车间物联网传感器数据采集系统是怎样构建的?

一、数据链路的传输
1/ 各台测量设备将检测信号转换成数字信息，组装成结构化数据，通过网络传输，到达显示终端。
2/采集系统的规则引擎模块对传感器获知的原始数据进行过滤、富化、转换，数字、波动图、柱状图等实时输出， 后台存储到数据库和本地服务器中以备复查。
3/ 服务器将数据通过互联网可以备份到云端，并展示给控制中心和其他终端用户。
二、选择合适的设备和方案
1、在车间生产线采样各种产品参数、专业设备要确定各种监测常量、测宽/测厚/测径/测长/测高/以及截面轮廓等数据，想要获取一些特殊数值，可能还需要定制特种设备。
2、对设备进行选取，传感器监测数据又与之前提到的配置产品这些数据流转方案不同，还需要考虑的是软件终端上面的具体开发。
3、对服务端进行业务开发，确定实现所需功能，确定接收设备数据和下发控制指令。
4、服务端程序，与传感器建立连接，与反馈终端关联，进行整体联调运行，这点就和各个设备端的上报数据有关，也是关键的一步，一定要专业的工作人员安装调试。
关于传感器数据采集方案大约的概述就是如上面说的这样，更加具体的设备选取和解决方案，还是需要大家自己去了解沟通，也希望能对大家有所帮助。

传感器的静态特性是指：对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。

因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。

简单来说就是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。

性能指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移、测量范围、精度、分辨率、阈值、稳定性等等。

下面选几个参数做下介绍：

线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Δy与引起该增量的相应输入量增量Δx之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化大小。如果灵敏度S值越大，说明传感器越灵敏。

迟滞：传感器在输入量由小到大(正行程)和输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器输出信号的差值即为迟滞。

漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间改变而发生变化的现象，这就是漂移。

扩展资料：

主要作用

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

对于物联网传感器的作用，咻享智能是这么认为的：
1、预测性维护预测性维护
预测性维护预测性维护一直是工业物联网最显著的作用之一，用过传感器对机器各部分温度、振动、耗电量等数据的监测，用户可以随时发现设备的异常，提前停产时间维护，避免意外停机影响生产。甚至用户可以通过模拟场景功能，通过易云系统内置或自行上传，搭建出相应的场景，将采集到的各类数据展示在场景中的相应位置，通过场景中数据和的变化，来随时监测设备状况。
2、自动控制一般传感器采集到的数据
自动控制一般传感器采集到的数据，往往需要在电脑或人机界面展示，工作人员观察数据状况后手工控制设备启停或升降功率。通过易云系统自带的逻辑控制功能，可以直接在设备和需要控制的设备之间架设逻辑，通过PLC、或其他控制方式，根据数据变化，自动调整设备运转状态，减少时间浪费。
3、挖掘数据内涵
挖掘数据内涵。传感器采集到的数据、设备反馈之后的数据最终都是要经过分析研究，成为对企业有利的信息，为企业提供决策支持。如对产品端的监测数据分析，找到机械的弱点或故障发生规律，在改进工艺时针对性加强，提升产品质量和竞争力等。

各种传感器的应用实例

各种传感器的应用实例，传感器的运用在我们的生活中是非常常见的，传感器的种类也相对较多，适用范围也比较光，不同的传感器在功能上也有差异，以下各种传感器的应用实例。

各种传感器的应用实例1

一、传感器定义

能感受规定的被测量并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成的设备即传感器。传感器将物理参数（例如：温度、血压、湿度、速度等）转换成可以用电测量的信号。我们可以先来解释一下温度的例子，玻璃温度计中的水银使液体膨胀和收缩，从而将测量到的温度转换为可被校准玻璃管上的观察者读取的温度。

二、传感器选型原则

在选择传感器时，必须考虑某些特性，具体如下：

1、精度——传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必过高，通常精度越高，其价格越昂贵。

2、线型范围——输入与输出成正比的范围

3、测量环境——一般对温度/湿度量有要求

4、校准——对于大多数测量设备而言必不可少，因为读数会随时间变化

5、稳定性——传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。

三、传感器主要分类

传感器分为以下标准：

1、主要输入数量（被测量者），也称按用途，分为压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器等。

2、测量目（利用物理和化学作用）

物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

3、制造工艺

4、按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

5、输出信号

模拟传感器:将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器:将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。

开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

四、五种常用的传感器

一些常用的传感器及其原理和应用说明如下：

（一）温度传感器

该设备从源头收集有关温度的信息，并转换成其他设备或人可以理解的形式。温度传感器的最佳例证是玻璃水银温度计，会随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源，观察者观察汞的位置以测量温度。温度传感器有两种基本类型：

·接触式传感器——这种类型的传感器需要与被感测对象或介质直接物理接触。例如温度计。

·非接触式传感器——这种类型的传感器不需要与被检测的物体或介质发生任何物理接触。它们监控非反射性固体和液体，但由于天然透明性，因此对气体无用。这些传感器使用普朗克定律测量温度。该定律处理从热源辐射的热量以测量温度。

不同类型温度传感器的工作原理及实例

（i）热电偶——它们由两根电线（每根均为不同的均匀合金或金属）组成，通过在一端的连接形成测量接头，该测量接头对被测元件开放。电线的另一端端接到测量设备，在此形成参考结。由于两个结点的温度不同，电流流过电路，测量得到的毫伏来确定结点的温度。

（ii）电阻温度检测器（RTD）——这是一种热电阻，其制造目的是随着温度的变化改变电阻，它们比任何其他温度检测设备都贵。

（iii）热敏电阻——它们是另一种电阻，电阻的大变化与温度的小变化成正比。

（二）红外传感器

该设备发射或检测红外辐射以感知环境中的特定相位。一般来说，热辐射是由红外光谱中的所有物体发出的，红外传感器检测到这种人眼看不见的辐射。

（三）紫外线传感器

这些传感器测量入射紫外线的强度或功率。这种电磁辐射的波长比x射线长，但仍比可见光短。一种被称为聚晶金刚石的活性材料正被用于可靠的紫外传感，紫外线传感器可以发现环境暴露在紫外线辐射下的情况。

（四）触摸传感器

触摸传感器根据触摸位置充当可变电阻器。触摸传感器由以下部件组成：全导电物质，如铜、绝缘间隔材料，如泡沫或塑料、部分导电材料。

（五）接近传感器

接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触，且缺少机械零件，因此这些传感器的使用寿命长，可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。

五、先进的传感器技术

传感器技术在制造领域有着广泛的应用。先进技术如下：

一、条形码识别——市场上销售的产品有一个通用产品代码（UPC），它是一个12位代码。其中五个数字代表制造商，另外五个数字代表产品。前六位数字用代码表示为亮条和暗条。第一位表示数字系统的类型，第二位表示奇偶性表示读数的准确性。剩下的六位数字用暗线和暗线表示，与前六位数字的顺序相反。条形码如下图所示。

条形码阅读器可以管理不同的条形码标准，即使不知道标准代码。条形码的缺点是，如果条形码被油脂或污垢遮盖，条形码扫描仪将无法读取。

二、转发器——在汽车部分，在许多情况下使用射频设备。转发器隐藏在钥匙的塑料头内，任何人都看不见。钥匙插入点火锁芯。当你转动钥匙时，电脑会向收发器发送一个无线电信号。在应答器对信号做出响应之前，计算机不会让发动机点火。这些转发器由无线电信号供电。

三、制造部件的电磁识别——这类似于条形码技术，数据可以在磁条上编码。使用磁条技术，即使代码隐藏在油脂或污垢中，也可以读取数据。

四、表面声波——此过程类似于射频识别。在这里，部件识别由雷达类型信号触发，并且与RF系统相比，被远距离传输。

五、光学字符识别——这是一种自动识别技术，使用字母数字字符作为信息源。在美国，邮件处理中心使用光学字符识别。它们也用于视觉系统和语音识别系统。

与国内蓬勃发展的MRO电商平台相比，WKEA维嘉工业品深耕工业品行业25年，以最好的服务与最合适的价格提供给客户，不仅保证了质量，更让客户感受到“买得放心，用得放心”。

各种传感器的应用实例2

我们生活中传感器的七大应用

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器狭义的定义为：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置。传感器的广义定义：“凡是利用一定的物质（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置均可称为传感器”。

信息化的21世纪，离开不了传感器，传感器的应用领域非常的广泛，电子计算机、生产自动化、现代信息、、交通、化学、环保、能源、海洋开发、遥感、宇航等等。下面对一些常用的传感器做简单的介绍。

1、传感器与环境保护

目前，地球的大气污染、水质污浊及噪声已严重地破坏了地球的生态平衡和我们赖以生存的环境，这一现状已引起了世界各国的重视。为保护环境，利用传感器制成的各种环境监测仪器正在发挥着积极的作用。

中国现在的环境受到了极大的污染，主要是工业的发展造成了严重的污染。长江、黄河等水域都有不同程度的污染；空气现在的空气也不新鲜，特别是在有工业的地方，比如说PM2、5等超标；这些都是通过传感器检测出来的。

2、传感器在机器人上的应用

目前，在劳动强度大或危险作业的场所，已逐步使用机器人取代人的工作。一些高速度、高精度的工作，由机器人来承担也是非常合适的。但这些机器人多数是用来进行加工、组装、检验等工作，屑于生产用的自动机械式的单能机器人。在这些机器人身上仅采用了检测臂的位置和角度的传感器。

要使机器人和人的功能更为接近，以便从事要求更高的工作，要求机器人能有判断能力，这就要给机器人安装物体检口传感器，特别是视觉传感器和触觉传感器，使机器人通过视觉对物体进行识别和检测，通过触觉对物体产生压觉、力觉、滑动感觉和重量感觉。这类机器人被称为智能机器人，它不仅可以从事特殊的作业，而且一般的生产、事务和家务，全部可由智能机器人去处理，这是现在发展机器人的主要研究对象之一。

3、传感器与家用电器

现代家用电器中普遍应用着传感器。传感器在电子炉灶、自动电饭锅、吸尘器、空调器、电子热水器、热风取暖器、风干器、报警器、电樊斗、电风扇、游戏机、电子驱蚊器、洗衣机、洗碗机、照像机、电冰箱、彩色及平板电视机、录像机、录音机、收音机、影碟机及家庭影院等方面得到了广泛的应用。

随着人们生活水平的'不断提高，对提高家用电器产品的功能及自动化程度的要求极为强烈。为满足这些要求，首先要使用能检测模拟量的高精度传感器，以获取正确的控制信息，再由微型计算机进行控制，使用家用电器更加方便、安全、可靠，并减少能源消耗，为更多的家庭创造一个舒适的生活环境。

目前，家庭自动化的蓝图正在设计之中，未来的家庭将由中央控制装置的微型计算机，通过各种传感器代替人监视家庭的各种状态，并通过控制设备进行着各种控制。家庭自动化的主要内容包括：安全监视与报警、空调及照明控制、耗能控制、太阳光自动跟踪、家务劳动自动化及人身健康管理等。家庭自动化的实现，可使人们有更多的时间用于学习、教育或休息娱乐。

4、传感器与物联网

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。

物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote）

通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能

实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。简单的讲，物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制，在物联网应用中有三项关键技术其中就包括传感器技术。

5、传感器在医疗及人体医学上的应用

随着医用电子学的发展，仅凭医生的经验和感觉进行诊断的时代将会结束。现在，应用医用传感器可以对人体的表面和内部温度、血压及腔内压力、血液及呼吸流量、肿瘤、血液的分析、脉波及心音、心脑电波等进行高难度的诊断。显然，传感器对促进医疗技术的高度发展起着非常重要的作用。

为增进国家人民的健废水平，我国医疗制度的改革，将把医疗服务对象扩大到全民。以往的医疗工作仅局限于以为中心，今后，医疗工作将在的早期诊断、早期、远距离诊断及人工器官的研制等广泛的范围内发挥作用，而传感器在这些方面将会得到越来越多的应用。

6、传感器与遥感技术

卫星遥感(satellite remote sensing)是航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。即从远离地面的不同工作平台上（如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等）通过传感器，对地球表面的电磁波（辐射）信息进行探测，并经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。

在飞机及航天飞行器上装用的传感器是近紫外线、可见光、远红外线及微波等传感器。在船舶上向水下观测时多采用超声波传感器。例如，要探测一些矿产资源埋藏在什么地区，就可以利用人造卫星上的红外接受传感器从地面发出的红外线的量进行测量，然后由人造卫星通过微波再发送到地面站，经地面站计算机处理，便可根据红外线分布的差异判断出埋有矿藏的地区。

7、传感器在上的应用

现在的战场都是信息化战场，而信息化是离不开传感器的。专家认为：一个国家传感器制造技术水平的高低，决定了该国武器制造水平的高低，决定了该国武器自动化程度的高低，终决定了该国武器性能的优劣。

当今，传感器在上的应用极为广泛，可以说无时不用、无处不用，大到星体、两d、飞机、舰船、坦克、火炮等装备系统，小到单兵作战武器；从参战的武器系统到后勤保障；从科学试验到装备工程；

从战场作战到战略、战术指挥；从战争准备、战略决策到战争实施，遍及整个作战系统及战争的全过程，而且必将在未来的高技术战争中促使作战的时域、空域和频域更加扩大，更加影响和改变作战的方式和效率，大幅度提高武器的威力和作战指挥及战场管理能力。

从上述看来，传感器在我们生活中应用很广泛，可以说是无处不在。

各种传感器的应用实例3

传感器的检测方法

关于传感器的检测方法主要有直接检测、间接检测和组合检测三种方式。直接检测直接检测就是在使用传感器仪表进行检测时，对表读数不需要经过任何运作，就能直接表示检测所需要的结果。比方说，用磁电式电流表检测电路的电流，用d簧管式压力表检测锅炉的压力等这些都属于直接检测。

直接检测的优点是检测过程简单而迅速，缺点是检测精度不容易做到很高，这种检测方法在工程上被广泛采用。

间接检测在有些检测场合，被检测无法或不便于直接捡测，这就硬求在使用传感器进行检测时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行检测，然后将检测值代入团数关系式，经过计算得到所需的结果，这种方法称为间接检测。间接检测比直接检测所需要检测的量要多，并且计算过程较为复杂，引起误茬的因素也较多。

但如果对误差进行分析并选择和确定优化的检测方法，在比较理想的条件下进行间接检测。检测结果的精度不一定低，有时还可得到较高的检测精度-间接检测一般用于不方便直接检测或者缺乏间接检测手段的场合。

组合检测在应用传感器仪表进行检测时，若被测物理量必须经过求解联立方程组，才能得到最后结果。则称这样的检测为组合检测，在进行组合检查时，一般需要改变测试条件，才能获得一组联立方程所需要的数据。

组合检测是一种特殊的精密检测方法， *** 作手续较复杂，花费时间很长，一般适用于科学实验或特殊场合。快速密封连接器选择使用海亿普机械的密封快速连接器，能更简便，更快捷，更安全的进行测试连接。

参数值：应变式的拉力传感器在直接电压激励条件下，输出的信号是mv级的电压信号。这个应变片的电阻变化通过惠斯通全桥电路的放大输出信号。原则上，这个信号在特定的条件下（固定的传感器灵敏度S固定、固定的供电电压）与受到的有效拉力成正比。

值：线性型霍尔元件中，从原理上看，由VH=KHIB变为VH=KHB，单位变为mV/G，此时灵敏度一般在1~5mV/G左右。

简单一点，传感器原始输出是mV/V信号。就是测电阻输出。量程10KG的传感器，受到5KG力时候，就是输出10MV/V，传感器空载的时候是0MV/V，这个MV是传感器的输出信号，V的传感器的激励电压。

传感器空载的时候会有一点漂移大概是002MV/V。最标准是的00000MV/V，满量程最标准的，20000MV/V，也会有点漂移。

扩展资料：

最常用的霍尔元件材料是锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（ISb）、砷化铟（lnAs）和不同比例亚砷酸铟和磷酸铟组成的ln型固熔体等半导体材料。

值得一提的是，20世纪80年代末出现了一种新型霍尔元件——超晶格结构（砷化铝/砷化镓）的霍尔器件，它可以用来测10-T的微磁场。可以说，超晶格霍尔元件是霍尔元件的一个质的飞跃。

若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由p=eh确定。

利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。

如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

参考资料来源：百度百科-霍尔元件

我估计你的传感器是模拟信号的，那么你确认好传感器的输出信号，然后买一个数显表或者二次表，带485或者232接口的，大概200多，然后让厂家配一个软件（可能能免费），如果你自己编程序，那么厂家会提供给你通讯协议。你自己编写程序就可以了。
t对tuple进行处理之后，通常要将数据缓存到redis,memcached等内存数据库中，对于数据量小的，可以缓存到内存中，但是对于大量持久化的数据，更多时候需要存储到分布式存储系统中，这里我选择HBase用于存储结果。

无线传感器网络的特点及关键技术

无线传感器网络被普遍认为是二十一世纪最重要的技术之一，是目前计算机网络、无线通信和微电子技术等领域的研究热点。下面我为大家搜索整理了关于无线传感器网络的特点及关键技术，欢迎参考阅读！

一、无线传感器网络的特点

与其他类型的无线网络相比，传感器网络有着鲜明的特征。其主要特点可以归纳如下：

（一）传感器节点能量有限。当前传感器通常由内置的电池提供能量，由于体积受限，因而其携带的能量非常有限。如何使传感器节点有限的能量得到高效的利用，延长网络生存周期，这是传感器网络面临的首要挑战。

（二）通信能力有限。无线通信消耗的能量与通信距离的关系为E=kdn。其中，参数n的取值为2≤n≤4，n的取值与许多因素有关。但是不管n具体的取值，n的取值范围一旦确定，就表明，无线通信的能耗是随着距离的增加而更加急剧地增加的。因此，在满足网络连通性的要求下，应尽量采用多跳通信，减少单跳通信的距离。通常，传感器节点的通信范围在100m内。

（三）计算、存储和有限。一方面为了满足部署的要求，传感器节点往往体积小；另一方面出于成本控制的目的`，节点的价格低廉。这些因素限制了节点的硬件资源，从而影响到它的计算、存储和通信能力。

（四）节点数量多，密度高，覆盖面积广。为了能够全面准确的监测目标，往往会将成千上万的传感器节点部署在地理面积很大的区域内，而且节点密度会比较大，甚至在一些小范围内采用密集部署的方式。这样的部署方式，可以让网络获得全面的数据，提高信息的可靠性和准确性。

（五）自组织。传感器网络部署的区域往往没有基础设施，需要依靠传感器节点协同工作，以自组织的方式进行网络的配置和管理。

（六）拓扑结构动态变化。传感器网络的拓扑结构通常是动态变化的，例如部分节点故障或电量耗尽退出网络，有新的节点被部署并加入网络，为节约能量节点在工作和休眠状态间进行切换，周围环境的改变造成了无线通信链路的变化，以及传感器节点的移动等都会导致传感器网络拓扑结构发生变化。

（七）感知数据量巨大。传感器网络节点部署范围大、数量多，且网络中的每个传感器通常都产生较大的流式数据并具有实时性，因此网络中往往存在数量巨大的实时数据流。受传感器节点计算、存储和带宽等资源的限制，需要有效的分布式数据流管理、查询、分析和挖掘方法来对这些数据流进行处理。

（八）以数据为中心。对于传感器网络的用户而言，他们感兴趣的是获取关于特定监测目标的真实可靠的数据。在使用传感器网络时，用户直接使用其关注的事件作为任务提交给网络，而不是去访问具有某个或某些地址标识的节点。传感器网络中的查询、感知、传输都是以数据为中心展开的。

（九）传感器节点容易失效。由于传感器网络应用环境的特殊性以及能量等资源受限的原因，传感器节点失效（如电池能量耗尽等）的概率远大于传统无线网络节点。因此，需要研究如何提高数据的生存能力、增强网络的健壮性和容错性以保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务的完成。此外，对于部署在事故和自然灾害易发区域的无线传感器网络，还需要进一步研究当事故和灾害导致大部分传感器节点失效时如何最大限度地将网络中的数据保存下来，以提供给灾害救援和事故原因分析等使用。

二、关键技术

无线传感器网络作为当今信息领域的研究热点，设计多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待研究和发现，下面列举若干。

（一）网络拓扑控制。通过拓扑控制自动生成良好的拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等多方面奠定基础，有利于节省能量，延长网络生存周期。所以拓扑控制是无线传感器网络研究的核心技术之一。目前，拓扑控制主要研究的问题是在满足网络连通度的前提下，通过功率控制或骨干网节点的选择，剔除节点之间不必要的通信链路，生成一个高效的数据转发网络拓扑结构。

（二）介质访问控制（MAC）协议。在无线传感器网络中，MAC协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分，对传感器网络的性能有较大影响，是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。传感器网络的强大功能是由众多节点协作实现的。多点通信在局部范围需要MAC协议协调其间的无线信道分配，在整个网络范围内需要路由协议选择通信路径。

在设计MAC协议时，需要着重考虑以下几个方面：

（1）节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量，能量有限。

（2）可扩展性。无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。所以MAC协议也应具有可扩展性，以适应这种动态变化的拓扑结构。

（3）网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。

（三）路由协议。传感器网络路由协议的主要任务是在传感器节点和Sink节点之间建立路由以可靠地传递数据。由于传感器网络与具体应用之间存在较高的相关性，要设计一种通用的、能满足各种应用需求的路由协议是困难的，因而人们研究并提出了许多路由方案。

（四）定位技术。位置信息是传感器节点采集数据中不可或缺的一部分，没有位置信息的监测消息可能毫无意义。节点定位是确定传感器的每个节点的相对位置或绝对位置。节点定位分为集中定位方式和分布定位方式。定位机制也必须要满足自组织性，鲁棒性，能量高效和分布式计算等要求。

（五）数据融合。传感器网络为了有效的节省能量，可以在传感器节点收集数据的过程中，利用本地计算和存储能力将数据进行融合，取出冗余信息，从而达到节省能量的目的。

（六）安全技术。安全问题是无线传感器网络的重要问题。由于采用的是无线传输信道，网络存在偷听、恶意路由、消息篡改等安全问题。同时，网络的有限能量和有限处理、存储能力两个特点使安全问题的解决更加复杂化了。

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