傳感器節(jié)點可以連續(xù)不斷地進行數(shù)據(jù)采集、事件檢測、事件標(biāo)識、位置監(jiān)測和節(jié)點控制,傳感器節(jié)點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊,能夠廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、健康護理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理,以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等領(lǐng)域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的深人研究和廣泛應(yīng)用,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸深入到人類生活的各個領(lǐng)域而受到業(yè)內(nèi)人士的重視。
在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報中的應(yīng)用
在環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報方面,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環(huán)境和遷移狀況、無線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表監(jiān)測等,可用于行星探測、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測等。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),可以通過數(shù)種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分,并依此預(yù)測山洪爆發(fā)描述生態(tài)多樣性,從而進行動物棲息地生態(tài)監(jiān)測。還可以通過跟蹤鳥類、小型動物和昆蟲進行種群復(fù)雜度的研究等。
隨著人們對環(huán)境的日益關(guān)注,環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為野外隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便,特別是如下幾方面:將幾百萬個傳感器散布于森林中,能夠為森林火災(zāi)地點的判定提供最快的信息;傳感器網(wǎng)絡(luò)能提供遭受化學(xué)污染的位置及測定化學(xué)污染源,不需要人工冒險進入受污染區(qū);判定降雨情況,為防洪抗旱提供準(zhǔn)確信息;實時監(jiān)測空氣污染、水污染以及土壤污染;監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分。
Crossbow的MEP系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網(wǎng)絡(luò),主要用來進行環(huán)境參數(shù)的檢測。該系統(tǒng)包括了2個MEP410環(huán)境傳感器節(jié)點,4個MEP510濕度/溫度傳感器。溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類,前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸,來敏感被測物體溫度的變化,而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離,檢測從待測物體放射出的紅外線,從而達(dá)到測溫的目的。傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器都是將溫度值經(jīng)過一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出模擬電壓或電流信號,利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。而將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一起,就成為具有數(shù)字輸出能力的數(shù)字溫度傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展,半導(dǎo)體溫度傳感器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起,形成了功能強大、精確、價廉的數(shù)字溫度傳感器。
在交通管理中的應(yīng)用
在交通管理中利用安裝在道路兩側(cè)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),可以實時監(jiān)測路面狀況、積水狀況以及公路的噪音、粉塵、氣體等參數(shù),達(dá)到道路保護、環(huán)境保護和行人健康保護的目的。
1995年,美國交通部提出了“國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃”,預(yù)計到2025年全面投入使用。這種新型系統(tǒng)將有效地使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進行交通管理,不僅可以使汽車按照一定的速度行駛、前后車距自動地保持一定的距離,而且還可以提供有關(guān)道路堵塞的最新消息,推薦最佳行車路線以及提醒駕駛員避免交通事故等。
由于該系統(tǒng)將應(yīng)用大量的傳感器與各種車輛保持聯(lián)系,人們可以利用計算機來監(jiān)視每一輛汽車的運行狀況,如制動質(zhì)量、發(fā)動機調(diào)速時間等。根據(jù)具體情況,計算機可以自動進行調(diào)整,使車輛保持在高效低耗的最佳運行狀態(tài),并就潛在的故障發(fā)出警告,或直接與事故搶救中心取得聯(lián)系。目前在美國的賓西法尼亞州的匹茲堡市就已經(jīng)建成有這樣的交通信息系統(tǒng),并且通過電臺等媒體附帶產(chǎn)生了一定商業(yè)價值。
道路兩側(cè)的傳感器結(jié)點可以實時監(jiān)測道路破損、路面不平等情況,在暴雨時可以監(jiān)測路面積水情況,并將這些數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)實時的發(fā)送到相關(guān)部門,便于相關(guān)部門對道路進行檢修或者發(fā)布道路積水警報及進行險情排除等工作。道路兩側(cè)的傳感器結(jié)點還可以實時監(jiān)測公路附近的環(huán)境狀況,例如噪音、粉塵及有毒氣體濃度等參數(shù),并通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)實時發(fā)送出去,便于有關(guān)部門對道路情況進行監(jiān)測。Senera的系統(tǒng),可用于監(jiān)測橋梁、高架橋、高速公路等道路環(huán)境。對許多老舊的橋梁,橋墩長期受到水流的沖刷,傳感器能放置在橋墩底部用以感測橋墩結(jié)構(gòu);也可放置在橋梁兩側(cè)或底部,搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等,能減少斷橋所造成生命財產(chǎn)的損失。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算機網(wǎng)絡(luò)傳遞出去,信息最后到達(dá)一臺更強大的計算機進行數(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)示著大橋存在安全隱患,系統(tǒng)將根據(jù)這一信息通知工程師對其進行修繕,以確保橋梁在遭受地震或其他自然災(zāi)害時仍保持完好無損。
智能交通系統(tǒng)(ITS)是在傳統(tǒng)的交通體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型交通系統(tǒng),它將信息、通信、控制和計算機技術(shù)以及其他現(xiàn)代通信技術(shù)綜合應(yīng)用于交通領(lǐng)域,并將“人-車-路-環(huán)境”有機地結(jié)合在一起。在現(xiàn)有的交通設(shè)施中增加一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將能夠從根本上緩解困擾現(xiàn)代交通的安全、通暢、節(jié)能和環(huán)保等問題,同時還可以提高交通工作效率。因此,將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)已經(jīng)成為近幾年來的研究熱點。智能交通系統(tǒng)主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導(dǎo)等幾個方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為智能交通系統(tǒng)的信息采集和傳輸提供一種有效手段,用來監(jiān)測路面與路口各個方向上的車流量、車速等信息。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執(zhí)行、各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸與通信等子系統(tǒng)組成。信息采集子系統(tǒng)主要通過傳感器來采集車輛和路面信息,然后由策略控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo),并運用計算方法計算出最佳方案,同時輸出控制信號給執(zhí)行子系統(tǒng),以引導(dǎo)和控制車輛的通行,從而達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能交通中還可以用于交通信息發(fā)布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務(wù)平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)和綜合信息平臺等技術(shù)領(lǐng)域。