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感测网

2019-11-15 08:31:33 百科
感测网

感测网

感测网的定义为随机分布的集成有感测器、数据处理单元和通信单元的微小节点,通过自组织的方式构成的无线网路。

基本介绍

  • 中文名:感测网
  • 外文名:Sensor network
  • 功能:探测物质现象
  • 词性:名词
  • 性质:无线网路
  • 起源:1999年

功能

藉助于节点中内置的感测器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。
无线感测网节点状态切换示意图无线感测网节点状态切换示意图
以网际网路为代表的计算机网路技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果,它给我们的生活带来了深刻的变化,然而在,网路功能再强大,网路世界再丰富,也终究是虚拟的,它与我们所生活的现实世界还是相隔的,在网路世界中,很难感知现实世界,很多事情还是不可能的,时代呼唤着新的网路技术。感测网路正是在这样的背景下应运而生的全新网路技术,它综合了感测器、低功耗、通讯以及微机电等等技术,可以预见,在不久的将来,感测网路将给我们的生活方式带来革命性的变化。

中国网

感测国际科技 智慧型自控桥樑 前沿技术宝库 《中国感测网》《感测器科技》服务于 全球 高科技 生产商及贸易商, 为企业 科技产品开发 提供 技术交流平台 。 本网站主要介绍关于军工级ic及工业,民用感测器 -变送器-执行器- 仪器仪表大型专业网站,深入到工业控制、系统工程计测计量、自动化等众多领域,把最新的感测器 - 变送器 - 执行器 - 仪器仪表买卖信息,最新技术供求,最新採购商,行业动态,发展方向,最新的技术套用和市场资讯及时的传递给广大科技开发,科学研究,产品设计人员。 两大网刊媒体成功为石油 、化工、电力、医药、生物、航空、航天、国防、能源、冶金、电子、工业、农业、交通、汽车、矿山、煤炭、 纺织、 信息、通信、 IT 、安防、环保、印刷、科研、气象、仪器仪表等领域从事科学研究、产品设计、开发、生产製造的科技人员、管理人员和採购人员。 提供满意服务。
《中国感测器资料库》,汇集国内外最先进的感测器、变送器、执行器 - 仪器仪表及各类工控仪表的数据信息资料和企业产品资料。公司主办的《感测器设计套用》刊物,汇集国内外高科技产品信息和设计套用案例。
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无线起源

起源

无线感测网路技术是典型的具有交叉学科性质的军民两用战略高技术,可以广泛套用于国防军事、国家安全、环境科学、交通管理、灾害预测、医疗卫生、製造业、城市信息化建设等领域。无线感测器网路(WSNs)是由许许多多功能相同或不同的无线感测器节点组成,每一个感测器节点由数据採集模组(感测器、A/D转换器)、数据处理和控制模组(微处理器、存储器)、通信模组(无线收发器)和供电模组(电池、DC/AC能量转换器)等组成。微电子机械加工技术的发展为感测器的微型化提供了可能,微处理技术的发展促进了感测器的智慧型化,通过MEMS技术和射频(RF)通信技术的融合促进了无线感测器及其网路的诞生。传统的感测器正逐步实现微型化、智慧型化、信息化、网路化,正经历着一个从传统感测器(Dumb Sensor)→智慧型感测器(Smart Sensor)→嵌入式Web感测器(Embedded Web Sensor)的内涵不断丰富的发展过程。

分类

国际上比较有代表性和影响力的无线感测网路实用和研发项目有遥控战场感测器系统(Remote Battlefield Sensor System,简称 REMBASS --伦巴斯)、网路中心战(NCW)及灵巧感测器网路(SSW))、智慧型尘(smart dust)、Intel-Mote、Smart -Its项目、SensIT、SeaWeb、行为习性监控(Habitat Monitoring)项目、英国国家格线等。尤其是最新试製成功的低成本美军“狼群”地面无线感测器网路标誌着电子战领域技战术的最新突破。俄亥俄州正在开发“沙地直线”(A Line in the Sand)无线感测器网路系统。这个系统能够散射电子绊网(tripwires)到任何地方,以侦测运动的高金属含量目标。民用方面,美日等已开发国家在对该技术不断研发的基础上在多领域进行了套用。

转折点

英特尔与加利福尼亚州大学伯克利分校正领导着微尘技术的研究工作。他们成功创建了瓶盖大小的全功能感测器,可以执行计算、检测与通信等功能。2002年,英特尔研究实验室研究人员将处方药瓶大小的32个感测器连进网际网路,以读出缅因州“大鸭岛”上的气候,评价一种海燕巢的条件。而2003年第二季度,他们换用150个安有D型微型电池的第二代感测器,来评估这些鸟巢的条件。他们的目的是让世界各国研究人员实现无入侵式及无破坏式的、对敏感野生动物及其栖居地的监测。该公司开发出了用于家庭护理的无线感测器网路系统。根据演示,试製系统通过在鞋、家具,以及家用电器中嵌入半导体感测器,帮助老年人、阿尔茨海默氏病患者,以及残障人士的家庭生活。该系统利用无线通信将各感测器联网,可高效传递必要的信息,从而方便病人接受护理,还可以减轻护理人员的负担。该无线感测器网路系统是英特尔公司在阿尔茨海默氏病患者家庭的合作下,历时一年研究完成的,2004年下半年开始试用。
日立製作所与YRP泛在网路化研究所2004年11月24日宣布开发出了全球体积最小的感测器网路终端。该终端为安装电池的有源无线终端,可以搭载温度、亮度、红外线、加速度等各种感测器。构想套用于大楼与家庭的无线感测器以及安全管理方面。
三菱电机日前开发成功了一种构想用于感测器网路的小型低耗电无线模组。能够使用特定小功率无线构筑对等(Ad-hoc)网路。是取代利用专线构筑的家用安全网路,计画2005年~2006年达到实用水平。具体而言,与红外线感测器配合,检测是否有人、与加速度感测器配合,检测窗玻璃和家具的振动、与磁感测器配合,检测门的开关,等等。
在旧金山,200个联网微尘已被部署在金门大桥。这些微尘用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离—可以精确到在强风中为几英尺。当微尘检测出移动距离时,它将把该信息通过微型计算机网路传递出去。信息最后到达一台更强大的计算机进行数据分析。任何与当前天气情况不吻合的异常读数都可能预示着大桥存在隐患。

骄傲

我国现代意义的无线感测网及其套用研究几乎与已开发国家同步启动,1999年首次正式出现于中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中,作为该领域提出的五个重大项目之一。随着知识创新工程试点工作的深入,2001年中科院依託上海微系统所成立微系统研究与发展中心,引领院内的相关工作,并通过该中心在无线感测网的方向上陆续部署了若干重大研究项目和方向性项目,参加单位包括上海微系统所、声学所、微电子所、半导体所、电子所、软体所、中科大等十余个校所,初步建立感测网路系统研究平台,在无线智慧型感测网路通信技术、微型感测器、感测器节点、簇点和套用系统等方面取得很大的进展,2004年9月相关成果在北京进行了大规模外场演示,部分成果已在实际工程系统中使用。国内的许多高校也掀起了无线感测器网路的研究热潮。清华大学、中国科技大学、浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学、北京邮电大学、东北大学、西北工业大学、西南交通大学、瀋阳理工大学和上海交通大学等单位纷纷开展了有关无线感测器网路方面的基础研究工作。一些企业如中兴通讯公司等单位也加入无线感测器网路研究的行列。

套用

感测网在民用方面,涉及城市公共安全、公共卫生、安全生产、智慧型交通、智慧型家居、环境监控等领域。国内从事感测网套用的大企业为数不多,小企业呈现蓬勃发展的势头。北京鼎天软体有限公司,主要从事城市公共安全应急指挥系统建设,已经承担扬州电子政务和扬州应急指挥系统。上海电器科学研究院主要从事智慧型交通方面的工程,已经承担上海市内、外环智慧型交通工程。嘉兴中科无线感测网科技有限公司在数字航道、城市应急系统、机场监控等方面有较好的技术背景,相关项目工程正在进行中。瀋阳东软、北大青鸟、亿阳信通等企业也在感测网套用方面有所涉足,主要在电子政务方面,正在向公共安全应急指挥系统进发。

特点

无线感测器网路可以看成是由数据获取网路、数据分布网路和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有感测器、数据处理单元和通信模组的节点,各节点通过协定自组成一个分散式网路,再将採集来的数据通过最佳化后经无线电波传输给信息处理中心。
因为节点的数量巨大,而且还处在随时变化的环境中,这就使它有着不同于普通感测器网路的独特“个性”。
首先是无中心和自组网特性。在无线感测器网路 中,所有节点的地位都是平等的,没有预先指定的中心,各节点通过分散式算法来相互协调,在无人值守的情况下,节点就能自动组织起一个测量网路。而正因为没有中心,网路便不会因为单个节点的脱离而受到损害。

其次是网路拓扑的动态变化性。网路中的节点是处于不断变化的环境中,它的状态也在相应地发生变化,加之无线通信信道的不稳定性,网路拓扑因此也在不断地调整变化,而这种变化方式是无人能準确预测出来的。

第三是传输能力的有限性。无线感测器网路通过无线电波进行数据传输,虽然省去了布线的烦恼,但是相对于有线网路,低频宽则成为它的天生缺陷。同时,信号之间还存在相互干扰,信号自身也在不断地衰减,诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大,这个缺点还是能忍受的。

第四是能量的限制。为了测量真实世界的具体值,各个节点会密集地分布于待测区域内,人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量,或者自己从外汲取能量(太阳能)。

第五是安全性的问题。无线信道、有限的能量,分散式控制都使得无线感测器网路更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此,安全性在网路的设计中至关重要。

与物联网

通过感知识别技术,让物品“开口说话、发布信息”,是融合物理世界和信息世界的重要一环,是物联网区别于其他网路的最独特的部分。物联网的“触手”是位于感知识别层的大量信息生成设备,包括RFID、感测网、定位系统等。在《物联网导论》一书中,作者认为感测网所感知的数据是物联网海量信息的重要来源之一。且中国物联网校企联盟认为,感测网的飞速发展对于物联网领域的进步,实现物联化具有重要的意义。
自2009年8月温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国家不可比拟的。
感测网-物联网百度指数感测网-物联网百度指数
有许多人把感测网的含义扩大为包括物联网,这样的说法有一定道理,温总理“感知中国”的讲话起始于对感测网的关注,但目前看来,人们更趋向于用物联网这个词(见右边百度指数图),物联网的範围大于感测网,于是在很多场合出现了“物联网(感测网)”的提法,而且这似乎成了“官方”的提法。
从图中可以看出,物联网和M2M的使用频率比感测网要高,英文的Google趋势图也显示了同样的结果。 这大概也是物联网,而不是感测网被写入政府工作报告原因吧。
在《物联网:技术、套用、标準和商业模式》一书中,作者把感测网列为物联网的4大技术和套用之一,得到业界一部分人的认同。
物联网四大技术与套用物联网四大技术与套用
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