傳感網(wǎng)的主要應(yīng)用及實(shí)例

傳感網(wǎng)的簡介

傳感網(wǎng)是傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡稱，傳感器網(wǎng)絡(luò)是集計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算、傳感器、嵌入式系統(tǒng)、微電子等多個領(lǐng)域交叉綜合的新興學(xué)科，它將大量的多種類傳感器節(jié)點(diǎn)（集傳感、采集、處理、收發(fā)于一體）組成自治的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對物理世界的動態(tài)智能協(xié)同感知。

傳感網(wǎng)的特點(diǎn)

1、無中心和自組網(wǎng)特性。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中，所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，沒有預(yù)先指定的中心，各節(jié)點(diǎn)通過分布式算法來相互協(xié)調(diào)，在無人值守的情況下，節(jié)點(diǎn)就能自動組織起一個測量網(wǎng)絡(luò)。而正因?yàn)闆]有中心，網(wǎng)絡(luò)便不會因?yàn)閱蝹€節(jié)點(diǎn)的脫離而受到損害。

2、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)變化性。

網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是處于不斷變化的環(huán)境中，它的狀態(tài)也在相應(yīng)地發(fā)生變化，加之無線通信信道的不穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟虼艘苍诓粩嗟卣{(diào)整變化，而這種變化方式是無人能準(zhǔn)確預(yù)測出來的。

3、傳輸能力的有限性。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然省去了布線的煩惱，但是相對于有線網(wǎng)絡(luò)，低帶寬則成為它的天生缺陷。同時，信號之間還存在相互干擾，信號自身也在不斷地衰減，諸如此類。不過因?yàn)閱蝹€節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量并不算大，這個缺點(diǎn)還是能忍受的。

4、能量的限制。

為了測量真實(shí)世界的具體值，各個節(jié)點(diǎn)會密集地分布于待測區(qū)域內(nèi)，人工補(bǔ)充能量的方法已經(jīng)不再適用。每個節(jié)點(diǎn)都要儲備可供長期使用的能量，或者自己從外汲取能量（太陽能）。

5、安全性的問題。

無線信道、有限的能量，分布式控制都使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)則是這些攻擊的常見方式。因此，安全性在網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。

傳感網(wǎng)的功能

借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的傳感器測量周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號，從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。

以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是二十世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的一項(xiàng)偉大成果，它給我們的生活帶來了深刻的變化，然而在，網(wǎng)絡(luò)功能再強(qiáng)大，網(wǎng)絡(luò)世界再豐富，也終究是虛擬的，它與我們所生活的現(xiàn)實(shí)世界還是相隔的，在網(wǎng)絡(luò)世界中，很難感知現(xiàn)實(shí)世界，很多事情還是不可能的，時代呼喚著新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳感網(wǎng)絡(luò)正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它綜合了傳感器、低功耗、通訊以及微機(jī)電等等技術(shù)，可以預(yù)見，在不久的將來，傳感網(wǎng)絡(luò)將給我們的生活方式帶來革命性的變化。

傳感網(wǎng)的應(yīng)用及實(shí)例

在舊金山，200個聯(lián)網(wǎng)微塵已被部署在金門大橋。這些微塵用于確定大橋從一邊到另一邊的擺動距離—可以精確到在強(qiáng)風(fēng)中為幾英尺。當(dāng)微塵檢測出移動距離時，它將把該信息通過微型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳遞出去。信息最后到達(dá)一臺更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。任何與當(dāng)前天氣情況不吻合的異常讀數(shù)都可能預(yù)示著大橋存在隱患。

中國現(xiàn)代意義的無線傳感網(wǎng)及其應(yīng)用研究幾乎與發(fā)達(dá)國家同步啟動，1999年首次正式出現(xiàn)于中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》的信息與自動化領(lǐng)域研究報(bào)告中，作為該領(lǐng)域提出的五個重大項(xiàng)目之一。隨著知識創(chuàng)新工程試點(diǎn)工作的深入，2001年中科院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，引領(lǐng)院內(nèi)的相關(guān)工作，并通過該中心在無線傳感網(wǎng)的方向上陸續(xù)部署了若干重大研究項(xiàng)目和方向性項(xiàng)目，參加單位包括上海微系統(tǒng)所、聲學(xué)所、微電子所、半導(dǎo)體所、電子所、軟件所、中科大等十余個校所，初步建立傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究平臺，在無線智能傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器節(jié)點(diǎn)、簇點(diǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)等方面取得很大的進(jìn)展，2004年9月相關(guān)成果在北京進(jìn)行了大規(guī)模外場演示，部分成果已在實(shí)際工程系統(tǒng)中使用。國內(nèi)的許多高校也掀起了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱潮。清華大學(xué)、中國科技大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、天津大學(xué)、南開大學(xué)、北京郵電大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西南交通大學(xué)、沈陽理工大學(xué)和上海交通大學(xué)等單位紛紛開展了有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的基礎(chǔ)研究工作。一些企業(yè)如中興通訊公司等單位也加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的行列。

傳感網(wǎng)在民用方面，涉及城市公共安全、公共衛(wèi)生、安全生產(chǎn)、智能交通、智能家居、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。國內(nèi)從事傳感網(wǎng)應(yīng)用的大企業(yè)目前為數(shù)不多，小企業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的勢頭。北京鼎天軟件有限公司，主要從事城市公共安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)，已經(jīng)承擔(dān)揚(yáng)州電子政務(wù)和揚(yáng)州應(yīng)急指揮系統(tǒng)。上海電器科學(xué)研究院主要從事智能交通方面的工程，已經(jīng)承擔(dān)上海市內(nèi)、外環(huán)智能交通工程。嘉興中科無線傳感網(wǎng)科技有限公司在數(shù)字航道、城市應(yīng)急系統(tǒng)、機(jī)場監(jiān)控等方面有較好的技術(shù)背景，相關(guān)項(xiàng)目工程正在進(jìn)行中。沈陽東軟、北大青鳥、億陽信通等企業(yè)也傳感網(wǎng)應(yīng)用方面有所涉足，目前主要在電子政務(wù)方面，正在向公共安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)進(jìn)發(fā)。

發(fā)展傳感網(wǎng)的意義

1、有利于促進(jìn)中國從“信息大國”向“信息強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變

從1G到3G時代，中國通信經(jīng)歷了從遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后到高速發(fā)展迎頭趕上，再到目前“通信大國”的局面，與此同時，中國也從“信息弱國”發(fā)展成為了“信息大國。目前，中國在信息系統(tǒng)部署范圍、信息化普及程度、信息資源綜合利用程度、信息資源服務(wù)水平、知識產(chǎn)權(quán)的控制力和話語權(quán)等方面仍落后于世界發(fā)達(dá)國家，與“信息強(qiáng)國”還存在著一定的差距。傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將能夠加快我國新一代信息系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)部署步伐，提升社會和企業(yè)信息化層次和水平，提高信息資源利用效率和信息資源服務(wù)效度，增強(qiáng)中國在信息領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)的貢獻(xiàn)度、競爭力、控制力和影響力，從而推動中國從“信息大國”向“信息強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變。

2、有利于刺激經(jīng)濟(jì)內(nèi)需發(fā)展，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長

第一，隨著國家“智能中國”戰(zhàn)略的不斷深入貫徹和落實(shí)，相關(guān)部委、政府將會通過以項(xiàng)目或園區(qū)建設(shè)為依托增加資金投入，與傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的大小園區(qū)的陸續(xù)興建，以及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都將成為拉動地方經(jīng)濟(jì)的一股力量，江蘇產(chǎn)業(yè)園區(qū)的興建就是傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)興建的一個重要里程碑。

第二，傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上眾多企業(yè)將會在國家政策的引導(dǎo)下，不斷加大相關(guān)投資，從而在產(chǎn)業(yè)內(nèi)部形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力，中國運(yùn)營商近期不斷加大對M2M的投資力度就是傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈活力釋放一個重要的訊號和縮影。

第三，如前所述，“智能城市”、“智能工業(yè)”、“智能農(nóng)業(yè)”都對傳感網(wǎng)存在著眾多需求，具體到行業(yè)可以看出，傳感網(wǎng)所服務(wù)的對象既涵蓋了電信、電力、物流、石油等諸多影響國計(jì)民生的行業(yè)，也包括了直接影響著人們?nèi)粘Ｉ畹尼t(yī)療、家居行業(yè)，因此，傳感網(wǎng)在滿足各行業(yè)需求向前不斷發(fā)展的同時，勢必會牽動這些行業(yè)需求的不斷釋放，正如有關(guān)專家評估，傳感網(wǎng)這一技術(shù)的發(fā)展將會撬動一個上萬億元規(guī)模的高科技市場。綜上所述，大力傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將會為中國經(jīng)濟(jì)內(nèi)需發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)增長注入強(qiáng)勁的推動力。

3、有利于推動3G、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、RFID和傳感器等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

目前業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識，傳感網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。隨著傳感器、軟件、網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)迅猛發(fā)展，傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速增長，應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛拓展，信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇也會不斷呈現(xiàn)。從目前傳感網(wǎng)應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢來分析，3G產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、手機(jī)產(chǎn)業(yè)、RFID產(chǎn)業(yè)和傳感器產(chǎn)業(yè)都與傳感網(wǎng)的發(fā)展密切相關(guān)，傳感網(wǎng)的發(fā)展將會有力推動以3G產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、終端產(chǎn)業(yè)、RFID產(chǎn)業(yè)、傳感器產(chǎn)業(yè)為先導(dǎo)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這是因?yàn)椋?/p>

第一，要想使傳感網(wǎng)能夠?yàn)榭蛻簟⒂绕涫瞧髽I(yè)客戶所廣泛使用，就要通過一個“媒介”來實(shí)現(xiàn)的廣域范圍互聯(lián)，因此在網(wǎng)絡(luò)部署方面，它就要依托當(dāng)前的以3G網(wǎng)絡(luò)為核心的通信網(wǎng)絡(luò)、遍及全國四通八達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)以及一定數(shù)量和范圍的駐地網(wǎng)，將其作為傳輸“媒介”，并與其融合。而傳感網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)與這些網(wǎng)絡(luò)的融合，使這些網(wǎng)絡(luò)能夠讓其暢通無阻的傳輸信息，就要使這些網(wǎng)絡(luò)的部署范圍變得更廣，對帶寬和業(yè)務(wù)支持與承載能力變得更強(qiáng)，運(yùn)營模式變得更加完善，這些勢必會推動3G產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

第二，一方面，只有讓用戶持有的終端變得更強(qiáng)，才能使得人對物的控制能力的增強(qiáng)；另一方面，只有讓所有的“物”都在RFID和傳感器的作用下具有智能，才能使得他們加入傳感網(wǎng)，因此傳感網(wǎng)的發(fā)展勢必會推動終端產(chǎn)業(yè)、RFID產(chǎn)業(yè)、傳感器產(chǎn)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。