无线传感器网络

1、 天津电子信息职业技术学院课 程 设 计课题名称 无线传感器网络技术简介 姓 名 XXX 学 号 28 班 级 电子S10-2 专 业 应用电子技术 成 绩 完成日期 2012/11/20 摘要随着电子技术和信息技术的发展，无线传感器网络技术的应用越来越广泛，他可以在任何时间、任何地点和任何环境条件下，获取大量翔实、可靠的信息。这种网络系统可以广泛应用与国防军事、国家、安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。它是信息感知和采集的一场革命，将给人类生活带来深远影响。关键字：传感器、广泛应用、革命；目录一、无线传感器网络应用领域41、军事领域42、工业领域43、农业领域54、智

2、能交通领域55、家庭与健康领域66、环境保护领域67、其他领域6二、常见的地面战场微型传感器61、微震动传感器62、声响传感器73、磁性传感器74、红外传感器75、压力传感器86、超声波传感器8三、无线传感器网络发展前景8四、参考文献9一、无线传感器网络应用领域1、军事领域在军事领域 ，传感器网络将会成为 C4ISRT (command，control，communication，computing，intelligence，surveillance，reconnaissance and targeting)系统不可或缺的一部分。C4ISRT系统的目标是利用先进的高科技技术，为未来的现代化战争

3、设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统，受到了军事发达国家的普遍重视。因为无线传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的结点组成的，自组织性和容错能力使其不会因为某些结点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术无法比拟的。也正是这一点，传感器网络非常适合应用在恶劣的战场环境中，包括监控我军兵力、装备和物资，监视冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估顺势，侦察和探测核、生物和化学攻击。2、工业领域自组织、微型化和对外部世界的感知能力，决定了传感器网络在工业领域大有作为。在一些危险的工作环境，如煤矿、石油钻井、核电厂等，利用无线传

4、感器网络可以探测工作现场有哪些员工、他们在做什么以及他们的安全保障等重要信息。在机械故障诊断方面，Intel公司曾在芯片制造设备上安装过200个传感器结点，用来监控设备的振动情况，并在测量结果超出规定时提供检测报告，效果非常显著。美国最大的工程建筑公司贝克特营建集团公司也在伦敦地铁系统采用传感器网络进行监测。我国正处在基础设备建设的高峰期，各类大型工程的安全施工及监控是建筑设计单位长期关注的问题。采用无线传感器网络技术，可以让大楼、桥梁和其他建筑物能够自身感觉并意识到他们的状况，使得安装了传感器的的=智能建筑自动高速管理部门他们的状态信息，从而可以让管理部门按照优先级进行定期的维修工作3、农业

5、领域我国是农业大国，农作物的优质高产对国家的经济发展意义重大。在这些方面传感器网络有着卓越的优势，可以用于监视农作物灌溉情况、土壤空气变化、畜牧和家禽的环境状况以及大面积的地表检测等。信息的获取、传输、处理、应用是数字农业研究的四大要素。先进传感器技术和智能信息处理是保证正确地定量获取农业信息的重要手段。无线传感器网络为农业领域的信息采集与处理提供了新思路，弥补了以往传统数据监控的缺点，已经成为现代大农业的研究热点。借助传感器网络可以实时向农业机构提供土壤、作物生理生态与生长的信息以及有害物、病虫害监测报警，帮助农民及时发现问题，真正实现无处不在的狮子农业，因而在设施农业、节水灌溉、精准农业、

6、畜牧业、林草业等方面具有广阔的应用前景。4、智能交通领域交通传感器是智能交通系统的重要组成，因其美好的应用前景而受到学术界和工业界的高度关注。在国内目前各种探测技术日趋成熟和硬件成本大幅度下降的基础上，传感器网络在现代交通系统中的道路很大的应用。应用范围主要涉及监控交通枢纽和高速公路上的运行状况，统计通过的车数和某类车辆出现的频度等数据，提供交通运行信息为决策者服务。目前中国科学院的研究人员在该领域已经取得了突破性的成果，并进行了大规模的应用展示。中科院沈阳自动化所展开了基于无线传感器网络的高速公路交通监控系统的研究。该项技术可以弥补传统设备如图像监视系统在能见度低、路面结冰等情况下，无法对高

7、速路段进行有效监控的问题，也可克服因为关闭高速公路而长生的影响交通以及阻碍人们出行等负面因素。另外，对一些天气突变性强的地区，该项技术能极大的帮助降低车追尾等恶性交通事故。5、家庭与健康领域智能家居系统的涉及目标是将住在内的各种家居设备联系起来，使其能够自动运行相互协作为居住者提供尽可能多的便利和舒适。潜入家具和家电中的传感器与执行单元组成的无线网络，与因特网连接在一起，能够为人们提供更加舒适、方便和具有人性化的智能家居环境。用户可以方便地对家电进行远程监控，如在下班前要空家里的空调、电饭锅、微波炉、电话机、录像机和计算机等家电，按照自己的意愿完成相应的工作。在家居环境控制方面，将传感器结点放

8、在家庭里不同的房间，可以对各个房间的环境温度进行局部控制。利用传感器网络可以监测幼儿的早期教育环境，跟踪儿童的活动范围，让父母或老师全面地了解和指导儿童的学习过程。6、环境保护领域传感器网络因部署简单、不知密集、低成本和无需现场维护等优点，为环境科学研究的数据获取提供了方便，可广泛应用在气象和地理研究、自然和人为灾害（如地震、洪水和火灾）监测，还可以通过跟踪珍稀鸟类、动物昆虫，进行濒危种群的研究等7、其他领域在太空探索方面，借助航天器在外形体散播一些传感器结点，希望实现对星球表面进行长期监测，这是目前最为经济可行的探索方案。美国国家航空与航天局的实验室正在为将来的火星探测进行技术准备，并已经在

9、佛罗里达宇航中心周围的环境检测项目中进行测试和完善。二、常见的地面战场微型传感器1、微震动传感器微震动传感器也叫微震动探测器，它类似与记录地震或原子弹爆炸震波的地震仪，在智能交通系统和建筑物的防震检测中也有应用。这种传感器在侦测目标时，主要是通过装置的震动探头捕捉人员或车辆活动而造成的地面震动信号来探测目标。在战场实用时，可采用人工、火炮发送或飞机空投等 设置方式。通常拾振器设置在地表层，一旦人员或车辆经过传感器的有效探测地域时，传感器将目标引起的地面震动信号转化为电信号，经放大处理后发给监控中心，从而进行实时的战场检测。微震动传感器的主要有点是检测距离远、灵敏度高，通常可探测到30m以内运动

10、的人员和300m以内行进的车辆，是所有传感器中探测距离较远的一种。同时，微震动传感器还是具有一定的目标分类能力，不仅可以区分人为震动与自然震动，还能区分人员和车辆，因为他们的震动信号强度通常差别很大。2、声响传感器声响传感器是一种通过对声源目标发出的声响信号进行接收、处理后，实现对声源目标侦察检测的这茶装置。实际上声响传感器的探测器就是常见的“话筒”，他可以把获取的目标发出的声音信号转变为电信号发送给监控中心，在还原为声音信号来对目标进行识别，探测。声响传感器的最大优点是分辨力强，他能鉴别目标性质。在对人员进行探测时，不仅可以直接听到声音，还能根据话音判明其国籍、身份和谈话内容。如果探测的目标

11、是车辆，则可根据声响判断车辆的种类，还能够准确的分辨出是人为的声响还是自然声响，从而排除自然干扰。声响传感器的缺点是耗电量大，在实际工作是为了保持较长的工作时间，通常受人工指令信号控制检测，或者与震动传感器联用。平时震动传感器处于工作状态，声响传感器则关机。震动传感器探测到目标后再启动声响传感器，把震动传感器耗电量少于声响传感器的鉴别目标能力强的优点结合起来，达到取长补短、相互配合完胜探测的目的。3、磁性传感器磁性传感器的探测器为磁性探头，磁性探头工作时在周围形成一个静磁场，当磁铁金属制成的物体，如步枪、车辆等进入这个静磁场时，就会感应产生一个新的磁场，干扰了原来的静磁场，由于目标的运动变化所

12、产生的干扰使磁场发生变化，引起了磁力计指针的偏转及摆动，产生一个电信号，进而实现对携带武器的人和车辆的检测。磁性传感器鉴别目标性质的能力很强，能区分徒手人员、武装人员和各种车辆；同时对目标探测的翻涌速度也较快，一般为2.5s，可实时的探测快速运动的目标。与其他的传感器相比，磁性传感器还有一个突出的特点，就是他能适应各种条件下的战场探测，特别适用于震动传感器难以探测的沼泽、滩头、水网等地区，从而弥补了震动传感器的不足。4、红外传感器红外传感器是一种能感应目标辐射的红外线，并将其转换成电信号后对目标进行识别探测的侦查设备。这种传感器通常分为有源式和无源式两种。有源式红外传感器的工作原理是，当战场上

13、运动的人员或车辆通过传感器的工作区时，传感器发出的红外光线即被切断，此时传感器便被启动，同时监控沾的警报便自动警报，以此来探测目标。无源式红外传感器的工作原理是，当目标发出热辐射式传感器工作区域的温度突然发生变化时，传感器自动被启动。这种装置非常灵敏，在15m的范围内人的正常体温足以启动该装置。5、压力传感器压力传感器通的探头通常是一根极细的应变电缆，使用时埋设在目标可能通过的路面下，当运动的目标压过浅埋的应变电缆时，电缆因受挤压而变形，从而引起电阻发生变化，产生的电信号起到报警作用。压力传感器时使用最早、种类最多的一类地面战场的侦察传感器。在20世纪60年代中期的越南战争中，美军曾使用很多压

14、力传感器。使用最多的就是应变钢丝传感器和平衡压力传感器。随着科学技术的发展，震动磁性电缆传感器、驻极体电缆和光纤压力传感器等作为侦察装备也得到了广泛应用。压力传感器的特点是他的虚警率较低、目标信息判断准确、抗电磁干扰能力强以及响应速度快。但这种传感器只有当运动目标压过电缆时，才能发现目标，探测范围与电缆的布设长度相等，通常只有30m左右，而且只能人工布设，因而在野战使用上有一定的局限性。6、超声波传感器超声波距离传感器一般采用独立的发射器和接受器，发射器有高频信号来激励。测量发射一个超声波脉冲至接收到反射信号所用的时间间隔，可以简单的估算出被测物体的距离。这种传感器的主要有带你在于成本较低，尺

15、寸较小，缺点是有些目标物的反射信号很弱而无法探测，另外超声波在空气中的传播时间岁温度的变化而变化。因此超声波传感器在温度敢为较大的场合下，必须进行温度补偿。三、无线传感器网络发展前景无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域宵具有巨火的运用价值，在未来还将 许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以火胆的预见，将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等；德国某研究机构正在利用传感器网络技术为足球裁判研制一套辅助系统，以减少足球比赛中越位和进球的误判率。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络，其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。无线通信能力则为传感器网络赋予了更新、更广阔的前景：包括医学、军事以及环境科学、空