无线传感器网络在环境监测中的应用探究

无线传感器网络在环境监测中的应用探究

周欢

镇江新区环境监测站有限公司， 江苏镇江 212000

【摘要】近些年来，伴随着我国经济发展水平的不断提升，在社会发展过程中也有了越来越多的环境污染问题。现如今我国越来越重视环境治理工作的开展，进行环境治理的首要条件，就是要充分了解所有污染问题。为更好地解决这一难题，我国投入了越来越多的资金，在环境检测与环境探测等方面。经过不断的努力完善，在环境监测方面，我国的技术水平有了明显提升。为此，本文将基于其中的无线传感器网络技术在环境监测当中的具体应用进行分析。在阐述无线传感器网络的基本概念与优势之后。着重分析其在环境检测当中的工作特点。而后提出了其在大气环境监测以及地质环境检测两方面的应用实践。仅供参考。

【关键词】无线传感器网络；环境监测；大气环境；地质环境

现阶段在我国的经济发展过程中，人们在满足了日常的基本生活物质需求之后，对于生活环境的要求也越来越高。因此，在我国当前的社会发展过程中。环保工作逐渐成为了一项重点工作内容，怎样实现我国经济的可持续发展，有效优化人们日常生活环境，做好生态环境的保护工作，是我国政府主管部门今后乃至未来主要的工作方向。基于这种前提条件，为更好地完成对自然生态环境的保护，就必须要做好科学有效的监测工作。现如今，我国大部分环保机构当中都开始采用各种先进技术与设备，针对环境进行高质量、全方位的监测。其中无线传感器网络技术。可以借助于无线网络对各种数据信息进行采集，并传输，从而有效节省了人力资源，也能够提高环境检测工作的效率、质量。

1. 无线传感器网络概述

无线传感器网络的通信工作主要是借助于无线网络和传感器之间的交互实现，传感器能够全方位采集目标信息，而后借助于无线网络传输到相关控制设备当中，并由控制设备来处理与分析这部分数据信息。相较于传统的有线网络来说，这种无线传感器网络传输模式将会更加便捷，与此同时，无线传感器网络还具有明显的网路设置操作简单的优势，在特定范围之内，设备位置可以随意调整。无线传感器网络借助于自身所具有的传感器设备，获取目标测量数据信息，而后借助于终端设备来处理与分析这部分设备，最终得出实际所需标准信息^[1]。

2. 无线传感器网络环境监测特点分析

1. 多传感器数据融合

在环境监测期间，需要我们全方位监测与获取各种各样的数据信息，同时无线传感器网络的组成也有许多功能不同的传感器类型，因此在检测过程中必定会出现各种各样的数据信息。这些数据信息借助于无线网络完成传输，但在传输期间，多个数据有可能在统一时间内借助于相同数据采集节点进行传输，从而产生较为严重的干扰问题。因此为了有效避免出现数据干扰的情况，要求数据传输节点还需要具备较强的数据融合能力，可以有效筛选各种基础数据，将所采集到的有用数据信息，借助于数据节点输送到终端处理设备当中^[2]。

2. 多数据发送模式

为达到数据通信的目的，在无线传感器网络当中，几乎所有的节点当中都会具备一定的接受与发射功能。与此同时，考虑到无线传感器网络在工作过程中可能会面对较为复杂且恶劣的工作环境，因此无线传感器网络当中的数据传输作用将会收到外部因素的干扰从而大大减弱，严重限制无线传感器网络数据传输效果的提升。为此，就需要无线传感器网络当中数据传输部分需要具备多数据发送这种工作模式，在这种工作模式之下，在无线传感器网络工作过程中，能够实现数据的实时传递。当受外部干扰因素的影响情况时，也可以完成数据跟踪，同时确保数据能够完整的传回系统当中^[3]。

3. 系统超低功耗

在无线传感器网络开展信息采集工作期间，需要借助于微型电池为传感器涉笔提供工作能量，同时在设计期间，我们还应当着重注意传感器设备的实际使用时间，因此必须要控制好传感器设备的适用功耗，只有这样，才可以在一定程度上使传感器设备的使用寿命有效延长。具体可以借助于以下几种方式实现系统能耗降低的目标：1.选择能耗较低的原件；2.设置多个系统工作状态，用户能够对发射状态、采集状态、休眠状态以及接受状态等自行选择；3.在不需要开展监测工作过程中，要将系统CPU、无线收发器以及传感器等功耗较大的设备调整到休眠状态下^[4]。

4. Zigbee通信协议技术

现阶段，在无线传感器网络应用过程中，常见的无线通信技术基本可分为Bluetooth、gsm、Zigbee以及红外线等技术。其中，相较于其他类型的无线通信技术来说，Zigbee技术在应用过程中往往有着更低的能耗、更低的应用成本以及能够实现双向传感。这种技术主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定

^[5]。

3. 无线传感器在环境监测中的应用实践分析

1. 应用于大气与水环境监测

在针对大气环境进行监测时，我们可以通过不同类型的无线网络传感器对空气当中的各种气体成分进行检测。利用无线传感器设备，可以分类采集到的各种气体信息，有效测定气体当中的各组分含量，如在监测期间发现气体当中的有害成分与标准限值严重不符的问题，则能够及时发送报警信息。另外，还可以在水环境当中开展监测工作，工作人员可以在近海位置布置无线传感器网络，从而对海洋当中水环境的实际情况进行实时监测，通过传感器感知并接收水中的相关信息，从而更好的了解节点处的光照与温度等信息。在此期间需要注意所选传感器装置的防水性等性能，要确保在水环境当中依旧能够获取较高精度的监测信息。（在水环境中开展大气环境监测？逻辑问题。）

2. 应用于地质环境监测

无线传感器网络应用于地质环境监测当中最显著的案例就是青藏铁路，受青藏铁路独特地理因素的影响，贯穿的冻土层能够达到550m左右，并且这部分冻土层大多数处于无人区，如果选择人工监测方式，那么不仅会造成比较严重的人力资源浪费问题，同时还会为监测人员的人身安全带来严重隐患，因此基于这种情况，在青藏铁路建设过程中，采取无线传感器网络当中的多跳方式，将监测所得数据信息从节点处传输至基站汇集节点处，最终再借助于汇集节点利用GPRS网络远程发生至监控中心，从而更有利于工作人员进行实时监测^[6]。

四、结束语

综上所述，在环境监测工作当中，合理的应用无线传感器网络能够有效提高监测工作效率与质量，满足不同区域内的不同监测需求，因此需要相关工作人员进一步提高对无线传感器网络的认识，加强在各类监测工作中的具体应用，充分发挥出无线传感器网络的重要优势。

参考文献

[1]王慧莹.无线传感器网络在环境监测中的应用[J].科技创新与应用,2021,11(28):173-175.

[2]潘瑞.无线传感器网络在煤矿井下环境监测中的应用[J].山西化工,2021,41(03):141-144.

[3]陈涛.无线传感器网络在环境监测中的应用[J].绿色环保建材,2021(02):43-44.

[4]王美蕴.物联网技术下无线传感器网络在环境监测系统中的运用分析[J].通信电源技术,2021,38(02):83-85+88.

[5]郑伟.无线传感器网络在煤矿安全监测中的应用[J].当代化工研究,2020(24):60-61.

[6]杨珉.无线传感器网络在输水管道泄漏监测中的应用[J].黑龙江水利科技,2020,48(07):150-152.