无线传感器网络在环境监测系统中的研究与应用

　　摘要：环境监测系统在多个领域已有重要应用，为了充分发挥该系统的应用价值，应加强对无线传感器网络在系统中应用的研究。本文主要围绕系统分析、系统应用特点及其架构、关键技术的研究三个方面展开讨论，详细分析了无线传感器在环境监测上的应用优势.根据环境监测系统自身架构，阐述了无线传感器网络在典型应用领域的创新构建方案，从而实现环境监测系统的良好发展。
　　关键词：环境监测系统；无线传感器网络；系统架构
　　中图分类号：X84文献标识码：A文章编号：2095-672X（2018）03-0166-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.097
　　Abstract： Environmental monitoring system has important applications in many fields. In order to give full play to the application value of the system， the research on the application of wireless sensor network in the system should be strengthened. This paper mainly discusses the application of wireless sensor in environmental monitoring based on the three aspects of system analysis， system application characteristics， architecture and key technologies. Based on the architecture of the environment monitoring system， the paper expounds that wireless sensor network Typical application areas of innovative construction programs， so as to achieve the good development of environmental monitoring system.
　　Keywords： Environmental monitoring system； Wireless sensor network； System architecture
　　随着科学技术的快速发展以及人们环境保护意识的增强，使得越来越多的机构将环境监测系统中无线传感技术的应用作为一项重要的研究内容。通过在环境监测空间内布置一定量的传感器节点，可在无线网络作用下，实现对感知对象相关信息的采集和传输，相对于传统环境监测措施来讲，将无线传感器网络应用在环境监测系统中，可有效提高系统性能，体现出较强的应用优势。
　　1 系统分析
　　将无线传感器网络应用在环境监测系统中，能起到提高系统性能的作用。环境监测系统内利用的传感器网络是一种层次型的网络结构，在其底层布置了多个传感器节点。在节点的作用下，可将对象相关信息传输至终端设备上，进而对环境情况有一定掌握。传感器节点主要由处理器模块、能量供应单元等组成，为了保证数据获取的准确性，一般要求传感器节点布置保持较大密度，进而形成传感器网络。传感器节点主要起到传输数据的作用，逐步将对象信息传送至基站上。传输网络作为负责协调不同传感器节点和综合节点信息的网络系统，在环境监测上具有较好的应用效果。
　　2 系统应用特点及其架构
　　2.1 系统特点
　　在对传感器网络应用在环境监测系统上的特点进行分析时，可发现主要体现在以下方面：第一，适用于环境恶劣或者远距离情况下相关信息的收集和传输，保证监测系统数据提供的准确性；第二，考虑到生物群种对外来因素較为敏感，直接进行生态环境的监测可能对环境完整性造成破坏，不能保证对生态环境信息的有效掌握，这时可应用传感器网络来进行环境监测；第三，当需要进行大范围的信息监测时，对网络覆盖率要求较高，这时应采用无线传感器技术来进行环境监测及控制；第四，传感器网络有着数据储存和整合能力，可将大量数据存储到数据库中，并且具有数据分析功能。
　　2.2 系统架构
　　（1）矿井安全监控。无线传感器网络可应用在矿井的环境监测中，传感器节点可进行相关数据的采集，包括瓦斯、气压、风速和CO等，之后将数据由井下基站以及地面控制终端传送至监控中心[1]。相关工作人员能及时根据监测数据对矿井情况有一定掌握，进而保证指挥调度和安全监测等工作的顺利进行，在安全事故预防上有重要作用。（2）生态环境监测。除了在矿井环境监测上有一定应用价值外，无线传感器网络还可应用到生态环境的监测上，并已经取得较好的应用效果。例如，美国加州大学便针对生态环境监测展开了相关试验，该研究组在进行生态环境监测的岛屿上布置了多个传感器节点，由此组成传感器网络，同时在节点上布置了不同类型的传感器，以便对海岛上多种类型的生态环境数据进行监测。如使用数字温度传感器、光敏传感器等，可对海燕巢穴的环境情况有所了解，而应用能耗较低的红外传感器来监测巢穴使用状况，能帮助相关人员充分掌握生态环境信息。（3）智能家居。在对无线传感技术的应用进行分析时，发现其在家居环境监测中同样体现出一定的应用价值。通过在家电或者家具上布置传感器节点，之后将无线网络与控制终端结合起来，这时用户可在远程监控系统的作用下，实现对家电的远程控制，使得家电控制不会受到时间和空间的限制。例如，用户可根据自身生活习惯，控制家电的运行时间，能减少用户的等待时间，进而为其提供较为舒适的家居环境，可实现人们生活质量的提高。

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