23、无线传感器网络与物联网：技术解析与应用展望

无线传感器网络与物联网：技术解析与应用展望

无线传感器网络（WSN）概述

无线传感器网络由板载处理器、内存存储、电池等板载设备组成。节点持续感知周围环境，并将感知数据进行协作处理。然而，这些设备的电池寿命有限，因此功率分析对于提高效率至关重要，开发节能的无线传感器网络布局变得越来越重要。

网络架构与分类

从图 1 可以看到网络的整体架构。当传感器节点从周围环境收集数据时，会将其传输到基站（BS），基站是无线传感器网络的管理中心。网络中的消息传输是一个耗能过程，会影响网络寿命。无线传感器网络可分为两类：
- 同质网络 ：所有传感器在能量和硬件方面相同。
- 异质网络 ：不同类型的传感器节点具有不同的电池电量。

由于微机电系统（MEMS）的发展，传感器实现了尺寸紧凑、功耗低和具备板载计算能力。传感器节点随机分布在被感知的事物内部或附近，且传感器的电池无法充电或更换，因此能源利用是无线传感器网络系统配置的首要问题。

应用类型

事件检测

在事件检测应用中，存在用于感知数据的源节点和接收数据的汇聚节点。当传感器感知到数据或事件发生时，会立即将感知信息转发到汇聚节点。例如，当温度变化超过设定的上下限时，传感器会将信息发送到汇聚节点。

定期测量

在许多应用中需要进行定期测量，如在核室中，为了监测可能的温度升高、化学物质或有害气体泄漏等对人类非常危险的信息，就需要定期测量。

跟踪

在大多数监控场景中，无线传感器网络用于跟踪事