河北电信设计咨询有限公司 050021
摘要：近些年伴随着无线传感器网络的快速发展，与人们对环境保护及环境监测提出了严要求，各大企业与机构开始花费更多的时间与精力在环境监测系统中运用无线传感器网络的探究工作。经过在监测区域里面设置很多廉价微型传感器节点，采用无线通信方法构成多跳的网络系统，进而达到网络覆盖区域中感知对象的信息采集量化与处理结合及传输运用。本文就无线传感器网络的概念、应用价值、特点以及具体应用进行了简要分析。
关键词：无线传感器；网络；环境监测；应用
1无线传感器网络阐述
无线传感器网络是经过有关静止传感器以及移动传感器通过自组织以及多跳方式所构成的一种无线网络。它可以帮助区域进行采集、处理、传输网络已覆盖区域中与被感知目标有关的内容，同时把有关数据传输到网络终端。另外，无线传感器网络属于分布式的传感网络，它是一种可以感知并检查其外部环境状况的传感器。无线传感器网络中的传感器能够通过无线的方式进行通信传输工作，并且其在网络设置上也较为方便、快捷，可以对其设备位置进行随意更改，还可以通过有线或无线的方式连接至互联网[1]。此网络也是通过无线通信机制建立起的一种多跳自组织网络。无线传感器网络综合了采集参数、处理参数及传输参数等多个功能。
2无线传感器网络在环境监测中的运用价值分析
运用无线传感器来开展环境监测有以下几个方面的优势：第一，给网络的组织性提供了快速的网络活动，网络的优质性是借助其快速掌握信息的优点，在短时间内部署无线传感，进而将资源配置优化；第二，网络有着强有力与抵抗摧毁性的应用需求，网络有着很强的感染性，网络的迅速发展，使得人们的生活与生产出现了翻天覆地的变化，对于信息的要求提高了，近期，在国内与外国从事有关行业的人员，也增加了对其的实验研究，并且得到了一定的进展；第三，信息采集数据使用路由传输，借助无线传感网络技术优点，在达到零损耗的前提条件下，把整体结构提升到一个比较高的层次，相关人员通过数据研究得到，环境监测里面运用无线网络传感是非常有必要的，如此可以在一定程度上得到很多有效的信息，对于技术的探索与发展可以提供有效的保障，在环境层面有着良好的监测作用，与此同时可以及时有效贯彻和落实数据应用[2]。
3无线传感器网络环境检测的特点分析
3.1多传感器数据的融合
环境检测的过程中我们需要对多种不同的信息进行监测和获取，并且无线传感器网络也是由多个不同功能的传感器组成的，其测量过程中肯定会产生多种不同的数据。这些数据通过无线网络进行传输，但是在传输的过程中可能多个数据会在同一时间通过相同的数据采集节点，为了防止数据之间的干扰，数据传输节点应该具备一定的数据融合能力，能够对基础数据进行筛选，将有用的采集数据通过数据节点传输给终端处理设备。
3.2多数据发送模式
为了实现数据通信功能，无线传感器系统中的每个节点都具有基本的接收和发射功能。并且，考虑到其中的无线传感器网络可能会工作在较为恶劣的环境中，其数据传输功能会受到外界环境的干扰，影响其数据传输的功能。所以无线传感器网络中的数据传输节能要具备多数据发送模式，这种模式在无线传感器正常工作的过程中可以时时的将数据传回。再遇到外界干扰的情况下也能够实现对数据的跟踪，并且保证数据传回系统。
3.3系统具备超低功耗
无线传感器再进行信息采集的过程中需要通过微型电池提供能量，并且在设计的过程中我们需要重点考虑传感器的使用时间，所以必须做好传感器的功耗控制，这样能够在很大程度上延长传感器的使用寿命。我们通过以下方式来降低系统能耗:(1)选用低能耗元件。
(2)系统设置多个工作状态，用户可以自行选择处于发射状态、接受状态、采集状态还是休眠状态。(3)当不需要检测环境时让系统的CPU、传感器、无线收发器等主要功耗元件处于休眠状态。2.4Zigbee通信协议技术现阶段的无线通信技术主要有Bluetooth、红外线、gsm及Zigbee。其中Zigbee技术相对于其他无线通信技术而言，具有能耗低、成本低、双向传感等优点。
4无线传感器网络在环境监测中的应用
4.1大气环境监测
大气环境监测期间使用无线传感器网络，可运用大量传感器对较大范围空气中的气体含量进行科学监测。利用环境监测中的所有数据节点收集的监测参数可第一时间发现气体中存在的那些有毒物质，防止出现安全问题。根据实际需求设计大气环境监测中使用的无线传感器网络节点结构，还可为无线传感器网络大气环境监测系统的形成创建良好条件，进而针对大气中的各种有害物质进行实时无线监测。该系统可连续监测21天至28天，利用节点将监测数据参数传输至相应网关上，其总节点数据传输效率可达到每秒160kb，在建筑物之间的最远传输距离为78m，而空旷位置最远传输距离为300m。
4.2水环境监测
在水环境监测中科学运用无线传感器网络，可有效促进监测效果快速提升。无线传感器网络监测与传统监测方法相比，不用铺设各种基础性设施，这也使得其有较强的便捷性。同时无线传感器节点价格较为便宜，在范围较大水环境部署无线传感器节点后，可通过节点收集数据信息的空间性获得精准的数据信息。当针对湿地水环境质量进行远程监控时，使用无线传感器网络可确保监测数据较为精准，还可深入研究无线传感器网络连通性现象，进而实现确保青藏高原等地区水资源监测连通性覆盖问题得到良好解决。
4.3生态环境监测
在地质监测、自然环境监测、农业监测、火灾监测等方面，都可有效运用无线传感器网络技术，利用其自主组织以及低成本等特征，实现各种无法进行人工操作的工作，进而针对生态环境进行实时监测。在监测生态环境期间，无线传感器网络有着广泛的应用，如在无人居住以及野外监测区域，通过无线传感器网络可实现无人化、长时间监测工作，确保生态环境保护与分析工作具有良好完善的数据信息；还可在河流沿线安装无线传感器，实时监测河流水位与水资源污染情况，当监测数据出现相应问题时会第一时间发送预警信息；另外，针对滑坡、泥石流等高发地区布置大量无线传感器，就可结合实时监测数据提前对各种自然灾害进行预警，为相关部门及时制定应对方案提供有力支持，降低自然灾害对于社会经济发展造成的威胁[3]。也可在森林防护区域中布置大量无线传感器网络，对火险进行实时监测，当出现火险问题时，可第一时间进行报警处理，同时明确火险实际位置与大小等信息，确保消防人员及时消灭火险。
结束语
总之，人们环保意识的完善使得环境监测工作受到人们广泛关注与重视，其中传统环境监测技术已经不符合社会发展需求，这也推进无线传感器网络快速形成。可以预测到无线传感器网络技术的发展前途一片光明，未来也会更加广泛应用于各种地理环境中，但是目前的无线传感网络技术还是存在不足，比如节点功耗，达不到理想设计要求，还有就是无线网络技术对监测环境、资金消耗等都有一定的要求。所以为了使无线传感网络技术在不久的将来能够广泛的应用，环境监测机构还需要加大资金投入力度，进一步研发无线传感器技术，使其应用范围进一步扩大以满足人们的实际需求。
参考文献
[1]党毅博.面向水质监测网络的环境能量自供电方案研究[D].南京邮电大学，2018.
[2]王昆，张伟.基于无线传感器网络新技术的矿山环境监测系统设计[J].中国锰业，2018，36(04):203-206.
[3]罗俊，孙国耀.基于WiFi无线传感器网络的工业环境监测平台系统设计[J].仪表技术与传感器，2018(08):65-68.