传感器网络在环境监测中的应用

　　摘要：随着网络与数据通信、嵌入式计算和传感器技术的快速发展，出现了具有感知能力、数据处理能力和网络通信能力的传感器网络。传感器网络所具有的许多*优点使得它在各种领域的应用受到人们的极大关注。
　　
　　1、传感器网络概述
　　
　　传感器网络（SensorNetwork）是由一组传感器以AdHoc方式构成的有线或无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者，从而实现观察者与传感器之间的数据通信。　　
　　图1给出了一个典型的传感器网络的结构。这个网络由传感器节点、接收发送器、计算机网络或通信卫星、观察者等部分构成。传感器节点散布在的感知区域内，每个节点都可以感知信息，感知信息通过多跳的方式传输给接收发送器，接收发送器再将感知信息送到计算机网络或通信卫星，通过计算机网络或通信卫星实现观察者与传感器之间的数据通信。　　
　　传感器、感知对象和观察者是传感器网络的三个基本要素。网络中的传感器节点（或称为传感器子系统）由电源、数据获取单元、信息存储与处理单元和数据传输单元构成，如图2所示。电源为传感器提供正常工作所必需的能源。数据获取单元用于感知、获取外界的信息，并将其转换为数字信号。信息存储与处理单元对数据获取单元传来的信息进行必要的处理、保存，数据传输单元负责与其他传感器或接收发送器之间的通信。观察者是传感器网络的用户，是感知信息的接受者或任务管理者，观察者可以是人，也可以是计算机或其他设备。
　　
　　2、传感器网络在环境监测中的应用
　　
　　我们工作、生活、娱乐等场所都需要一个安全的环境。家庭中对煤气泄漏的及时发现，公共场所对火灾初期情况的及时掌握，对人员疏散、zui大限度减少生命及财产损失至关重要；计算机网络机房、储备重要物资的仓库等许多场所对环境条件要求很高，如机房和仓库对温度、湿度都有严格的要求。
　　
　　现在虽然有一些应对办法，如公共场所安装烟感器，家庭中安装煤气报警器、烟感器，机房、仓库温湿度有专人负责定时监测，但这种点状的模式效率不高。例如，以家庭为例，即使家里安装了煤气报警器、烟感器（这是安全意识较强的家庭，事实上大多数家庭都没有安装煤气报警器和烟感器），但在家中无人的情况下，一旦发生煤气泄漏（或火灾），煤气报警器（或烟感器）启动报警，但由于无人在家，依然会造成严重的财产损失。而且，这种点状的模式不能做到实时性。因为，通常对环境状况的监测主要是通过人工方式，即值班人员定时进行巡视，观察设置在环境中的仪表，并将情况进行手工记录。但是这样的定时巡视，因有一定的时间间隔，不能做到实时性，而且需要的人力较多。
　　
　　如果能够利用传感器网络，进行网状的集中监控，就会大大地提高工作效率，实时掌握环境情况。当环境出现异常情况时，报警启动，监控室的值班人员会*时间掌握情况，及时进行处理，从而zui大限度减少灾害带来的损失。　　
　　运用传感器网络进行环境监测的系统结构图如图3所示，系统硬件设备由传感器子系统、服务器、客户机和报警器组成。　　
　　系统流程如图4所示。针对不同的环境，根据需要采集的参数类型（温湿度数据、烟感数据、煤气感应数据等）选择相应的传感器，构成相应的传感器子系统，传感器子系统将采集到的数据经过处理后发送到服务器，服务器将接收到的数据自动存入数据库，当数据超出规定的范围时启动报警器进行报警，提醒值班人员及时进行处理。值班人员也可以随时通过客户端软件访问服务器，对环境参数进行查询、统计、生成报表，随时掌握环境状态。