通行,从而达到预设的目标。无线传感器网络在智能交通中还可以用于交通信息发布、电子收费、车速测定、停车管理、综合信息服务平台、智能公交与轨道交通、交通诱导系统和综合信息平台等技术领域。

  在医疗系统大有作为

  近年来,无线传感器网络在医疗系统和健康护理方面已有很多应用,例如,监测人体的各种生理数据,跟踪和监控医院中医生和患者的行动,以及医院的药物管理等。如果在住院病人身上安装特殊用途的传感器节点,例如心率和血压监测设备,医生就可以随时了解被监护病人的病情,在发现异常情况时能够迅速抢救。罗切斯特大学的一项研究表明,这些计算机甚至可以用于医疗研究。科学家使用无线传感器创建了一个“智能医疗之家”,即一个5间房的公寓住宅,在这里利用人类研究项目来测试概念和原型产品。“智能医疗之家”使用微尘来测量居住者的重要特征(血压、脉搏和呼吸)、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。所搜集的数据将被用于开展以后的医疗研究。通过在鞋、家具和家用电器等设备中嵌入网络传感器,可以帮助老年人、重病患者以及残疾人的家庭生活。利用传感器网络可高效传递必要的信息从而方便接受护理,而且可以减轻护理人员的负担,提高护理质量。利用传感器网络长时间收集人的生理数据,可以加快研制新药品的过程,而安装在被监测对象身上的微型传感器也不会给人的正常生活带来太多的不便。此外,在药物管理等诸多方面,它也有新颖而独特的应用。

  促进信息家电设备更加智能

  无线传感器网络的逐渐普及,促进了信息家电、网络技术的快速发展,家庭网络的主要设备已由单一机向多种家电设备扩展,基于无线传感器网络的智能家居网络控制节点为家庭内、外部网络的连接及内部网络之间信息家电和设备的连接提供了一个基础平台。

  在家电中嵌入传感器节点,通过无线网络与互联网连接在一起,将为人们提供更加舒适、方便和更人性化的智能家居环境。利用远程监控系统可实现对家电的远程遥控,也可以通过图像传感设备随时监控家庭安全情况。利用传感器网络可以建立智能幼儿园,监测儿童的早期教育环境,以及跟踪儿童的活动轨迹。

  无线传感器网络利用现有的互联网、移动通信网和电话网将室内环境参数、家电设备运行状态等信息告知住户,使住户能够及时了解家居内部情况,并对家电设备进行远程监控,实现家庭内部和外界的信息传递。无线传感器网络使住户不但可以在任何可以上网的地方,通过浏览器监控家中的水表、电表、煤气表、电热水器、空调、电饭煲等及安防系统、煤气泄漏报警系统、外人侵入预警系统等,而且可通过浏览器设置命令,对家电设备远程控制。无线传感器网络由多个功能相同或不同的无线传感器节点组成,对一种设备进行监控,从而形成一个无线传感器网络,通过网关接入互联网系统,采用一种基于星形结构的混合星形无线传感器网络结构系统模型。传感器节点在网络中负责数据采集和数据中转节点的数据采集,模块采集户内的环境数据,如温度、湿度等,由通信路由协议直接或间接地将数据传输给远方的网关节点。

  目前,国内外主要研究无线传感器网络节点的低功耗硬件平台设计和拓扑控制、网络协议、定位技术等。以检测光线强度的传感器为例,实现了一个无线传感器网络,根据传感器所检测的光线强弱来关闭或开启指示灯。在无线传感器网络中,普通节点将它采集的光强度数据发送给网络协调器,网络协调器将含有控制变量的数据帧发送给带有指示灯节点的同时,还可以通过串口将光强度数据传送给计算机。通过安装在计算机上的后台软件,可以看出光强度信号的变化。通过遮盖光强度传感器可以改变采集到的光强度数据,当光强度比较低时曲线下降,反之曲线上升。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术,有着广泛的应用。该系统不需要对现场结构进行改动,不需要原先任何固定网络的支持,能够快速布置、方便调整,并且具有很好的可维护性和拓展性。

关键词:无线传感器网络,智能交通

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