无线传感器网络在食品物流监控中的应用
——《无线传感器网络：原理与实践》评述

目前，食品物流监控工作正朝向自动化、信息化、网络化与智能化发展，在此背景下，无线传感器网络在食品物流监控中的应用成为了食品物流领域中的研究热点。由胡飞等编著，机械工业出版社出版的《无线传感器网络：原理与实践》一书依托无线传感器网络应用案例，对无线传感器网络的应用理论以及应用实践进行了细致的阐述。该书内容丰富、语言简练，理论叙述深入浅出，对于研究无线传感器网络在视频物流监控中的应用具有较大的指导价值。

该书共18章，可以划分为8个部分。第1部分为绪论部分，包含第1章，主要对无线传感器网络中涉及到的基础知识、基本概念进行了介绍。第2部分以工程设计为主题，包含第2章，主要对无线传感器网络中的硬件开展论述，对传感器节点的体系结构与设计进行了介绍。第3部分以网络协议栈为主题，包含第3～5章，主要对无线传感器网络中的介质访问技术、路由技术、网络传输层技术进行讲解。第4部分以计算机科学原理为主题，包含第6～8章，主要对无线传感器网络中传感器节点的操作系统、中间件设计、传输器数据管理进行了阐述。第5部分包含第9～11章，对无线传感器网络中的定位技术、时钟同步技术、安全与隐私技术进行了介绍。第6部分以特殊无线传感器网络为主题，包含第12～14章，主要对无线传感器与执行器网络、水下传感器网络、视频传感器网络进行了普及。第7部分包含第15、16章，主要对无线传感器网络中的能量模型、仿真器进行了介绍。第8部分为案例研究部分，包含第17、18章，对无线传感器网络在远程医疗服务中的应用以及灯管控制中的应用开展了研究与说明。

结合该书，既可以了解无线传感器网络在食品物流监控中的应用优势，也可以明确无线传感器网络在食品物流监控中的应用范围，并通过了解无线传感器网络应用中的关键技术，有针对性地对无线传感器网络应用过程进行控制与优化。

1 无线传感器网络在食品物流监控中的应用范围

《无线传感器网络：原理与实践》一书对无线传感器网络需要具备的基本特征进行了论述，如体积小、成本低、能耗少等，由此可见，无线传感器网络在食品物流监控中展现出了较高的可用性与明显的优势。《无线传感器网络：原理与实践》一书的绪论部分对无线传感器网络的典型应用进行了较多的介绍，结合后续无线传感器网络设计技术部分可以看出，无线传感器网络在食品物流监控中的应用范围主要包括对食品仓储环境开展监控、对运输途中的货物状态进行监控以及对运动物体进行监控等。

从无线传感器网络在食品仓储环境监控工作中的应用来看，食品仓储是食品物流体系中至关重要的组成部分，在食品仓储信息化建设以及现代化发展过程中，无线传感器网络能够发挥出不容忽视的作用。应用实践中，食品仓储管理主体可以在引入先进设备、优化管理流程的基础上，依托无线传感器网络构建食品仓储环境监控管理系统。这一系统不仅可以对仓储环境中涉及到的温度、湿度、含氧量、光照度等数据进行采集、处理与预警，而且可以对食品仓储中使用的各类设备的状态进行记录。这不仅有利于推进食品仓储环境得以持续优化、保障食品质量安全，而且对于提升食品仓储管理工作效率、控制食品仓储管理工作成本具有重要意义。

从无线传感器网络在运输途中货物监控工作中的应用来看，相对于食品仓储环境监控而言，围绕在途货物监控构建起的无线传感器网络呈现出了更为复杂的特征。具体而言，确保运输人员、运输设备以及在途食品的安全性以及确保运输工作能够如期完成是将无线传感器网络应用于在途运输监控的主要目标。在这一目标的导向下，食品物流监控工作者需要依托车载监控与远程监控两大系统，对在途人员、设备与食品详细参数进行远程掌控。其中，车载监控系统的设计与搭建，要求工作人员能够根据监控需求、运输食品特点、车辆特征等，合理部署传感器节点，并通过开展持续的优化，确保这些节点的工作性能与控制中心处于最好的状态，从而为远程监控中的信息获取与信息处理奠定基础。

从无线传感器网络在运动物体监控工作中的应用来看，运动型物体监控工作面临着节点漏检的风险，而为了有效控制这种风险，监控工作者需要对网络监控数据具有的可靠性进行重点关注，与此同时，针对运动型物体监控制定合理的节点控制策略是依托无线传感器网络做好食品物流运输运动物体监控的关键，因此，无线传感器网络设计与搭建工作者需要对监控系统具有的容错能力、扩展能力等进行考虑，从而为网络监控数据可靠性的提升提供保障。在此类系统的搭建中，系统构成一般包括传感器节点、路由器、网关以及监管中心。其中，传感器节点包括数据监测节点与汇聚节点，主要负责数据采集与传递；路由器在特定路由协议的基础上负责监管中心与信息采集点之间的通信；网关负责向监管中心传送接收到的数据；监管中心中的数据存储中心与远程控制中心则分别负责存储监控数据与发送控制命令。

2 无线传感器网络在食品物流监控应用中的关键技术

《无线传感器网络：原理与实践》一书对无线传感器网络应用中涉及到的多项关键技术进行了论述，并通过应用案例对主要技术的应用实践进行了研究。具体而言，无线传感器网络在食品物流监控应用中的关键技术主要包括以下几项。

(1) 拓扑控制。在食品物流监控工作中，需要提升无线传感器网络的生命周期，强化无线传感器网络的可靠性与网络吞吐量，降低无线传感器网络的能耗与网络延迟，而这些内容正是拓扑控制技术的研究方向。拓扑控制技术主要有3种：① 平面网络拓扑控制。这种控制策略相对简单且容易实现，在这种策略中，食品物流监控中的各个节点具有相同的MAC协议以及功能，且全部能够与Sink节点通信，在后期维护方面也呈现出了便利性。② 分簇网络拓扑控制。在应用这种策略开展无线传感器网络设计过程中，网络会被划分为簇并在每簇中设置簇头节点。在此基础上，无线传感器网络将会以簇为单位工作，无工作任务的簇则会休眠，从而达到降低功耗的目标。③ 支配集网络拓扑控制。删除冗余节点法与构造最大独立集法是此类拓扑控制的实现方法，这些方法对于降低冗余与能耗具有重要意义。

(2) 路由协议。在将无线传感器网络应用于食品物流监控工作过程中，往往需要设置较多的监控节点，而受到通信能力、维护能力的限制，基于IP的路由协议展现出了难以适应相关应用场景、应用需求的缺陷，也正因为如此，研究者针对多元化的无线传感器网络应用场景与应用需求，制定了多样的路由协议。《无线传感器网络：原理与实践》一书将这些路由协议进行了归类。如以路径发现方法的差异为依据来分类，无线传感器网络中的路由协议可以划分为主动路由协议和反映路由协议。其中，基于主动路由协议的节点需要周期性地发送路由信息，具有延迟较小的优势；反应路由协议则是在按需原则基础上构建拓扑结构，产生信息数据传送需求时，源节点才会对路由进行寻找。由于这种方式具有较大延迟，因此往往难以满足实时性传输需求。

(3) 节点部署。为了确保无线传感器网络在食品物流监控中的应用具备更好的时效性、更大的覆盖面，工作人员需要对监控节点进行科学部署，从而充分发挥出无线传感器网络在食品物流监控中的应用价值。具体而言，在食品物流监控系统中，节点部署方式主要包括3种：① 静态部署。这种部署方式又分为随机部署与计划部署两类。虽然前者呈现出了较高的随机性，节点分布密度也欠缺均匀性，但是能够较高地适应环境恶劣的静空场景。计划部署则恰恰相反，是一种强调位置精确的部署方式。② 移动部署。增量式部署是移动部署中的重要方法，这种方法能够有效提升无线传感器网络分布范围，降低无线传感器网络搭设成本。此外还包括基于虚拟力、概率检测模型以及Voronoi的部署方法。③ 混合部署。这种部署方式主要应用于异构节点部署工作当中，即监控网络中的节点并非同一类型，而其中部分高性能的节点则能够有效提升网络性能。

《无线传感器网络：原理与实践》一书围绕无线传感器网络理论知识与应用案例进行了深入的研究，不仅有助于读者对无线传感器网络技术有更为全面的认知，而且对于推进无线传感器网络在食品物流监控工作中的应用、促使食品物流监控工作得以现代化发展有着重要的指导价值。