傳感器網絡在環境監測中的應用

　　摘要：隨著網絡與數據通信、嵌入式計算和傳感器技術的快速發展，出現了具有感知能力、數據處理能力和網絡通信能力的傳感器網絡。傳感器網絡所具有的許多*優點使得它在各種領域的應用受到人們的極大關注。
　　
　　1、傳感器網絡概述
　　
　　傳感器網絡（SensorNetwork）是由一組傳感器以AdHoc方式構成的有線或無線網絡，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并發布給觀察者，從而實現觀察者與傳感器之間的數據通信。　　
　　圖1給出了一個典型的傳感器網絡的結構。這個網絡由傳感器節點、接收發送器、計算機網絡或通信衛星、觀察者等部分構成。傳感器節點散布在的感知區域內，每個節點都可以感知信息，感知信息通過多跳的方式傳輸給接收發送器，接收發送器再將感知信息送到計算機網絡或通信衛星，通過計算機網絡或通信衛星實現觀察者與傳感器之間的數據通信。　　
　　傳感器、感知對象和觀察者是傳感器網絡的三個基本要素。網絡中的傳感器節點（或稱為傳感器子系統）由電源、數據獲取單元、信息存儲與處理單元和數據傳輸單元構成，如圖2所示。電源為傳感器提供正常工作所必需的能源。數據獲取單元用于感知、獲取外界的信息，并將其轉換為數字信號。信息存儲與處理單元對數據獲取單元傳來的信息進行必要的處理、保存，數據傳輸單元負責與其他傳感器或接收發送器之間的通信。觀察者是傳感器網絡的用戶，是感知信息的接受者或任務管理者，觀察者可以是人，也可以是計算機或其他設備。
　　
　　2、傳感器網絡在環境監測中的應用
　　
　　我們工作、生活、娛樂等場所都需要一個安全的環境。家庭中對煤氣泄漏的及時發現，公共場所對火災初期情況的及時掌握，對人員疏散、zui大限度減少生命及財產損失至關重要；計算機網絡機房、儲備重要物資的倉庫等許多場所對環境條件要求很高，如機房和倉庫對溫度、濕度都有嚴格的要求。
　　
　　現在雖然有一些應對辦法，如公共場所安裝煙感器，家庭中安裝煤氣報警器、煙感器，機房、倉庫溫濕度有專人負責定時監測，但這種點狀的模式效率不高。例如，以家庭為例，即使家里安裝了煤氣報警器、煙感器（這是安全意識較強的家庭，事實上大多數家庭都沒有安裝煤氣報警器和煙感器），但在家中無人的情況下，一旦發生煤氣泄漏（或火災），煤氣報警器（或煙感器）啟動報警，但由于無人在家，依然會造成嚴重的財產損失。而且，這種點狀的模式不能做到實時性。因為，通常對環境狀況的監測主要是通過人工方式，即值班人員定時進行巡視，觀察設置在環境中的儀表，并將情況進行手工記錄。但是這樣的定時巡視，因有一定的時間間隔，不能做到實時性，而且需要的人力較多。
　　
　　如果能夠利用傳感器網絡，進行網狀的集中監控，就會大大地提高工作效率，實時掌握環境情況。當環境出現異常情況時，報警啟動，監控室的值班人員會*時間掌握情況，及時進行處理，從而zui大限度減少災害帶來的損失。　　
　　運用傳感器網絡進行環境監測的系統結構圖如圖3所示，系統硬件設備由傳感器子系統、服務器、客戶機和報警器組成。　　
　　系統流程如圖4所示。針對不同的環境，根據需要采集的參數類型（溫濕度數據、煙感數據、煤氣感應數據等）選擇相應的傳感器，構成相應的傳感器子系統，傳感器子系統將采集到的數據經過處理后發送到服務器，服務器將接收到的數據自動存入數據庫，當數據超出規定的范圍時啟動報警器進行報警，提醒值班人員及時進行處理。值班人員也可以隨時通過客戶端軟件訪問服務器，對環境參數進行查詢、統計、生成報表，隨時掌握環境狀態。