理论教育 物联网技术在环境监测中的应用

物联网技术在环境监测中的应用

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:2.环境监测和预报WSN可以用来监测土壤、空气等环境信息,将WSN应用于环境监测和预报中,可以实现对环境条件、水源质量等多种数据的综合采集。

物联网技术在环境监测中的应用

WSN是由大量价格低廉的传感器节点组成的无线网络,它具有分布式处理带来的高监测精度、高容错性、覆盖区域大、可远程监控等优点,同时,随着近年来微型传感器和无线通信技术的不断进步和快速发展,WSN在各个行业中的应用也逐渐广泛起来,目前WSN主要应用于以下几个方面。

1.军事领域

WSN因其具有明显的抗毁性和隐蔽性,可以将其应用到作战环境,用于对战场的兵力装备、攻击目标、地形、生物化学和核攻击进行实时监测。众所周知的“智能尘埃”技术已经得到了美国国防部的支持,这些细小如尘埃般的传感器,可以精确感知到金属器械的运动情况和光线温度声音的变化情况,并可以及时地将数据传输到作战指挥部。WSN完全充当了军队的“千里眼”和“顺风耳”,是军队获取敌方情报的重要手段之一。

WSN已经成为美国网络中心作战体系中面向武器装备网络系统,是其C4ISRT(Command,Control,Communication,Computing,Intelligence,Surveillance,Reconnaissance and Targeting)系统的重要组成部分,该系统的目标是利用先进的高科技技术,为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦查和定位于一体的战场指挥系统,因此受到了军事发达国家的普遍重视。

美国科学应用国际公司采用WSN构建了一个电子防御系统,为美国军方提供军事防御和情报信息。该系统采用了多个微型磁力计传感器节点来探测监测区域内是否有人携带枪支、是否有车辆行驶,同时系统还可以利用声音传感器节点监测车辆或行人的移动方向。

2.环境监测和预报

WSN可以用来监测土壤、空气等环境信息,将WSN应用于环境监测和预报中,可以实现对环境条件、水源质量等多种数据的综合采集。例如将WSN撒布到森林中,及时获取森林中的温度信息,在可能达到着火点时及时做好预防工作,从而有效地预防森林火灾的发生。

其中最典型的案例就是2002年大鸭岛的环境监测项目,该项目是由加州大学计算机系和大西洋学院共同设计开发的一个科研项目,主要目的是运用43个传感器监测海岛的生态环境和海燕的生活习性,并远程获取各种监测数据。

3.精准农业

WSN也可以用来监测土壤的生态特性,包括温度、水分、化学元素、含氧量等状况。比较著名的是英特尔公司的无线葡萄园项目,分布于葡萄园各个角落的WSN节点可以及时监测到土壤的相关状况,从而保障葡萄健康的生长环境,以确保葡萄的正常成长成熟。(www.daowen.com)

4.智能交通

交通传感网是智能交通系统的重要组成部分,WSN在现代交通系统中得到了很大的应用。上海市重点科技研发计划中的智能交通监测系统就是WSN应用在智能交通中的典型案例。其主要是将传感器节点部署在交叉路口周围,并为路边的立柱、横杠装上汇聚节点,将网关节点集成在路口的信号控制器内,再将终端节点安装在路边或路面下,然后通过传送至交管中心的信息,实现事故避免、交通诱导等功能。

5.医疗护理

WSN在医疗卫生和健康护理上也具有相当高的研究和应用价值,包括对人体生理数据的无线监测、对医院护理人员和患者进行追踪和监控、医院的药品管理、贵重医疗设备放置场所的监测等。

例如,将具有特殊用途的微小传感器节点安装在病人身上,医生可以随时监测到病人的心率和血压情况,然后给予必要的处理。比较有名的例子就是罗彻斯特大学的研究人员创建的WSN智能病房,这种病房可以通过传感器节点来测量病人的血压和脉搏等信息,从而降低了护理难度。

6.工业方面的应用

在工业环境中,可以利用WSN对生产设备进行实时跟踪和监控,例如英特尔公司通过安装在一家芯片制造厂中的210个传感器,监测40台机器的运转情况,这样不仅降低了用于检查生产设备的成本,而且缩小了机器停机时间,提高了机器运行效率,一定程度上延长了机器的寿命。

7.空间探索

人类对空间的探索和研究走过了漫长的道路,取得了丰硕的成果。随着人类对空间探索的不断深入,要获取的数据越来越多,成本较低的传感器节点将在其中发挥更加重要的作用。研究人员可以通过撒播在外星上的WSN节点,就可以监测到该星球的相关信息。例如位于NASA的JPL实验室研制的传感器网络(SensorWebs)项目,就是为了未来更好的探测火星,目前该系统已经进入测试和完善阶段。

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