【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)，國民經(jīng)濟，傳感器，無線，應(yīng)用，如何，監(jiān)測，節(jié)點，瓦斯，

無線自組網(wǎng)是一個由幾十到上百個節(jié)點組成的、采用無線通信方式的、動態(tài)組網(wǎng)的多跳的移動性對等網(wǎng)絡(luò)。其目的是通過動態(tài)路由和移動管理技術(shù)傳輸具有服務(wù)質(zhì)量要求的多媒體信息流，通常節(jié)點具有持續(xù)的能量供給[3]。 傳感器網(wǎng)絡(luò)是集成了監(jiān)測、控制以及無線通信的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，節(jié)點數(shù)目更為龐大，節(jié)點分布更為密集;由于環(huán)境影響和能量耗盡，節(jié)點更容易出現(xiàn)故障;環(huán)境干擾和節(jié)點故障亦造成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變化;通常情況下大多數(shù)傳感器節(jié)點是固定不動的。另外，傳感器節(jié)點具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力等都十分有限。傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標是提供高服務(wù)質(zhì)量和高效帶寬利用，其次才考慮節(jié)約能源;因而傳感器網(wǎng)絡(luò)的首要設(shè)計目標是能源的高效利用，這也是傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)最重要的區(qū)別之一。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究采用系統(tǒng)發(fā)展模式，融合了現(xiàn)代先進的微電子技術(shù)、微細加工技術(shù)、系統(tǒng)芯片(SoC)設(shè)計技術(shù)、納米材料與技術(shù)、現(xiàn)代信息通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境、家庭等領(lǐng)域，必將成為未來信息傳輸中不可缺少的一部分[4-6]。 1 WSN的結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的傳感器節(jié)點構(gòu)成的基于任務(wù)的平臺，其必不可少的3要素是傳感器、感知對象和觀察者。 傳感器對感知對象進行感知，然后將感知結(jié)果發(fā)送給觀察者，如圖1所示。 從功能實現(xiàn)角度分析，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由嵌入式設(shè)備、傳感器和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。嵌入式設(shè)備作為分布式監(jiān)控和通信的載體;傳感器測試大千世界的信息，轉(zhuǎn)換為可操作信號;網(wǎng)絡(luò)作為所有設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)，相互協(xié)作，完成復(fù)雜的任務(wù)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是指在環(huán)境中布置的傳感器節(jié)點以無線通信的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。通信結(jié)構(gòu)如圖2所示。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機部署在監(jiān)測傳感區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。 傳感器節(jié)點監(jiān)測的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達管理節(jié)點。用戶通過管理節(jié)點作為控制中心，對傳感器網(wǎng)絡(luò)進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)供用戶瀏覽和處理。 2 WSN在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速布置、自組織性和容錯能力使其不會因為某些節(jié)點在惡意攻擊中的損壞而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰，快速布置、自組織和容錯能力等特性使他們非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括監(jiān)控我軍兵力，裝備和物資，監(jiān)視沖突區(qū)，偵察敵方地形和布防、定位攻擊目標，評估損失，偵察和探測核、生物和化學(xué)攻擊[5]等軍事用途，受到了軍事發(fā)達國家的普遍重視。同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災(zāi)等很多民用領(lǐng)域也都擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。特別適用于那些設(shè)備成本較低，傳輸數(shù)據(jù)量較少，使用電池供電并且要求工作時間較長的應(yīng)用場合。 2.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測站的應(yīng)用 由于人們生活水平的提高，環(huán)境保護意識的加強，對環(huán)境信息的監(jiān)測越來越受到當(dāng)今社會的重視。空氣質(zhì)量監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的一個重要組成部分，監(jiān)測項目也由原來簡單的SO2、NOx的監(jiān)測增加了很多，如CO、O3以及空氣中有毒有害的有機物等。但是，空氣質(zhì)量監(jiān)測站的設(shè)計一直受到設(shè)計成本昂貴、維護復(fù)雜、數(shù)據(jù)的實時性差以及監(jiān)測范圍的擴大等因素的困擾。 無線傳感器節(jié)點成本低、功耗小，適用于多個區(qū)域的多點檢測，正適合于空氣質(zhì)量監(jiān)測站的設(shè)計實施，由于監(jiān)測點一般遠離監(jiān)控中心，針對傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳輸距離短的缺點，利用現(xiàn)有的通用分組無線電業(yè)務(wù)(GPRS)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮其覆蓋面廣的優(yōu)點，使之遠距離數(shù)據(jù)傳輸成為可能[7]。 空氣質(zhì)量監(jiān)測站由無線傳感器節(jié)點、空氣質(zhì)量傳感器(檢測SO2，NOx等)以及A/D轉(zhuǎn)換、網(wǎng)關(guān)節(jié)點、GPRS模塊、微處理器等組成。監(jiān)測區(qū)域所部署的傳感器節(jié)點監(jiān)測每點的數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點逐級進行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測的數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經(jīng)過多跳后匯集到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，再由網(wǎng)關(guān)節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有部署簡單、便宜、無需派人現(xiàn)場維護的優(yōu)點。在環(huán)境方面的應(yīng)用包括:監(jiān)測大面積的海洋、森林、氣象和地理研究;監(jiān)測牲畜、家禽的環(huán)境狀況;監(jiān)控動物棲息地等。 2.2 遠程家庭監(jiān)護系統(tǒng) 隨著社會老齡化的加劇，解決長期慢性病的監(jiān)護成為重要的社會問題。一些突發(fā)性疾病和家庭保健，如心血管疾病、老人的日常護理、孕婦、胎兒、嬰兒、幼兒的保健也需要長期的家庭監(jiān)護。由于中國醫(yī)療資源緊缺，基于公用網(wǎng)絡(luò)的家庭醫(yī)療監(jiān)護，建立小區(qū)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)，可以提高醫(yī)療服務(wù)水平，減輕病人負擔(dān)。 在人體身上安裝特殊用途的傳感器節(jié)點，如心率和血壓監(jiān)測設(shè)備，利用傳感器網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護者的情況，進行病情的及時處理[8]。還可以利用傳感器網(wǎng)絡(luò)長時間地收集人的生理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在研制新藥品的過程中是非常有用的，而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應(yīng)用。人工視網(wǎng)膜是一項生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用項目。在SSIM計劃中，替代視網(wǎng)膜的芯片由100個微型傳感器組成，并植入人眼，目的是使得失明者或者視力極差者能夠回復(fù)到一個可以接受的視力水平。傳感器的無線通信滿足反饋控制的需要，有利于人們對圖像的識別和確認。