信息來源:傳感器網(wǎng)
傳感器技術(shù)作為信息時代重要的獲取技術(shù),在技術(shù)的發(fā)展下逐步走向集成化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化。無線傳感器也逐步進入到人們的視野,推動傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成,借助于節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測量所在周邊環(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、速度和方向等眾多我們感興趣的物質(zhì)現(xiàn)象。在通信方式上,雖然可以采用有線、無線、紅外和光等多種形式,但一般認為短距離的無線低功率通信技術(shù)最適合傳感器網(wǎng)絡(luò)使用如有源電子標簽技術(shù),為明確起見,一般稱作無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。但也不絕對,Berkeley的Smart Dust因為可以像塵埃一樣懸浮在空中,有效地避免了障礙物的遮擋,因此采用光作為通信介質(zhì)。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)(如WLAN和蜂窩移動電話網(wǎng)絡(luò))有著不同的設(shè)計目標,后者在高度移動的環(huán)境中通過優(yōu)化路由和資源管理策略最大化帶寬的利用率,同時為用戶提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,除了少數(shù)節(jié)點需要移動以外,大部分節(jié)點都是靜止的。因為它們通常運行在人無法接近的惡劣甚至危險的遠程環(huán)境中,能源無法替代,設(shè)計有效的策略延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,或稱為“微塵傳感器(Mote)”,可以由有源電子標簽和傳感單元構(gòu)成:帶有聯(lián)網(wǎng)功能及應(yīng)用軟件的電路板;可檢測溫度、壓力、濕度、光線、聲音或者磁性變化的傳感器界面;以及可以匯報探測情況的無線電收發(fā)裝置。所有這些設(shè)備,只需要一對AA電池供電。低成本的微型芯片、低功率的無線電收發(fā)裝置,加上無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù),這一切使得微塵傳感器完成了一次巨大的飛躍,遠遠超過了多年來用于測量各種事物(從建筑物溫度到工廠設(shè)備振動)的傳統(tǒng)傳感器。以前的傳感器需要連接到電子設(shè)備上,每個傳感器成本約200~400美元,并且服務(wù)費用也很高。而每個微塵傳感器,價值只有約100美元,安裝成本也要低得多。
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(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形,我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的的不斷發(fā)展和進步,傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò),這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀末開始,現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò),人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò),大量多功能傳感器被運用,并使用無線技術(shù)連接,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò),具有非常廣泛的應(yīng)用前景,其發(fā)展和應(yīng)用,將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,IEEE正在努力推進無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展,包括BP、霍尼韋爾(Honeywell)、Inetco Systems、Invensys、L-3Communications、MillennialNet、Radianse、Sensicast Systems及Textron Systems。美國的《技術(shù)評論》雜志在論述未來新興十大技術(shù)時,更是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項未來新興技術(shù),《商業(yè)周刊》預(yù)測的未來四大新技術(shù)中,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也列入其中。可以預(yù)計,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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。