信息來(lái)源:傳感器網(wǎng)
傳感器技術(shù)作為信息時(shí)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(wú)線(xiàn)傳感器也逐步進(jìn)入到人們的視野,推動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展。
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的微小節點(diǎn)通過(guò)自組織的方式構成,借助于節點(diǎn)中內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(dòng)物體的大小、速度和方向等眾多我們感興趣的物質(zhì)現象。在通信方式上,雖然可以采用有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、紅外和光等多種形式,但一般認為短距離的無(wú)線(xiàn)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(jiàn),一般稱(chēng)作無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與傳統的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(如WLAN和蜂窩移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò ))有著(zhù)不同的設計目標,后者在高度移動(dòng)的環(huán)境中通過(guò)優(yōu)化路由和資源管理策略最大化帶寬的利用率,同時(shí)為用戶(hù)提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證。在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中,除了少數節點(diǎn)需要移動(dòng)以外,大部分節點(diǎn)都是靜止的。因為它們通常運行在人無(wú)法接近的惡劣甚至危險的遠程環(huán)境中,能源無(wú)法替代,設計有效的策略延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的生命周期成為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的核心問(wèn)題。
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )設備,或稱(chēng)為“微塵傳感器(Mote)”,可以由有源電子標簽和傳感單元構成:帶有聯(lián)網(wǎng)功能及應用軟件的電路板;可檢測溫度、壓力、濕度、光線(xiàn)、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(wú)線(xiàn)電收發(fā)裝置。所有這些設備,只需要一對AA電池供電。低成本的微型芯片、低功率的無(wú)線(xiàn)電收發(fā)裝置,加上無(wú)線(xiàn)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(guò)了多年來(lái)用于測量各種事物(從建筑物溫度到工廠(chǎng)設備振動(dòng))的傳統傳感器。以前的傳感器需要連接到電子設備上,每個(gè)傳感器成本約200~400美元,并且服務(wù)費用也很高。而每個(gè)微塵傳感器,價(jià)值只有約100美元,安裝成本也要低得多。
早在上世紀70年代,就出現了將傳統傳感器采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網(wǎng)絡(luò )雛形,我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)相關(guān)學(xué)科的的不斷發(fā)展和進(jìn)步,傳感器網(wǎng)絡(luò )同時(shí)還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力,并通過(guò)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(kāi)始,現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)開(kāi)始應用于傳感器網(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(wú)線(xiàn)技術(shù)連接,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )逐漸形成。
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò ),具有非常廣泛的應用前景,其發(fā)展和應用,將會(huì )給人類(lèi)的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠影響。發(fā)達國家如美國,非常重視無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展,IEEE正在努力推進(jìn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的應用和發(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(lái)新興十大技術(shù)時(shí),更是將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )列為第一項未來(lái)新興技術(shù),《商業(yè)周刊》預測的未來(lái)四大新技術(shù)中,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )也列入其中??梢灶A計,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的廣泛是一種必然趨勢,它的出現將會(huì )給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)極大的變革。