無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用

　　摘要：環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域已有重要應(yīng)用，為了充分發(fā)揮該系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)中應(yīng)用的研究。本文主要圍繞系統(tǒng)分析、系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)及其架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)的研究三個(gè)方面展開討論，詳細(xì)分析了無線傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用優(yōu)勢(shì).根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身架構(gòu)，闡述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在典型應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新構(gòu)建方案，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的良好發(fā)展。
　　關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；系統(tǒng)架構(gòu)
　　中圖分類號(hào)：X84文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-672X（2018）03-0166-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.097
　　Abstract： Environmental monitoring system has important applications in many fields. In order to give full play to the application value of the system， the research on the application of wireless sensor network in the system should be strengthened. This paper mainly discusses the application of wireless sensor in environmental monitoring based on the three aspects of system analysis， system application characteristics， architecture and key technologies. Based on the architecture of the environment monitoring system， the paper expounds that wireless sensor network Typical application areas of innovative construction programs， so as to achieve the good development of environmental monitoring system.
　　Keywords： Environmental monitoring system； Wireless sensor network； System architecture
　　隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，使得越來越多的機(jī)構(gòu)將環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中無線傳感技術(shù)的應(yīng)用作為一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。通過在環(huán)境監(jiān)測(cè)空間內(nèi)布置一定量的傳感器節(jié)點(diǎn)，可在無線網(wǎng)絡(luò)作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)感知對(duì)象相關(guān)信息的采集和傳輸，相對(duì)于傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)措施來講，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，可有效提高系統(tǒng)性能，體現(xiàn)出較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
　　1 系統(tǒng)分析
　　將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，能起到提高系統(tǒng)性能的作用。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)利用的傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種層次型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在其底層布置了多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)的作用下，可將對(duì)象相關(guān)信息傳輸至終端設(shè)備上，進(jìn)而對(duì)環(huán)境情況有一定掌握。傳感器節(jié)點(diǎn)主要由處理器模塊、能量供應(yīng)單元等組成，為了保證數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性，一般要求傳感器節(jié)點(diǎn)布置保持較大密度，進(jìn)而形成傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)主要起到傳輸數(shù)據(jù)的作用，逐步將對(duì)象信息傳送至基站上。傳輸網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)不同傳感器節(jié)點(diǎn)和綜合節(jié)點(diǎn)信息的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)上具有較好的應(yīng)用效果。
　　2 系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)及其架構(gòu)
　　2.1 系統(tǒng)特點(diǎn)
　　在對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的特點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，可發(fā)現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下方面：第一，適用于環(huán)境惡劣或者遠(yuǎn)距離情況下相關(guān)信息的收集和傳輸，保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供的準(zhǔn)確性；第二，考慮到生物群種對(duì)外來因素較為敏感，直接進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)可能對(duì)環(huán)境完整性造成破壞，不能保證對(duì)生態(tài)環(huán)境信息的有效掌握，這時(shí)可應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)；第三，當(dāng)需要進(jìn)行大范圍的信息監(jiān)測(cè)時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率要求較高，這時(shí)應(yīng)采用無線傳感器技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)及控制；第四，傳感器網(wǎng)絡(luò)有著數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和整合能力，可將大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，并且具有數(shù)據(jù)分析功能。
　　2.2 系統(tǒng)架構(gòu)
　　（1）礦井安全監(jiān)控。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用在礦井的環(huán)境監(jiān)測(cè)中，傳感器節(jié)點(diǎn)可進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，包括瓦斯、氣壓、風(fēng)速和CO等，之后將數(shù)據(jù)由井下基站以及地面控制終端傳送至監(jiān)控中心[1]。相關(guān)工作人員能及時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)礦井情況有一定掌握，進(jìn)而保證指揮調(diào)度和安全監(jiān)測(cè)等工作的順利進(jìn)行，在安全事故預(yù)防上有重要作用。（2）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)。除了在礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)上有一定應(yīng)用價(jià)值外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)上，并已經(jīng)取得較好的應(yīng)用效果。例如，美國(guó)加州大學(xué)便針對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)展開了相關(guān)試驗(yàn)，該研究組在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的島嶼上布置了多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，由此組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)上布置了不同類型的傳感器，以便對(duì)海島上多種類型的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如使用數(shù)字溫度傳感器、光敏傳感器等，可對(duì)海燕巢穴的環(huán)境情況有所了解，而應(yīng)用能耗較低的紅外傳感器來監(jiān)測(cè)巢穴使用狀況，能幫助相關(guān)人員充分掌握生態(tài)環(huán)境信息。（3）智能家居。在對(duì)無線傳感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其在家居環(huán)境監(jiān)測(cè)中同樣體現(xiàn)出一定的應(yīng)用價(jià)值。通過在家電或者家具上布置傳感器節(jié)點(diǎn)，之后將無線網(wǎng)絡(luò)與控制終端結(jié)合起來，這時(shí)用戶可在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制，使得家電控制不會(huì)受到時(shí)間和空間的限制。例如，用戶可根據(jù)自身生活習(xí)慣，控制家電的運(yùn)行時(shí)間，能減少用戶的等待時(shí)間，進(jìn)而為其提供較為舒適的家居環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)人們生活質(zhì)量的提高。

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