改變世界無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )（WSN）技術(shù)掃描

　　WSN，改變世界的新技術(shù)

　　傳統的傳感器正逐步實(shí)現微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò )化，正經(jīng)歷著(zhù)一個(gè)從傳統傳感器(Dumb Sensor)→智能傳感器(Smart Sensor)→嵌入式Web傳感器(Embedded Web Sensor)的內涵不斷豐富的發(fā)展過(guò)程。

　　隨著(zhù)微機電系統(Micro-Electro-Mechanism System, MEMS)、片上系統(SOC， System on Chip)、無(wú)線(xiàn)通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展, 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )(Wireless Sensor Networks, WSN)技術(shù)應運而生，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來(lái)了信息感知的一場(chǎng)變革。這成為當前所有領(lǐng)域內的新熱點(diǎn)。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是一種跨學(xué)科技術(shù)，就是由部署在監測區域內大量的廉價(jià)微型傳感器節點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò )?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領(lǐng)域可以歸納為:軍事、航空、反恐、防爆、救災、環(huán)境、醫療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。

　　WSN將是全球未來(lái)四大技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，將掀起新的產(chǎn)業(yè)浪潮。

　　1999年美國商業(yè)周刊將其列為21世紀最具影響的21項技術(shù)之一;2003年，美國麻省理工學(xué)院技術(shù)評論在預測未來(lái)技術(shù)發(fā)展的報告中將其列為改變世界十大新技術(shù)之一。美國總統科技顧問(wèn)委員會(huì )在“面向21世紀的聯(lián)邦能源與發(fā)展規劃”中指出，工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的廣泛應用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高10%，并使排放污染降低25%。

　　WSN，發(fā)展歷程及規劃

　　早在上世紀70年代，就出現了將傳統傳感器采用點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網(wǎng)絡(luò )雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò )。

　　隨著(zhù)相關(guān)學(xué)科的的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器網(wǎng)絡(luò )同時(shí)還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過(guò)與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò )，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò )。

　　從上世紀末開(kāi)始，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)開(kāi)始應用于傳感器網(wǎng)絡(luò )，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò )，大量多功能傳感器被運用，并使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)連接，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )逐漸形成。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò )，具有非常廣泛的應用前景，其發(fā)展和應用，將會(huì )給人類(lèi)的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠影響。發(fā)達國家如美國，非常重視無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展。

　　美國交通部1995年提出了“國家智能交通系統項目規劃”，預計到2025年全面投入使用。該計劃試圖有效集成先進(jìn)的信息技術(shù)、數據通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)及計算機處理技術(shù)并運用于整個(gè)地面交通管理，建立一個(gè)大范圍全方位的實(shí)時(shí)高效的綜合交通運輸管理系統。這種新型系統將有效地使用傳感器網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行交通管理。

　　美國陸軍2001年就提出了“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò )通信”計劃，在2001-2005財政年度期間批準實(shí)施。其基本思想是：在戰場(chǎng)上布設大量的傳感器以收集和傳輸信息，并對相關(guān)原始數據進(jìn)行過(guò)濾，然后再把那些重要的信息傳送到各數據融合中心，將大量的信息集成為一幅戰場(chǎng)全景圖。當參戰人員需要時(shí)可分發(fā)給他們，使其對戰場(chǎng)態(tài)勢的感知能力大大提高。

　　2002年5月，美國Sandia國家實(shí)驗室與美國能源部合作，共同研究能夠盡早發(fā)現以地鐵、車(chē)站等場(chǎng)所為目標的生化武器襲擊，并及時(shí)采取防范對策的系統。它屬于美國能源部恐怖對策項目的重要一環(huán)。該系統集檢測有毒氣體的化學(xué)傳感器和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)于一體。

　　美國自然科學(xué)基金委員會(huì )2003年制定了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )研究計劃，在加州大學(xué)洛杉磯分校成立了傳感器網(wǎng)絡(luò )研究中心，聯(lián)合周邊的加州大學(xué)伯克利分校、南加州大學(xué)等，展開(kāi)“嵌入式智能傳感器”的研究項目。

　　英特爾公司在2002年10月24日發(fā)布了“基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò )的新型計算發(fā)展規劃”。計劃宣稱(chēng)，英特爾將致力于微型傳感器網(wǎng)絡(luò )在預防醫學(xué)、環(huán)境監測、森林滅火乃至海底板塊調查、行星探查等領(lǐng)域的應用。

　　我國在國家“十一五”規劃和《國家中長(cháng)期科技發(fā)展綱要》中將“傳感器網(wǎng)絡(luò )及信息處理”列入其中，國家863、973計劃中也將WSN列為支持項目。

　　前景廣闊，任重道遠

　　研究發(fā)現，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與傳統無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的設計目標和標準具有明顯不同的要求，后者注重在移動(dòng)的環(huán)境中通過(guò)優(yōu)化路由和充分利用帶寬為用戶(hù)提供質(zhì)量較高的服務(wù)，而前者常常工作在人無(wú)法接近的惡劣環(huán)境中，無(wú)法更換能源和重復利用網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，因此高效能、低成本、自組織等問(wèn)題是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )首先要解決的。

　　由于WSN目前處于研發(fā)與不斷完善的階段，功能有限，其應用范圍只能局限在數據監控和采集方面，尚不能在用在控制和安全的場(chǎng)合，大規模商業(yè)應用還有待時(shí)日。目前應用水平也只能是有線(xiàn)的補充。當然，由于用戶(hù)的需要、技術(shù)的發(fā)展，WSN的前景光明。

　　據有關(guān)專(zhuān)家統計，要克服用了無(wú)線(xiàn)就不能要求用電纜供電而必須用電池以及成本高的難點(diǎn)，大概還需要5~10年的時(shí)間。根據現場(chǎng)總線(xiàn)的經(jīng)驗，只要沒(méi)有多標準，制造廠(chǎng)商和研發(fā)部門(mén)不刻意去炒作，堅持以最少的投入實(shí)現最大的生產(chǎn)效益，這樣WSN才能獲得健康而較快地發(fā)展。

　　目前，已有艾默生、霍尼韋爾兩家大公司推出了WSN產(chǎn)品，前者符合無(wú)線(xiàn)HART7.1版本標準;后者采用了ISA100標準。但大多數只限于溫度、壓力、流量及物位耗電量小的變送器。國內川儀和重慶郵電大學(xué)合作也生產(chǎn)出無(wú)線(xiàn)系列變送器及執行器樣機，而WIA-PA在鞍鋼冷軋機測量軸承溫度使用成功。

　　一項工業(yè)界企業(yè)調查表明，40%的受訪(fǎng)企業(yè)計劃采用無(wú)線(xiàn)解決方案，監控機器品質(zhì)。調研公司ONWorld預計到2011年，世界市場(chǎng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)系統與服務(wù)將飛升至約46億美元，比現在增長(cháng)5億美元。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )才剛剛開(kāi)始發(fā)展，國內企業(yè)應該抓住商機，加大投入力度，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

　　文章來(lái)源：中華工控網(wǎng)