概述

        無線傳感器網絡是由在空間上相互離散的眾多傳感器相互協作組成的傳感器網絡系統。通常被用來監測在不同地點的物理或者環境參量，例如光，溫度，濕度，聲音，振動，壓力，運動或者污染等等。無線傳感器網絡的發展起初是源于*應用的需要，例如戰區戰場監控。然而，無線傳感器網絡現在被更廣泛的用于民用以及工業領域，包括自然和人居環境監控，醫療監護，家用電器自動化，交通控制，氣象監測等領域。
　　
　　在無線傳感器網絡中的每一個節點都配有無線電發射和接收裝置，能夠和網絡中的其他節點進行通訊。此外，每一個節點都有自己的微控制器，能量源（通常是電池）。單個的傳感器節點的形狀有很多種，有可能像個鞋盒子，也有可能像一顆谷粒。無線傳感器網絡的成本也差別很大，從數百萬美元到幾分錢，都有可能，這取決于網絡的規模和復雜程度。傳感器的尺寸和費用預算的限制也會導致傳感器網絡性能的局限，例如存儲空間、計算性能、網絡速度以及帶寬。
　　
　　無線傳感器網絡通常會組成一個無線自組織網絡，即每一個傳感器節點都支持多跳路由算法（每一個節點都能作為網絡內其他節點的數據中繼站，將傳感器數據傳輸到基站）。
　　
　　應用案例
　　
　　污水處理廠的水質監控
　　
　　一個無線傳感器節點上連接一個液位傳感器，一個pH值傳感器，一個流量計和一個電導率傳感器。許多個這樣的節點被放置在污水處理池的各個位置，用來監測每個處理池中各處的污水處理狀況，通過節點自動組成的智能網絡，將各個節點的數據回傳到遠程控制中心的機房終端顯示器上。由于無線傳感器擺脫了信號電纜的束縛，因此可以任意安放在各個位置，并且可以隨時對位置進行更換而不影響這個系統的監控，同時因為沒有電纜，也不用擔心發生漏電事故。
　　
　　建筑物強度結構健康監測
　　
　　在地震中，對人的生命財產安全造成zui大傷害的就是建筑物的倒塌。而現今大都市中，摩天大樓林立，在汶川大地震中，北京地區也有震感，華貿·國貿等高層寫字樓均有晃動，大量人員有不適感，但直至通過廣播，網絡確認地震發生后，寫字樓人員方開始撤離。如果震中發生在北京附近這幾分鐘的遲疑就會帶來高層寫字樓數千生命的消逝，而北京至少擁有數百棟高層寫字樓。
　　
　　加速度計依然是監測建筑物的zui簡單有效方式。美國加州大學伯克利分校對舊金山金門大橋部署過建筑健康監測系統。其本意是用來檢測橋體在風力作用下的各個關鍵受力點的振動狀況，整體數據建模后就可以分析出橋體受損老化嚴重的部分從而進行有針對性的修補。
　　
　　橋體和高層建筑有一個共同的特點，就是建筑結構及其敏感，因此其前端的測量點部署很難采用有線方式，否則極易損害建筑結構受力。
　　
　　而無線技術，特別是不需供電的低功耗無線技術，在解決建筑物健康監測前端100米數據獲取中具有極其重大的意義。節點具有無線能力，體積較為小巧，可以很容易的安裝在建筑物的關鍵受力點上，而不影響建筑物外觀。具有低功耗能力，節點一經部署不需要頻繁更換。省去了復雜耗時的布線操作，只要打開節點開關，位于建筑物監控中心的接受終端就可以實時獲取數據，與建筑報警系統聯動后，一旦探測到可能威脅到建筑物的震動信息，立即發出報警通知建筑物內人員立即撤離。平時該系統收集的數據還可以用來監測建筑物老化狀況，為建筑物維護提供輔助決策信息。
　　
　　橋梁強度結構健康監測
　　
　　近年來中國連續發生的幾起橋梁垮塌事故是人們加強了橋梁健康狀況的重視，相關部門也意識到橋梁并不是一個一次性投入后就可以放任不管的公共交通基礎設施，它的健康狀況同樣關乎著人民的生命和國家經濟的安全。利用傳統的傳感器和測量監控設備對橋梁健康進行監測需要在整個橋面上鋪設信號和供電電纜，不僅浪費資源而且鋪設起來工程復雜龐大，特別是像杭州灣大橋和港珠澳大橋這種長距離、大跨度的巨型橋梁。而使用無線傳感器網絡來進行橋梁健康監測，就顯得簡單方便的多了，只需要將無線傳感器節點固定在橋梁的關鍵受力點處，并沿橋布置，各個節點就會自動組織形成網絡并且回傳相關的測量數據。另外，我們還開發了專門的無線傳感平臺，可以連接多種傳感器。這樣，即使在建設橋梁時預埋進橋體的傳感器也可以通過無線節點進行監測。不但充分利用了資源，還節省了技術升級所帶來的成本投入。
　　
　　原油輸油管線溫度壓力監測
　　
　　隨著世界能源消耗量的增加，各個國家越來越依賴于從別國進口能源，特別是石油和天然氣等基礎能源原料，而石油輸油管線又是其中zui為重要的一種。但是世界原油儲藏分布在一些高海拔國家，比如俄羅斯和加拿大。而原油的屬性又決定它必須達到一定溫度才能被稀釋，具有良好的粘度特性和流動性。同時，又本著節約能源的目的，我們又要把加熱的溫度控制在一個合理的范圍內，因此，就需要對石油輸油管道的溫度進行監測。在確保原油能夠達到良好流動性的同時降低加熱的能耗。在原有管道沿線布設無線傳感器網絡是zui為經濟合理的方案，這樣可以大大節省鋪設信號和供電電纜的成本。同時又能實現數據的網絡只能傳輸。同時在節點上連接壓力計又能夠監測輸油管線是否發生泄漏和偷盜事故，并及時報告事故位置。
　　
　　通過無線網絡監控儲存罐
　　
　　通過無線網絡監控室外儲存罐內液位,并提供電源轉換功能
　　
　　與無線網絡相連的傳感器監控儲存罐內的液位.因為只有120V交流可用,所以無線網絡節點能夠轉換成可用的線電源.無線網絡幾點基于可抵御各種天氣環境的設計,避免了耗時的維護工作.
　　
　　地質災害的預防監測-山體滑坡
　　
　　香港由于存在大量山地地貌，城市居民人口眾多，要求土地必須保持較高的利用率，因此大量建筑和道路都位于山區附近。由于地處中國南方，地理位置決定了該地區降雨量常年偏高，尤其在每年夏季的梅雨季節，會出現大量的降水。不穩定的山地地貌在受到雨水侵蝕后，容易產生山體滑坡現象，對居民生命財產安全造成巨大的威脅。
　　
　　過去數十年內在某些極其危險地域發生了多次山地滑坡現象，因此政府部門試圖部署一種靈活穩定的系統對山體滑坡進行監測和預警。該市政府部門嘗試部署過多套有線方式的監測網絡，但是由于監測區域往往為人跡罕至的山間，缺乏道路，野外布線，電源供給等都受到限制，使得有線系統部署起來非常困難。此外有線方式往往采用就近部署數據記錄儀的方式記錄采集數據，需要專人定時前往監測點下載數據，系統得不到實時數據，靈活性較差。有關方面的專家為此專門制定了應用無線傳感器網絡的解決方案。
　　
　　山體滑坡的監測主要依靠兩種傳感器的作用，液位傳感器以及傾角傳感器。在山體容易發生危險的區域，將會沿著山勢走向豎直設置多個孔洞，如圖所示。每個孔洞都會在zui下端部署一個液位傳感器，在不同深度部署數個傾角傳感器。由于該地區的山體滑坡現象主要是由雨水侵蝕產生的，因此地下水位深度是標識山體滑坡危險度的*指標。該數據由部署在孔洞zui下端的液位深度傳感器采集并由無線網絡發送。
　　
　　通過傾角傳感器我們可以監測山體的運動狀況，山體往往由多層土壤或巖石組成，不同層次間由于物理構成和侵蝕程度不同，其運動速度不同。發生這種現象時我們部署在不同深度的傾角傳感器將會返回不同的傾角數據，如圖所示。在無線網絡獲取到各個傾角傳感器的數據后，通過數據融合處理，專業人員就可以依據此判斷出山體滑坡的趨勢和強度，并判斷其威脅性大小。山體滑坡在地震之后的災區隨處可見，尤其是交通要道兩側的山體滑坡對救援進度更是會造成巨大的威脅，相信無數人仍然記得在聽到理縣到汶川的生命線在打通后不到一天的時間就又因山體滑坡而中斷時那揪心的感覺。