《无线传感器网络简明教程(第二)》,教学幻灯片课件分析.ppt

* 实时监控电力高压线的应力、温度和震动，在大雪覆盖时可以快速诊断出故障发生的地点。 监测高尔夫球场草皮植被的湿度，以便适时地喷洒浇水。 监测葡萄园的温室气候，因为葡萄园温湿度的细微变化对葡萄酒的质量影响很大。 监测道路状况，如大雾、地面积水、冰冻。 * 最近新闻媒体报道了一些大型的传感器网络应用工程项目，例如韩国济州岛的智能渔场系统，主要是实现了自动收集渔场饲养环境的参数，确定投放饲料的数量 。 北京大兴区菊花生产基地使用无线传感器网络，采集日光温室和土壤的温湿度参数，提高了菊花生产的管理水平，使得生产成本至少下降了25%。他们采用克尔斯博公司提供的产品，这个公司是全球最大的传感器网络产品制造商。 * 沈阳玫瑰园采用传感器网络设备，实现了整个玫瑰花观光温室参数的自动采集 。 浙江温州的奶牛牧场，结合传感器网络和射频识别技术，给奶牛戴上身份标识，防止走失。 应用方面还有很多，目前传感器网络节点的出货量已经超过1亿。国际领先公司如Cisco、Intel等都在自己的领域实现了各种应用和服务。 * 在停车场智能引导停车泊位。 对列车铁轨的状态是否正常进行监测。 在高速公路系统，辅助完成不停车收费功能。 在物流系统中，监测物资的保存状态和数量。 * 采用位移传感器测量桥梁建筑的应力，确保桥梁长期处于正常状态。 用于检测人类慢性疾病的指标，特别是中老年人的健康监护。 对海洋表面的污染程度进行监测，采用飞机收集数据。 利用移动机器人和固定采集点，对生态环境进行监测。 * 　 一个典型的早期应用例子是大鸭岛海燕监测。 作家高尔基笔下赞扬的海燕，现在已经成为了一种濒临灭绝的鸟类。它们特别惧怕人类的打扰，美国缅因州大鸭岛属于自然保护区，上面居住栖息着很多海燕。 　　2002年英特尔研究人员传感器放置在海燕鸟巢附近，获取海燕生活环境的数据。他们使用的传感器包括光、湿度、气压、红外、图像等，通过无线自组网，将数据经卫星传输到加州的服务器，实现了对敏感野生动物的无人干扰监测。 其它的应用非常多，例如。 * 结合刚才介绍的大量应用情况，请大家思考并课堂讨论：传感器网络还可以有哪些用途？我们采用15分钟时间进行分组讨论。 好，根据各组积极讨论的结果，有的同学认为传感器网络在我们军事上大有作为，有的同学在考虑能否用于地震监测预报。事实上确实如此。 * 　2008年5月12日四川省汶川地区发生强烈大地震，造成巨大人员伤亡和财产损失，让地震预测重新成为科学界乃至整个社会关注的热点。 　在5月19日紧急召开的”汶川特大地震发生机理及后续灾情科学分析”香山会议上，许多学者认为光纤传感器是目前最好的地震监测手段，在地震带附近建立光纤传感器网络，可以及时监测地下的异常情况，提高地震的预测水平，最大程度地避免人员伤亡和财产损失。 * 在介绍基本概念之前，我们先对当前的无线网络进行一下简单的分类。 * 这张图直观描述了计算设备的演化历史。 贝尔定律指出：每10年会有一类新的计算设备诞生。计算设备整体上是朝着体积越来越小的方向发展，从最初的巨型机演变发展到小型机、工作站、PC和PDA之后，新一代的计算设备正是传感器网络节点这类微型化设备，将来还会发展到生物芯片。 虽然传感器网络的远景令人振奋，受到普遍青睐 ，但它的真正应用在哪里呢？下面介绍第三个问题－－传感器网络的应用情况。 * 　　第一阶段：最早可以追溯二十世纪70年代越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，这条道路是胡志明部队向南方游击队源源不断输送物资的秘密通道，美军曾经绞尽脑汁动用航空兵狂轰滥炸,但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。 * 　　所谓“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。 这种早期使用的传感器系统的特征在于。 * 传感器节点只产生探测数据流，没有计算能力，并且相互之间不能通信。 * 　第二阶段是二十世纪80年代至90年代之间。 　主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。 因此在1999年，商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一 。 * 　第三阶段：21世纪开始至今。也就是本课开始介绍的911事件发生之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。 除了应用于情报部门反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室－－橡树岭实验室