在信息家電設備中的應用

　　無線傳感器網絡的逐漸普及，促進了信息家電、網絡技術的快速發展，家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展，基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。

　　在家電中嵌入傳感器結點，通過無線網絡與互聯網連接在一起，將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環境。利用遠程監控系統可實現對家電的遠程遙控，也可以通過圖像傳感設備隨時監控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園，監測兒童的早期教育環境，以及跟蹤兒童的活動軌跡。

　　無線傳感器網絡利用現有的因特網、移動通信網和電話網將室內環境參數、家電設備運行狀態等信息告知住戶，使住戶能夠及時了解家居內部情況，并對家電設備進行遠程監控，實現家庭內部和外界的信息傳遞，無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方通過瀏覽器監控家中的水表、電表、煤氣表、電器熱水器、空調、電飯煲等，安防系統煤氣泄露報警系統、外人侵入預警系統等，而且可通過瀏覽器設置命令，對家電設備遠程控制。無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節點組成每個節點，對一種設備進行監控，從而形成一個無線傳感器網絡，通過網關接入因特網系統，采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統模型。傳感器節點在網絡中負責數據采集和數據中轉節點的數據采集，模塊采集戶內的環境數據，如溫度、濕度等，由通信路由協議直接或間接地將數據傳輸給遠方的網關節點。

　　目前，國內外主要研究無線傳感器網絡節點的低功耗硬件平臺設計和拓撲控制、網絡協議、定位技術等。以檢測光線強度的傳感器為例，實現了一個無線傳感器網絡，根據傳感器所檢測的光線強弱來關閉或開啟指示燈。在無線傳感器網絡中，普通節點將它采集的光強數據發送給網絡協調器，網絡協調器將含有控制變量的數據幀發送給帶有指示燈接點的同時，還可以通過串口將光強度數據傳送給計算機。通過安裝存計算機上的后臺軟件，可以看出光強度信號的變化。通過遮蓋光強傳感器可以改變采集到的光強數據，當光強度比較低時曲線下降，反之曲線上升。這種傳感器網絡綜合了嵌入式技術、傳感器技術、短程無線通信技術，有著廣泛的應用。該系統不需要對現場結構進行改動，不需要原先任何固定網絡的支持，能夠快速布置，方便調整，并且具有很好的可維護性和拓展性。

　　在農業領域的應用

　　農業是無線傳感器網路使用的另一個重要領域。為了研究這種可能性，英特爾率先在俄勒岡州建立了第一個無線葡糖園。傳感器被分布在葡萄園的每個角落，每隔一分鐘檢測一次土壤溫度，以確保葡萄可以健康生長，進而獲得大豐收。以后，研究人員將實施一種系統，用于監視每一傳感器區域的溫度，或該地區有害物的數量。他們甚至計劃在家畜（如狗）上使用傳感器，以便可以在巡邏時搜集必要信息。這些信息將有助于開展有效的灌溉和噴灑農藥，進而降低成本和確保農場獲得高效益。

　　據媒體報道，國家科技支撐計劃項目“西北優勢農作物生產精準管理系統”實施以來，主要針對西部地區優勢農產品蘋果、獼猴桃、丹參和甜瓜、番茄等主要農作物，以及西部干旱少雨的生態環境特點開展專項技術研究、系統集成與典型應用示范，成功將無線傳感器網絡技術成功應用于精細農業生產中。這個實時采集作物生長環境的傳感網先進技術應用農業生產，為發展現代農業提供了新的技術支撐。在項目實施中，承擔單位之一的西北工業大學利用在傳感器網絡技術，開發出可實時采集大氣溫濕度、CO2濃度、土壤溫濕度的傳感器網絡節點。

　　系統由感知節點、匯聚節點、通信服務器、基于WEB 的監控中心、農業專家系統、交互式農戶生產指導平臺組成。系統已應用于安塞、楊凌、閻良日光溫室的番茄、甜瓜等設施作物，洛川蘋果、周至獼猴桃、商洛丹參。眾多的感知節點實時采集作物生長環境信息，以自組織網絡形式將信息發送到匯聚節點，由匯聚節點通過GPRS上傳到互聯網上的實時數據庫中。農業專家系統分析處理相關數據，產生生產指導建議，并以短消息方式通知農戶。系統還可遠程控制溫室的滴灌、通風等設備，按照專家系統的建議實行溫度、水分等自動化管理操作。西北農林科技大學面向西部優勢農產品精準化生產需求和西北地區主要農業設施環境特點，研究以蘋果、獼猴桃、甜瓜、番茄、丹參為代表的西部優勢農作物的生長發育模擬模型及精準的量化管理指標，已建立了以上各作物的生長發育、產量及品質數據庫。

　　針對優質果業和中草藥精準管理，建立了生產地氣候數據生成模擬模型、以溫度、光照為主要驅動因子的發育進程模擬模型，丹參主莖葉齡動態發育模型、丹參光合生產與干物質積累模型。通過技術組裝配套，開發出6套主要作物精準化管理技術規范，建立蔬菜、蘋果、獼猴桃、丹參等6個示范基地。通過精準化育苗和水肥管理，生產效益提高11%，蘋果精準化示范園較常規果園產量提高12%，優質果率提高8%，降低投資17%，每畝合計增加效益1215元;獼猴桃精準化示范園產量提高15%，優質果率提高 10%，降低投資16%，每畝合計增效1500元。相關技術已輻射2萬余畝，已累計增加效益7000多萬元。

　　我國是一個農業大國，農作物的優質高產對國家的經濟發展意義重大。在目前農業自然資源不斷減少，生態環境惡化趨勢沒有扭轉的情況下，農業想要進一步發展，就必須要求農業轉變增長方式，推動農業發展的現代化、信息化。傳感器網絡的出現為農業各領域的信息采集與處理提供了新的思路和有力手段。借助這種技術手段，能夠實時提供土壤溫濕度、空氣變更、酸堿度、二氧化碳濃度，動植物病蟲害信息、生長信息，農作物灌溉情況等，這些信息幫助人們及時發現農業生產中的問題，便農業有可能漸漸地從以人為中心，轉向以信息和軟件為中心的生產模式。隨著無線傳感器網絡的不斷發展，國內外在該領域已經初步推出相關產品并得到示范應用。

　　在建筑物狀態監控中的應用

　　建筑物狀態監控是指利用傳感器網絡來監控建筑物的安全狀態。由于建筑物不斷進行修補，可能會存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動可能不會帶來看得見的損壞，但是也許會在支柱上產生潛在的裂縫，這個裂縫可能會在下一次地震中導致建筑物倒塌。用傳統方法檢查往往需要將大樓關閉數月，而安裝傳感器網絡的智能建筑可以告訴管理部門它們的狀態信息，并自動按照優先級進行一系列自我修復工作。

　　未來的各種摩天大樓可能都會裝備這類裝置，從而建筑物可自動告訴人們當前是否安全、穩固程度如何等信息。隨著社會的不斷進步，安全生產的概念已經深入人心，人們對安全生產的要求也越來越高。在事故多發的建筑行業，如何保證施工人員的人身安全，以及工地的建筑材料、設備等財產的保全是施工單位關心的頭等大事。任何一個建筑工地都有大量的腳手架，電纜等設施和建筑材料，這些東西由于價值不菲，運輸方便，成了被偷盜的對象。

　　在沒有視頻監控的工地，由于管理者不能24小時監督工地，導致在深夜和凌晨的偷盜現象非常嚴重。建筑工地最讓人擔心的就是安全問題。由于大部分的建筑工人都是農民工，他們文化水平有限，安全意識缺乏，很容易在施工時因違規操作造成人身傷害和工程損失。為了避免這些危險，視頻監控系統顯得尤為重要。

　　城市污染一直是建筑工地帶來的負面影響之一，由于過多的沙石，水泥材料，使工地附近的空氣質量非常的差，為市民帶來很多不變。沖洗水泥車會使工地附近的路面非常泥濘，水分蒸發后，又會使路面凹凸不平。這些不文明的行為都是投資者需要注意的。由于施工環境的限制，設備、材料的安全管理不完善及部分員工的自我防護意識的薄弱，為犯罪分子提供了可乘之機。如何通過技術手段引入施工現場，打造數碼建筑工地成了許多建筑單位重點考量因素。地基基礎階段的監控：深基坑支護、基槽開挖和人工挖孔樁施工等已被列入專項治理內容。這個階段的施工已被作為監控的重點。轉入地面、樓面施工階段，建筑物四周敞開，作業面寬，施工人員多，各個分項工程往往交叉作業，要求各項安全防范和質量要求都要考慮周到。如重點監控對象有，驗槽、砼的輸送、澆搗、養護、模板安裝、鋼筋安裝及綁扎、混凝土澆搗、施工人員安全帽和安全帶配戴、建筑物的安全網設置，以及樓梯口、電梯口、井口防護、預留洞口、坑井口防護、陽臺、樓板、屋面等臨邊防護和作業面臨邊防護等。針對高層作業的特點，可以設置多項監控重點，如建筑物的安全網設置、施工人員作業面臨邊防護、施工人員安全帽佩帶、外腳手架及落地竹腳手架的架設、纜風繩固定及使用、吊籃安裝及使用、吊盤進料口和樓層卸料平臺防護、塔吊和卷揚機安裝及操作等。

　　通過ADSL或無線接入互聯網，在物料存放和施工面等重點安裝網絡攝像機或無線網絡攝像機，在保安室的普通電腦上安裝客戶端軟件或IE瀏覽器方式即可通過聯網進行多畫面監控，而且可以直接進行錄像文件的保存，以便在有其他情況發生后進行取證。在辦公室或家里，只要能上網，使用IE瀏覽器就可以看到各個監控點的實時圖像，實現遠程監控在車上或在外出差，配備筆記本電腦和無線上網卡，就可以上網隨時隨地進行監控或巡視，還可以設置大屏幕電視墻，進行集中監看。監控現場可實現對畫面的任意切換、定時切換、順序切換及對前端設備的控制，作為管理部門的建筑公司，能通過INTERNET實時看到現場的情況，而且已經在某個工地安裝的無線監控的前端和中間的傳輸部分，都可以在其他新工地直接使用，方便靈活，而且降低投入，是管理的好助手。

　　在特殊環境中的應用

　　無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一，可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送;無線溫濕度傳感器網絡以PIC單片機為核心，利用集成濕度傳感器和數字溫度傳感器設計出溫濕度傳感器網絡節點的硬件電路，并通過無線收發模塊與控制中心通信，使之系統傳感器節點的功耗低，數據通信可靠，穩定性好，通信效率高，可廣泛應用于環境檢測。

　　隨著計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的相互滲透、結合，產生了基于無線技術的網絡化智能傳感器的全新概念。這種基于無線技術的網絡化智能傳感器，使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和共享。無線通訊技術能夠在工廠環境下，為各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構，在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足，進一步完善了工業控制網絡的通信性能。還有一些傳感器網絡的重要應用領域，例如石油管道通常要經過大片荒無人煙的地區，對管道監控一直是個難題，傳統的人力巡查幾乎是不可能的事情。而現有的監控產品往往復雜且昂貴。將無線傳感器網絡布置在管道上可以實時監控管道情況，一有破損或惡意破壞都能在控制中心實時了解。加州大學伯克利分校的研究員認為，如果美國加州將這種技術應用于電力使用狀況監控，電力調控中心每年將可以節省7～8億美元。

　　在運送某些特殊物品時，對貨柜的環境參數有較高的要求。無線傳感器網絡可以很好地監測參數變化。接收信號強度指示（RSSI）是基于節點間距離的定位算法，采用多點定位算法可以實現無線傳感器網絡節點精確定位。對算法進行了仿真，并進行了網絡節點實驗環境測試，實驗結果表明：該算法達到了RSSI多點定位的要求。倉儲作業需要配備先進的倉儲監控管理系統。在傳統倉儲作業管理信息系統中附加基于無線傳感器網絡的倉儲環境監測和倉儲作業設備運行狀態監控功能，可以構建基于無線傳感器網絡的倉儲監控管理系統，從而實現對倉儲信息、倉儲環境監測、倉儲設備監控、倉儲作業調度的統一計算機管理。由于無線傳感器網絡固有的技術特性，將無線傳感器網絡應用于倉儲監控管理，需要針對倉儲對象的特殊性，解決三個方面的關鍵技術問題，即研制開發具有單節點多參數檢測與傳送能力的無線傳感器網絡節點設備，建立混合武無線傳感器網絡;重點研究無線傳感器網絡節點的三維空間部署，滿足網絡覆蓋度和連通度的要求，其中一種有效的節點部署方案，就是將確定的倉儲空間進行基于立方體或球體的有限元劃分;研究幾類信息的綜合處理與信息融合，滿足對倉儲信息與倉儲作業調度進行統一計算機管理的需要。

　　結束語

　　無線網絡是利用無線電波而非線纜來實現與計算機設備位置無關的網絡數據傳輸系統，是現代數據通信系統發展的一個重要方向。無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一，可用于特殊環境實現信號的采集、處理和發送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術，在現實生活中得到了越來越廣泛的應用。目前，無線傳感器網絡作為一種獲得和處理信息的新技術，正在被廣泛的研究。隨著通信技術、嵌入式技術、傳感器技術的發展，傳感器正逐漸向智能化、微型化、無線網絡化發展。