基于无线传感器网络的温度采集与管理系统设计文献综述

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1、文献综述基于无线传感器网络的温度采集与管理系统设计1前言.无线传感器网络技术（WirelessSensorNetwork，简称WSN）被认为是21世纪最重要的技术之一，美国《技术评论》杂志曾评出对世界产生深远影响的十大新兴技术，无线传感器网络被列为第一。无线传感器网络是一种由“侦测”功能发展出来的独立网络模式，它的基本组成单位是无线传感器节点，这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源管理四个主要模块，它们共同组成了传感器网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖地理区域中感知对象的信息，并转发给观察者，依此做出适当的回应。作为一个全新的研究课题，它综合了传感器技术、嵌入式

2、技术、分布式信息处理技术和通信技术，在军事、工业、医疗、交通和民用等诸多方面有着巨大的应用价值，目前已成为科学领域一个活跃的研究分支，是信息感知和采集的一场革命[1]。与传统的数据采集技术相比，无线传感器网络系统的优势主要体现在：感知范围扩大、容错性能提高、测量的准确性提高、成本降低。此外，由于无线传感器网络具有很高的智能性，部署方便，可以长期在无人干预的环境中自主工作，大大降低了使用和维护的成本[2]。无线传感器网络由称为“微尘（mote）”的微型计算机构成。这些微型计算机通常指带有无线链路的微型独立节能型计算机。无线链路使得各个微尘可以通过自我重组形成网络，彼此通信，并交换有

3、关现实世界的信息。据了解，目前微尘技术的研究工作是在英特尔与加利福尼亚州大学伯克利分校联合主导下进行。它们成功创建了全功能传感器。这些传感器虽然只有瓶盖大小，但却可以执行计算、检测与通信等功能。您可以想象一下这种小型传感器的巨大潜力。它们可以被置于涂料中，用于检测地震后建筑物结构的完整性.无线传感器网络包括分布式传感器节点、接收和发送器、互联网以及用户接口界面等，其中传感器节点是基本和核心单元，它由传感单元、处理单元、通信单元和电源等组成[10]。无线传感器网络一般采用分层体系结构。分层协议由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成，其中物理层可以采用先进的无线射频传输技术

4、，如正交频分复用（OFDM）、超宽带（UWB）、多输入多输出（MIMO），甚至码分多址（CDMA）技术等，也可以采用传统的红外线传输技术；数据链路层主要任务是保证物理层传输的数据尽量正确，同时提高系统频谱效率；网络层的功能包括分组路由、拥塞控制等；传输层主要用于提供可靠的额外开销合理的数据传输服务；应用层提供各种具体的增值业务应用，同时也提供时间同步和节点定位功能。无线传感器网络网络结构如图1所示，传感器网络系统通常包括传感器节点（sensornode），汇聚节点（sinknode），和管理节点。大量传感器节点随机的部署在检测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感其节点

5、检测的数据沿着其它节点逐跳的进行传输，其传输过程可能经过多个节点处理，经过多跳后到达汇集节点，最后通过互联网和卫星达到管理节点，用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布检测任务以及收集检测数据。尽管该技术目前仍处于初步应用阶段，但在未来5年内微尘的价格将会逐步下降，并将得到广泛应用。CrossbowTechnologies是首家提供商用微尘的公司。他们的最新一代设备具备微处理器、内存、存储以及一个内部模数变转换器，均集成于一个只有原设备四分之一大小的设备中。这些微尘可用于探测加速度、磁力、光、温度、以及其他因素，目前成本大约为每个50美元。随着对微尘需求的不断增加，以及处

6、理器成本的降低，这一价格将会大幅降低。显然，这些微型计算机将可以应用于我们可以想象到的所有领域。可以预见的是，它们可能在未来几年内遍及整个亚洲。2主题.一.无线传感器网络的发展.无线传感器网络经历了40多年的发展。早在上世纪70年代,就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形,我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步,传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力,并通过与传感控制器的相联,组成了有信息综合和处理能力的传感器网络,这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始,现场总线技术开始应用于传感器网络,人们用其组建智能化传感器

7、网络,大量多功能传感器被运用,并使用无线技术连接,无线传感器网络逐渐形成[4]。进入了21世纪,计算与通信的最新发展和进步已经极大地推动了传感器网络的研究,并且已经将其推动到比较接近原始预想的境界。基于微型机电系统(Micro-E2lectro-MechanicalSystemMEMS)技术、无线网络技术以及廉价低功耗处理器的微型廉价传感器让人们能够布置无线AdHoc网络,开展各种各样的WSN应用。现阶段的主要研究方向集中在通信(协议、路由、检错等)、节能和网络控制三个方面,目前