無線傳感網技術通過連續(xù)監(jiān)測提供豐富的背景資料并做預警響應,不僅有望解決這一問題還可大大提高醫(yī)療的質量和效率。無線傳感網集合了微電子技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網絡及無線通信和分布式信息處理等技術,能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)同完成對各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息的實時監(jiān)測、感知和采集。是當前在國際上備受關注的,涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點之一。
近年來,無線傳感器網絡在醫(yī)療系統(tǒng)和健康護理方面已有很多應用,例如,監(jiān)測人體的各種生理數(shù)據(jù),跟蹤和監(jiān)控醫(yī)院中醫(yī)生和患者的行動,以及醫(yī)院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器結點,例如心率和血壓監(jiān)測設備,醫(yī)生就可以隨時了解被監(jiān)護病人的病情,在發(fā)現(xiàn)異常情況時能夠迅速搶救。羅切斯特大學的一項研究表明,這些計算機甚至可以用于醫(yī)療研究??茖W家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個“智能醫(yī)療之家”,即一個5間房的公寓住宅,在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。“智能醫(yī)療之家”使用微塵來測量居住者的重要征兆(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數(shù)據(jù)將被用于開展以后的醫(yī)療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器,可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理,而且可以減輕護理人員的負擔,提高護理質量。利用傳感器網絡長時間的收集人的生理數(shù)據(jù),可以加快研制新藥品的過程,而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外,在藥物管理等諸多方面,它也有新穎而獨特的應用。
在信息家電設備中的應用
無線傳感器網絡的逐漸普及,促進了信息家電、網絡技術的快速發(fā)展,家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展,基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節(jié)點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。在家電中嵌入傳感器結點,通過無線網絡與互聯(lián)網連接在一起,將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環(huán)境。利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對家電的遠程遙控,也可以通過圖像傳感設備隨時監(jiān)控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園,監(jiān)測兒童的早期教育環(huán)境,以及跟蹤兒童的活動軌跡。
無線傳感器網絡利用現(xiàn)有的因特網、移動通信網和電話網將室內環(huán)境參數(shù)、家電設備運行狀態(tài)等信息告知住戶,使住戶能夠及時了解家居內部情況,并對家電設備進行遠程監(jiān)控,實現(xiàn)家庭內部和外界的信息傳遞,無線傳感器網絡使住戶不但可以在任何可以上網的地方通過瀏覽器監(jiān)控家中的水表、電表、煤氣表、電器熱水器、空調、電飯煲等,安防系統(tǒng)煤氣泄露報警系統(tǒng)、外人侵入預警系統(tǒng)等,而且可通過瀏覽器設置命令,對家電設備遠程控制。無線傳感器網絡由多個功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成每個節(jié)點,對一種設備進行監(jiān)控,從而形成一個無線傳感器網絡,通過網關接入因特網系統(tǒng),采用一種基于星形結構的混合星形無線傳感器網絡結構系統(tǒng)模型。傳感器節(jié)點在網絡中負責數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)中轉節(jié)點的數(shù)據(jù)采集,模塊采集戶內的環(huán)境數(shù)據(jù),如溫度、濕度等,由通信路由協(xié)議直接或間接地將數(shù)據(jù)傳輸給遠方的網關節(jié)點。
在農業(yè)領域的應用
農業(yè)是無線傳感器網路使用的另一個重要領域。為了研究這種可能性,英特爾率先在俄勒岡州建立了第一個無線葡糖園。傳感器被分布在葡萄園的每個角落,每隔一分鐘檢測一次土壤溫度,以確保葡萄可以健康生長,進而獲得大豐收。以后,研究人員將實施一種系統(tǒng),用于監(jiān)視每一傳感器區(qū)域的溫度,或該地區(qū)有害物的數(shù)量。他們甚至計劃在家畜(如狗)上使用傳感器,以便可以在巡邏時搜集必要信息。這些信息將有助于開展有效的灌溉和噴灑農藥,進而降低成本和確保農場獲得高效益。
系統(tǒng)由感知節(jié)點、匯聚節(jié)點、通信服務器、基于WEB的監(jiān)控中心、農業(yè)專家系統(tǒng)、交互式農戶生產指導平臺組成。系統(tǒng)已應用于安塞、楊凌、閻良日光溫室的番茄、甜瓜等設施作物,洛川蘋果、周至獼猴桃、商洛丹參。眾多的感知節(jié)點實時采集作物生長環(huán)境信息,以自組織網絡形式將信息發(fā)送到匯聚節(jié)點,由匯聚節(jié)點通過GPRS上傳到互聯(lián)網上的實時數(shù)據(jù)庫中。農業(yè)專家系統(tǒng)分析處理相關數(shù)據(jù),產生生產指導建議,并以短消息方式通知農戶。系統(tǒng)還可遠程控制溫室的滴灌、通風等設備,按照專家系統(tǒng)的建議實行溫度、水分等自動化管理操作。西北農林科技大學面向西部優(yōu)勢農產品精準化生產需求和西北地區(qū)主要農業(yè)設施環(huán)境特點,研究以蘋果、獼猴桃、甜瓜、番茄、丹參為代表的西部優(yōu)勢農作物的生長發(fā)育模擬模型及精準的量化管理指標,已建立了以上各作物的生長發(fā)育、產量及品質數(shù)據(jù)庫。
在建筑物狀態(tài)監(jiān)控中的應用
建筑物狀態(tài)監(jiān)控是指利用傳感器網絡來監(jiān)控建筑物的安全狀態(tài)。由于建筑物不斷進行修補,可能會存在一些安全隱患。雖然地殼偶爾的小震動可能不會帶來看得見的損壞,但是也許會在支柱上產生潛在的裂縫,這個裂縫可能會在下一次地震中導致建筑物倒塌。用傳統(tǒng)方法檢查往往需要將大樓關閉數(shù)月,而安裝傳感器網絡的智能建筑可以告訴管理部門它們的狀態(tài)信息,并自動按照優(yōu)先級進行一系列自我修復工作。
未來的各種摩天大樓可能都會裝備這類裝置,從而建筑物可自動告訴人們當前是否安全、穩(wěn)固程度如何等信息。隨著社會的不斷進步,安全生產的概念已經深入人心,人們對安全生產的要求也越來越高。在事故多發(fā)的建筑行業(yè),如何保證施工人員的人身安全,以及工地的建筑材料、設備等財產的保全是施工單位關心的頭等大事。任何一個建筑工地都有大量的腳手架,電纜等設施和建筑材料,這些東西由于價值不菲,運輸方便,成了被偷盜的對象。
通過ADSL或無線接入互聯(lián)網,在物料存放和施工面等重點安裝網絡攝像機或無線網絡攝像機,在保安室的普通電腦上安裝客戶端軟件或IE瀏覽器方式即可通過聯(lián)網進行多畫面監(jiān)控,而且可以直接進行錄像文件的保存,以便在有其他情況發(fā)生后進行取證。在辦公室或家里,只要能上網,使用IE瀏覽器就可以看到各個監(jiān)控點的實時圖像,實現(xiàn)遠程監(jiān)控在車上或在外出差,配備筆記本電腦和無線上網卡,就可以上網隨時隨地進行監(jiān)控或巡視,還可以設置大屏幕電視墻,進行集中監(jiān)看。監(jiān)控現(xiàn)場可實現(xiàn)對畫面的任意切換、定時切換、順序切換及對前端設備的控制,作為管理部門的建筑公司,能通過INTERNET實時看到現(xiàn)場的情況,而且已經在某個工地安裝的無線監(jiān)控的前端和中間的傳輸部分,都可以在其他新工地直接使用,方便靈活,而且降低投入,是管理的好助手。
無線網絡是利用無線電波而非線纜來實現(xiàn)與計算機設備位置無關的網絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。無線傳感器網絡是當前信息領域中研究的熱點之一,可用于特殊環(huán)境實現(xiàn)信號的采集、處理和發(fā)送。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術,在現(xiàn)實生活中得到了越來越廣泛的應用。目前,無線傳感器網絡作為一種獲得和處理信息的新技術,正在被廣泛的研究。隨著通信技術、嵌入式技術、傳感器技術的發(fā)展,傳感器正逐漸向智能化、微型化、無線網絡化發(fā)展。
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