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无线传感器网络应用实例荟萃 陈建峰 西安成峰科技有限公司，西安市高新一路16号创业大厦B座706室, 电话：8825 7625 无线传感器网络具有可快速部署、可自组织、隐蔽 性强和高容错性的特点，因此非常适合在军事上应用。 利用无线传感器网络能够实现对敌军兵力和装备的监 控、战场的实时监视、目标的定位、战场评估、核攻击 和生物化学攻击的监测和有哪些信誉好的足球投注网站等功能。目前国际许多机 构的课题都是以战场需求为背景展开的。例如，美军开 展的如C4KISR计划、Smart SensorWeb、灵巧传感器 网络通信、无人值守地面传感器群、传感器组网系统、 网状传感器系统CEC，等等。 在军事领域应用方面，该项技术的远景目标是：利 用飞机或火炮等发射装置，将大量廉价传感器节点按照 一定的密度布放在待测区域内，对周边的各种参数，如 温度、湿度、声音、磁场、红外线等各种信息进行采 集，然后由传感器自身构建的网络，通过网关、互联 网、卫星等信道，传回信息中心。 该技术可用于敌我军情监控。在友军人员、装备及 军火上加装传感器节点以供识别，随时掌控自己情况。 通过在敌方阵地部署各种传感器，做到知己知彼，先发 制人。另外，该项技术可用于智慧型武器的引导器，与 雷达、卫星等相互配合，利用自身接近环境的特点，可 避免盲区，使武器的使用效果大幅度提升。 在现阶段软件、硬件、通信、传感器等技术的基础 上，以下系统已得到成功的应用。 实例：2005年，美国军方成功测试了由美国Crossbow产 品组建的枪声定位系统。如图1 所示，节点被安置在建 筑物周围，能够有效地按照一定的程序组建成网络进行 突发事件(如枪声、爆炸源等)的检测，为救护、反恐提 供有力手段。 实例：美国科学应用国际公司采用无线传感器网络，构 筑了一个电子周边防御系统，为美国军方提供军事防御 和情报信息。在这个系统中，采用多枚微型磁力计传感 器节点来探测某人是否携带枪支，以及是否有车辆驶 来；同时，利用声传感器，该系统还可以监视车辆或者 移动人群。 1．军事领域 (1) 图1：狙击手定位系统（上图）检测区域俯瞰图（下图） 模型图：红色为狙击手的位置，绿色为节点位置 2．农业领域 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，无线传感器网络有着卓越 的技术优势。它可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气 变更、牲畜和家禽的环境状况以及大面积的地表检测。 如图2 所示，一个典型的系统通常由环境监测节点、基 站、通信系统、互联网以及监控软硬件系统构成。如图 所示，根据需要，人们可以在待测区域安放不同功能的 传感器并组成网络，长期大面积地监测微小的气候变 化，包括温度、湿度、风力、大气、降雨量，收集有关 土地的湿度、氮浓缩量和土壤PH值等，从而进行科学预 测，帮助农民抗灾、减灾，科学种植，获得较高的农作 物产量。在“九五”计划中，“工厂高效农业工程”已 经把智能传感器和传感器网络化的研制列为国家重点项 目。以下介绍几种国内外在这个领域所作的一些尝试。 图2：农业生态环境监测实例结构图 实例：2002 年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上 第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的每个 角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有 害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。研究人员发 现，葡萄园气候的细微变化可极大地影响葡萄酒的质 量。通过长年的数据记录以及相关分析，便能精确的掌 握葡萄酒的质地与葡萄生长过程中的日照、温度、湿度 的确切关系。这是一个典型的精准农业、智能耕种的实 例(见图3)。 图3：葡萄园环境监测系统示意图 实例：北京市科委计划项目“蔬菜生产智能网络传感器 体系研究与应用”正式把农用无线传感器网络示范应用 于温室蔬菜生产中。在温室环境里单个温室即可成为无 线传感器网络的一个测量控制区，采用不同的传感器节 点构成无线网络来测量土壤湿度、土壤成分、pH 值、降 水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等， 来获得农作物生长的最佳条件，为温室精准调控提供科 学依据。最终使温室中传感器、执行机构标准化、数字 化、网络化，从而达到增加作物产量、提高经济效益的 目的。 图4：多温室间无线传感器网络通信的示意图 无线传感器网络的通信便利、部署方便的优点，使 其在节水灌溉的控制中得以应用。同时，节点还具有土 壤参数、气象参数的测量能力，再与互联网、GPS技术结 合，可以比较方便地实现灌区动态管理、作物需水信息 采集与精量控制专家系统的构建，并可进而实现高效、 低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温 室、庭院花园绿地、高速路隔离带、农田井用灌溉区等 区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模 式化、集成化，促进节水工业的快速和健康发展。 实例：D