介紹了傳感器網(wǎng)絡的概念，分析了目前在環(huán)境監(jiān)測方面存在的問題以及傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)測中應用的優(yōu)勢，并構(gòu)建了基于傳感器網(wǎng)絡環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程。

隨著網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)通信、嵌入式計算和傳感器技術的快速發(fā)展，出現(xiàn)了具有感知能力、數(shù)據(jù)處理能力和網(wǎng)絡通信能力的傳感器網(wǎng)絡。傳感器網(wǎng)絡所具有的許多獨特優(yōu)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(wǎng)絡概述

傳感器網(wǎng)絡（Sensor Network）是由一組傳感器以AdHoc方式構(gòu)成的有線或無線網(wǎng)絡，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者，從而實現(xiàn)觀察者與傳感器之間的數(shù)據(jù)通信。

圖1給出了一個典型的傳感器網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)。這個網(wǎng)絡由傳感器節(jié)點、接收發(fā)送器、計算機網(wǎng)絡或通信衛(wèi)星、觀察者等部分構(gòu)成。傳感器節(jié)點散布在指定的感知區(qū)域內(nèi)，每個節(jié)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(fā)送器，接收發(fā)送器再將感知信息送到計算機網(wǎng)絡或通信衛(wèi)星，通過計算機網(wǎng)絡或通信衛(wèi)星實現(xiàn)觀察者與傳感器之間的數(shù)據(jù)通信。

傳感器、感知對象和觀察者是傳感器網(wǎng)絡的三個基本要素。網(wǎng)絡中的傳感器節(jié)點（或稱為傳感器子系統(tǒng)）由電源、數(shù)據(jù)獲取單元、信息存儲與處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元構(gòu)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(shù)據(jù)獲取單元用于感知、獲取外界的信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。信息存儲與處理單元對數(shù)據(jù)獲取單元傳來的信息進行必要的處理、保存，數(shù)據(jù)傳輸單元負責與其他傳感器或接收發(fā)送器之間的通信。觀察者是傳感器網(wǎng)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(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)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(huán)境。家庭中對煤氣泄漏的及時發(fā)現(xiàn)，公共場所對火災初期情況的及時掌握，對人員疏散、最大限度減少生命及財產(chǎn)損失至關重要；計算機網(wǎng)絡機房、儲備重要物資的倉庫等許多場所對環(huán)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(xiàn)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(jiān)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(shù)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(fā)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(chǎn)損失。而且，這種點狀的模式不能做到實時性。因為，通常對環(huán)境狀況的監(jiān)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(huán)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(wǎng)絡，進行網(wǎng)狀的集中監(jiān)控，就會大大地提高工作效率，實時掌握環(huán)境情況。當環(huán)境出現(xiàn)異常情況時，報警啟動，監(jiān)控室的值班人員會第一時間掌握情況，及時進行處理，從而最大限度減少災害帶來的損失。

運用傳感器網(wǎng)絡進行環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，系統(tǒng)硬件設備由傳感器子系統(tǒng)、服務器、客戶機和報警器組成。

系統(tǒng)流程如圖4所示。針對不同的環(huán)境，根據(jù)需要采集的參數(shù)類型（溫濕度數(shù)據(jù)、煙感數(shù)據(jù)、煤氣感應數(shù)據(jù)等）選擇相應的傳感器，構(gòu)成相應的傳感器子系統(tǒng)，傳感器子系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后發(fā)送到服務器，服務器將接收到的數(shù)據(jù)自動存入數(shù)據(jù)庫，當數(shù)據(jù)超出規(guī)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(huán)境參數(shù)進行查詢、統(tǒng)計、生成報表，隨時掌握環(huán)境狀態(tài)。