无线传感器网络能耗来源

‘壹’ 通常有哪些原因导致传感器网络产生无效能耗

1、传感器本身的时钟不一致，就好比两个时钟一样，但是由于硬件上面细小的差别，一段时间后也会有时间上面的差异；
2、在对传感器时钟进行同步时，由于到两个传感器的时间不一致，最后同步得到的时间也不一样。比如：北京8点，对天津和河北的两个时钟进行同步，可能同步后天津是8点，河北是8点2秒（第二点）；一个月后，天津的时钟变成了8点4秒，河北的时钟变成了8点2秒；（第一点）

‘贰’ 传感器中，无线传感器网络的定义,目的,起源是什么呢

无线传感器网络的定义是：由大量、静止或移动的传感器节点，以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是以协作的方式感知、采集、处理和传输在网络覆盖区域内被感知对象的信息，并把这些信息发送给用户。无线传感器网络起源于美国军方的研究，它具有自组织、无中心、动态性、多跳网络、硬件资源有限、能量受限、大规模网络、以数据为中心的特点，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、网络与通信技术、分布式信息处理技术等多种技术，体现了多个学科的相互融合。

‘叁’ 无线传感器网络

无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)是综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息。传送到需要这些信息的用户。它是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织的网络系统。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三要素。
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，涉及到许多学科交叉的研究领域，要解决的关键技术很多，比如：网络拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、定位技术、数据融合、数据管理、无线通信技术等方面，同时还要考虑传感器的电源和节能等问题。
所谓部署问题，就是在一定的区域内，通过适当的策略布置传感器节点以满足某种特定的需求。优化节点数目和节点分布形式，高效利用有限的传感器网络资源，最大程度地降低网络能耗，均是节点部署时应注意的问题。
目前的研究主要集中在网络的覆盖问题、连通问题和能耗问题3个方面。
基于节点部署方式的覆盖：1)确定性覆盖2)自组织覆盖
基于网格的覆盖：1)方形网格2)菱形网格
被监测目标状态的覆盖：1)静态目标覆盖2)动态目标覆盖
连通问题可描述为在传感器节点能量有限，感知、通信和计算能力受限的情况下，采用一定的策略(通常设计有效的算法)在目标区域中部署传感器节点，使得网络中的各个活跃节点之间能够通过一跳或多跳方式进行通信。连通问题涉及到节点通信距离和通信范围的概念。连通问题分为两类：纯连通与路由连通。
覆盖中的节能对于覆盖问题，通常采用节点集轮换机制来调度节点的活跃／休眠时间。连通中的节能针对连通问题，也可采用节点集轮换机制与调整节点通信距离的方法。而文献中涉及最多的主要是从节约网络能量和平衡节点剩余能量的角度进行路由协议的研究。

‘肆’ 传感网的无线起源

英特尔与加利福尼亚州大学伯克利分校正领导着微尘技术的研究工作。他们成功创建了瓶盖大小的全功能传感器，可以执行计算、检测与通信等功能。2002年，英特尔研究实验室研究人员将处方药瓶大小的32个传感器连进互联网，以读出缅因州“大鸭岛”上的气候，评价一种海燕巢的条件。而2003年第二季度，他们换用150个安有D型微型电池的第二代传感器，来评估这些鸟巢的条件。他们的目的是让世界各国研究人员实现无入侵式及无破坏式的、对敏感野生动物及其栖居地的监测。该公司开发出了用于家庭护理的无线传感器网络系统。根据演示，试制系统通过在鞋、家具，以及家用电器中嵌入半导体传感器，帮助老年人、阿尔茨海默氏病患者，以及残障人士的家庭生活。该系统利用无线通信将各传感器联网，可高效传递必要的信息，从而方便病人接受护理，还可以减轻护理人员的负担。该无线传感器网络系统是英特尔公司在阿尔茨海默氏病患者家庭的合作下，历时一年研究完成的，2004年下半年开始试用。
日立制作所与YRP泛在网络化研究所2004年11月24日宣布开发出了全球体积最小的传感器网络终端。该终端为安装电池的有源无线终端，可以搭载温度、亮度、红外线、加速度等各种传感器。设想应用于大楼与家庭的无线传感器以及安全管理方面。
三菱电机日前开发成功了一种设想用于传感器网络的小型低耗电无线模块。能够使用特定小功率无线构筑对等(Ad-hoc)网络。是取代利用专线构筑的家用安全网络，计划2005年～2006年达到实用水平。具体而言，与红外线传感器配合，检测是否有人、与加速度传感器配合，检测窗玻璃和家具的振动、与磁传感器配合，检测门的开关，等等。
在旧金山，200个联网微尘已被部署在金门大桥。这些微尘用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离—可以精确到在强风中为几英尺。当微尘检测出移动距离时，它将把该信息通过微型计算机网络传递出去。信息最后到达一台更强大的计算机进行数据分析。任何与当前天气情况不吻合的异常读数都可能预示着大桥存在隐患。 无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。
因为节点的数量巨大，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特“个性”。
首先是无中心和自组网特性。在无线传感器网络 中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。而正因为没有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。其次是网络拓扑的动态变化性。网络中的节点是处于不断变化的环境中，它的状态也在相应地发生变化，加之无线通信信道的不稳定性，网络拓扑因此也在不断地调整变化，而这种变化方式是无人能准确预测出来的。第三是传输能力的有限性。无线传感器网络通过无线电波进行数据传输，虽然省去了布线的烦恼，但是相对于有线网络，低带宽则成为它的天生缺陷。同时，信号之间还存在相互干扰，信号自身也在不断地衰减，诸如此类。不过因为单个节点传输的数据量并不算大，这个缺点还是能忍受的。第四是能量的限制。为了测量真实世界的具体值，各个节点会密集地分布于待测区域内，人工补充能量的方法已经不再适用。每个节点都要储备可供长期使用的能量，或者自己从外汲取能量（太阳能）。第五是安全性的问题。无线信道、有限的能量，分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。因此，安全性在网络的设计中至关重要。

‘伍’ 什么是无线传感器网络

无线传感器的无线传输功能，常见的无线传输网络有RFID、ZigBee、红外、蓝牙、GPRS、4G、2G、Wi-Fi、NB－IoT。
与传统有线网络相比，无线传感器网络技术具有很明显的优势特点，主要的要求有： 低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。

‘陆’ 物联网建筑能耗监测系统的无线传感网技术的能耗监测设计

建筑节能运行和改造需建立在获取照明、消防、空调等建筑用能信息的基础之上，在接收到数据进行分析之前，各类用能数据的传输是一个关键问题。现阶段主要采用综合布线进行传输，此方式在建筑内布设大量线缆，存在施工复杂、代价高、影响建筑内部美观等缺点，这是有线传输方式固有缺陷所决定的，而采用无线传输方式则能有效克服。相较于CDMA、GPRS、WLAN等传统的无线传输方式，作为物联网基础组成的WSN(wireless sensor network，无线传感网)技术更适合于建筑用能信息传输的应用 。
WSN技术是一种全新的无线网络通讯技术，也是物联网的主要技术之一。它由末端节点设备、路由设备和网关设备组成，末端节点设备负责信息采集和自动控制，路由设备负责组网和通讯，网关设备负责与管理中心或外网连接。无线传感网具有自组网、自路由、自恢复的功能和低功耗、低带宽、低成本的特点，能够实现多业务平台的双向数据传输，非常适合于自动控制和远程监控领域。 建筑能耗监测平台的组网总体结构图，在系统的数据采集端采用WSN技术进行组网。整个WSN网络由若干个终端采集器以及一个汇聚采集器构成。通常将WSN的终端采集器称为采集节点，将汇聚采集器成为汇聚节点。采集节点负责数据的采集和传送，以及根据汇聚节点的控制命令设置相应的工作模式等;汇聚节点是网络的中心，起到协调器和网关节点的作用，汇聚节点负责整个区域网络的维护与数据的汇集，再将数据通过Internet/GSM/CDMA上传到上级数据中心或中转站。系统最大特点就是基于WSN技术进行信息采集，利用WSN节点与电表等与用能设备连接，通过无线自组网方式自动采集分散在各处的电、水、气、冷热量等实时数据，使用户随时监测现场耗能设备的运行数据，为今后实施节能反馈控制系统的研发提供基础，以达到优化能源供应、提高能源管理水平、提高能源利用效益、减少能源损耗、节约能源成本的目的。
基于WSN技术的建筑能耗监测系统属于WSN与节能的交叉领域，以WSN和计算机信息处理为技术核心，建设先进、功能强大的信息采集处理平台。该系统适用于各种既有和新建建筑，系统组网方便，不占空间，无需综合布线施工，项目实施快速方便。
在各种无线传感网技术中，ZigBee的自组网能力以及高容量特性使其非常适合建筑能耗监测系统的应用，在节点分散、数量众多、低速率传输的能耗监测采集端建设中，有明显的优势，是当前最适合建筑能耗监测系统数据传输的技术。
除了组网方便、安全、可靠，ZigBee还有低传输速率、低功耗、高容量、低成本等特点。ZigBee非常适合有大量终端设备的网络，如能耗监测、楼宇自动化等场合。 1）内网组网灵活，可随时增加或减少传感节点；
2）无需综合布线，减少工程量与布线成本、提高安装速度；
3）与多种通信主干网融合，方便用户实现远程监控；
4）WSN端机体积小、功耗低，价格低；
5）根据WSN协议自动组成通讯内部网络；
6）系统易于维护，任意节点的故障不会影响系统工作；
7）具有本地数据存储功能，确保数据完整性；
8）减少建立建筑能耗及环境监测系统所带来的施工量以及综合布线对环境的影响，减少投资和工期，特别适用于既有建筑和设施。 如果用户已有电表、水表等，且带有485口，则可直接接入采集器，如已有仪表不支持485口，则需要改造和更换设备。每户的总表最后统一为带485口的多功能表，外接带无线传感模块的采集器，可以每15分钟上送一次电量、电压、电流、功率因素等数据。数据采集频率可根据具体需要灵活设置，数据采集频率可在15分钟/次到1小时/次之间调整。
设备改造原则：在一定投资成本和不改动已有配电线路前提下，以最大程度地获得能耗公示需求数据为目标，在既有配电支路上无拆换、无干扰方式安装。

‘柒’ 无线传感器网络的应用中，有哪些用来减少能量消耗的技术

这个问题太泛了，就拿现在已知的，较为知名的应用有环境监测、战场态势呈现、电力传输、家庭监控方面，实际上在现实生活中的很多地方都有使用。

‘捌’ 无线传感网多跳路由节点能耗怎么计算

(1)根据无线传感器网络中因节点有效传输半径对路由选择的制约，改进基于最小生成树的分簇多跳路由算法，改善因路由选择对网络能耗的影响。该算法利用Voronoi图的泊松过程特性优化簇首节点数，并结合最小生成树动态调整簇内外节点的路由发现实现网络能耗优化。仿真结果表明该算法在开销容忍的前提下，网络均衡负载，并与相同仿真条件下的基于LEACH的分层多跳路由算法相比，更有效地延长了网络寿命，同时降低了计算时间复杂度。
(2)针对无线传感器网络中传感器节点投放分布对投放区域有效通信信号覆盖的影响，改进了一种基于通信覆盖的分布式投放概率覆盖算法。在保证投放精度的前提下，该算法根据传感器节点在投放区域中位置的不确定性以及信号衰减特性，建立信号覆盖模型，并通过信号覆盖率计算出各节点预定投放位置，由传感器节点的自定位算法获取定位信息为前提，获取节点的投放位置和投放数目。在改善区域通信覆盖的同时，提高了节点分布效率，达到节省网络资源的目的。通过仿真比较了在不同定位投放方法下的各相关性数据，验证了该算法可实现高效投放的优越性能。
(3)在关于无线传感器网络应用方面，提出了在实现投放区域有效通信信号覆盖的基础上保证局部能量有效损耗的路由设计要求，由此提出了基于多跳路径划分子空间的分簇路由算法。该路由算法在获得相应的节点拓扑分布的前提下实现了能量平均损耗，而节点拓扑的获取则通过采用高斯分布的定位误差模型与马尔可夫链性质相结合，改进了以前算法对于传感器节点拓扑结构的获取。通过对整个算法的仿真，得到的相关数据证明了算法在实现网络硬件资源优化和能量有效损耗方面所具有的较好的性能。
(4)在对运动目标跟踪定位的研究中，对于无法得知目标的运动状态方程和观测噪声的概率密度分布的情况时，提出基于粒子滤波和曲线准线性优化的目标跟踪算法。算法利用传感器节点的感知圆的几何特性确定目标的运动区域的边界限制，借鉴cost
reference粒子滤波算法，估计出目标的运动轨迹，随后通过曲线的线性近似简化了目标运动轨迹的估计，同时也获取了目标的速率的可控估计，仿真结果证明了所提算法的高效性。根据实际应用中可能出现部分的传感器节点失效的情况，引入了节点的失效检测，并以贝叶斯概率分布估计纠正失效节点对原目标状态做的判断，提高失效节点所在感知区域的容错能力，改善了目标跟踪定位的精度。

‘玖’ 无线传感器网络一般是采用什么能量模型和传输模型来评做能量消耗的大小

一阶无线电模型：发送能耗+接收能耗+传输能耗，还要乘以相应的系数

‘拾’ 无线传感网络的发展

这个问题的范围有点大。
简而言之，无线传感器网络（wireless sensor network，wsn）作为物联网（internet of thing,IOT）的重要组成部分，目前在智能家居、精准农业、林业监测、军事、智能建筑、智能交通等领域都在逐渐展开应用。能被传感器sensor感知的物理参量（温度、湿度、震动、加速度、二氧化碳浓度...），包括video、image、audio等多媒体数据，通过wsn节点的自组网，远程采集、传输至监控端。

目前制约wsn普及的因素主要有：能耗（通常wsn节点较小，2节电池供电）、传输范围（射频芯片cc2430，我们做实验，在150m左右，信号已经很差），还有最重要的，硬件成本。

wsn特别适合：无人监守、不适合人去的地方（如山体滑坡监测等、煤矿瓦斯浓度监测...等）

以上文字原创。只是简要回答你的问题，因为问题范围有点大。