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[科普中国]-无线感测网络

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无线感测网络Wireless sensor network),或译无线感知网络无线传感器网络,是由许多在空间中分布的自动装置组成的一种无线通信计算机网络,这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况(比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物)。无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域,如环境与生态监测、健康监护、家居自动化以及交通控制等。

简介无线感测网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外,还装备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源(通常为电池)。单个传感器节点的尺寸大到一个航天飞机,小到一粒尘埃。传感器节点的成本也是不定的,从几百美元到几美分,这取决于传感器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与带宽的受限。

在计算机科学领域,无线感测网络是一个研究热点,每年都会召开很多的研讨会和国际会议。

无线感测网络主要包括三个方面:感应,通讯,计算(硬件,软件,算法)。其中的关键技术主要有无线数据库技术,比如使用在无线传感器网络的查询,和用于和其他传感器通讯的网络技术,特别是多次跳跃路由协议。例如摩托罗拉使用在家庭控制系统中的ZigBee无线协议。1

应用无线感测网络有着许多不同的应用。在工业界和商业界中,它用于监测数据,而如果使用有线传感器,则成本较高且实现起来困难。无线传感器可以长期放置在荒芜的地区,用于监测环境变量,而不需要将他们重新充电再放回去。

无线感测网络的应用包括视频监视,交通监视,航空交通控制,机器人学,汽车,家居健康监测和工业自动化。在环境监控中一个典型的应用就是感测网(Sensor Web,或SW)。最近,传感器网络是用来监视有效利用电力。1

智能微尘智能微尘(Smartdust)是一个新的工程概念,目的是让拥有智能的无线传感器缩小成如同约沙粒或尘埃的大小,检测如温度,振动等。每个智能微尘是可以是一个无线传感器网络中的节点,以收集信息,处理信息,和与其他的节点连接。2

计算机网络计算机网络(英语:computer network),通常也简称网络,是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来,以功能完善的网络软件实现网络的硬件、软件及资源共享和信息传递的系统。简单的说即连接两台或多台计算机进行通信的系统。2

传感器传感器(英语:Sensor)是用于侦测环境中所生事件或变化,并将此消息发送出至其他电子设备(如中央处理器)的设备,通常由敏感组件和转换组件组成。

传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置。“传感器”在新韦式大词典中定义为:“从一个系统接受功率,通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义,传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式,所以不少学者也用“换能器-Transducer”来称谓“传感器-Sensor”2。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所