無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量傳感器節(jié)點組成的一種自組織網(wǎng)絡(luò)，這些傳感器節(jié)點不僅能感知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)境信息，還具有簡單的計算能力，同時可以將感知和計算后的相關(guān)信息在網(wǎng)絡(luò)中進行傳輸，具有一定的通信能力。傳感器節(jié)點是WSN中最重要的節(jié)點，它是整個WSN的基礎(chǔ)，具有感知數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)的功能。傳感器節(jié)點負責(zé)感知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的環(huán)境信息，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)并通過匯聚節(jié)點上報給用戶節(jié)點。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成:

無線傳感器節(jié)點: 主要由模擬前端電路、采樣電路和無線傳輸電路組成，對內(nèi)置或外接傳感器進行數(shù)據(jù)采集、加密并傳輸給無線傳感器網(wǎng)關(guān)。

無線傳感器網(wǎng)關(guān): 接收無線傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)，內(nèi)置管理軟件對接收到的數(shù) 據(jù)進行解密、解析還原為工程單位數(shù)據(jù)，生成控制指令并下發(fā)給相應(yīng)無線傳感器節(jié) 點，協(xié)調(diào)所有無線傳感器節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，并將所有無線傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)分發(fā)給用戶應(yīng)用軟件。無線傳感器網(wǎng)關(guān)是無線傳感器節(jié)點和應(yīng)用服務(wù)軟件的橋梁。

應(yīng)用服務(wù)軟件: 接收傳感器網(wǎng)關(guān)分發(fā)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)與具體被測對象結(jié)合起來，構(gòu)建業(yè)務(wù)邏輯系統(tǒng)，解決生產(chǎn)中的實際問題。

注: 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必選1個主控傳感器網(wǎng)關(guān)，可根據(jù)節(jié)點數(shù)量及覆蓋范圍通過以太網(wǎng)增加多個擴展傳感器網(wǎng)關(guān)，節(jié)點數(shù)量根據(jù)需要靈活配置。

無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對傳統(tǒng)USB、以太網(wǎng)、PCI等接口的數(shù)據(jù)采集卡進行了創(chuàng)新與發(fā)展，內(nèi)置鋰電池供電（也可以外接電源）、通過無線進行數(shù)據(jù)傳輸，擺脫了電源線、數(shù)據(jù)線的限制，從而適應(yīng)某些特殊場合應(yīng)用。

無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：

1.無線收發(fā)器：與無線采集卡進行雙向通信，下發(fā)上位機控制指令給無線采集卡，將各個無線采集卡的實時數(shù)據(jù)傳輸給上位機。

2.無線采集卡：接收上位機控制指令，進行數(shù)據(jù)采集，并通過無線將數(shù)據(jù)傳輸給無線接收器。

每個無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含1個無線收發(fā)器，包含最多32個無線采集卡，系統(tǒng)吞吐量最高5Mbps。

星形網(wǎng)絡(luò)

優(yōu)點:

(1)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高、集中管理

(2)控制簡單，建網(wǎng)容易

(3)網(wǎng)絡(luò)延遲時間較短，傳輸誤故障率低。

缺點:

(1)網(wǎng)絡(luò)需要高性能、可靠的中央節(jié)點設(shè)備，中央節(jié)點的故障會使整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓

(2)中央節(jié)點負荷重。

Mesh網(wǎng)絡(luò)

優(yōu)點:

(1)網(wǎng)絡(luò)部署速度快，無需復(fù)雜配置

(2)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，任意節(jié)點壞了不影響其他設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸

(3)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大，可通過增加節(jié)點的方式擴大網(wǎng)絡(luò)范圍

缺點:

(1) 由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點中繼，多次轉(zhuǎn)發(fā)之后延遲較高，在實時性要求較高的領(lǐng)域不適合

(2)網(wǎng)絡(luò)容量不高，由于mesh網(wǎng)絡(luò)存在轉(zhuǎn)發(fā)，每次轉(zhuǎn)發(fā)都會造成網(wǎng)絡(luò)負載增加，因此mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量不要太多。

(3)網(wǎng)絡(luò)路由、中繼等造成網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點傳輸效率低，電池供電時，續(xù)航時間短。

在智能交通中保障安全暢通

在智能交通領(lǐng)域，由于WSN具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應(yīng)用于靈活多變的環(huán)境。利用WSN能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的車輛流量、路燈、交通設(shè)施等實時監(jiān)測。

工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

在工業(yè)安全方面，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可用于危險的工作環(huán)境，例如在煤礦、石油鉆井、核電廠和組裝線布置傳感器節(jié)點，可以隨時監(jiān)測工作環(huán)境的安全狀況，為工作人員的安全提供保證。另外，傳感器節(jié)點還可以代替部分工作人員到危險的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，不僅降低了危險程度，還提高了對險情的反應(yīng)精度和速度。

基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

WSN技術(shù)對于大型工程的安全施工以及建筑物安全狀況的監(jiān)測有積極的幫助作用。通過布置傳感器節(jié)點，可以及時準確地觀察大樓、橋梁和其他建筑物的狀況，及時發(fā)現(xiàn)險情，及時進行維修，避免造成嚴重后果。

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報中的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、家畜和家禽的環(huán)境和遷移狀況、無線土壤生態(tài)學(xué)、大面積的地表監(jiān)測等，可用于行星探測、氣象和地理研究、洪水監(jiān)測等。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以通過數(shù)種傳感器來監(jiān)測降雨量、河水水位和土壤水分，并依此預(yù)測山洪爆發(fā)描述生態(tài)多樣性，從而進行動物棲息地生態(tài)監(jiān)測。還可以通過跟蹤鳥類、小型動物和昆蟲進行種群復(fù)雜度的研究等。

軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

在軍事領(lǐng)域，由于WSN具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境。利用WSN能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測敵軍區(qū)域內(nèi)的兵力和裝備、實時監(jiān)視戰(zhàn)場狀況、定位目標、監(jiān)測核攻擊或者生物化學(xué)攻擊等。

輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

WSN特別適用于以下方面的生產(chǎn)和科學(xué)研究。例如，大棚種植室內(nèi)及土壤的溫度、濕度、光照監(jiān)測、珍貴經(jīng)濟作物生長規(guī)律分析、葡萄優(yōu)質(zhì)育種和生產(chǎn)等，可為農(nóng)村發(fā)展與農(nóng)民增收帶來極大的幫助。采用WSN建設(shè)農(nóng)業(yè)環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)，用一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成風(fēng)、光、水、電、熱和農(nóng)藥等的數(shù)據(jù)采集和環(huán)境控制，可有效提高農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)程度，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植的科學(xué)性。。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)與無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(WDAQ)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成:

無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域