W ostatnich latach skuteczny projekt bezprzewodowej sieci sensorowej stał się wiodącym obszarem badań. Czujnik to urządzenie, które reaguje i wykrywa pewien rodzaj danych wejściowych z warunków fizycznych lub środowiskowych, takich jak ciśnienie, ciepło, światło itp. Sygnał wyjściowy czujnika to generalnie sygnał elektryczny, który jest przesyłany do sterownika w celu dalszego przetwarzania .

Bezprzewodowe sieci sensorowe (WSN)

Bezprzewodową sieć czujników można zdefiniować jako sieć urządzeń, które mogą przekazywać informacje zebrane z monitorowanego pola za pośrednictwem łączy bezprzewodowych. Dane są przekazywane przez wiele węzłów, a za pomocą bramy dane są łączone z innymi sieciami, takimi jak bezprzewodowy Ethernet .

Bezprzewodowe sieci sensorowe

WSN to sieć bezprzewodowa składająca się ze stacji bazowych i liczby węzłów (czujników bezprzewodowych). Sieci te są używane do monitorowania warunków fizycznych lub środowiskowych, takich jak dźwięk, ciśnienie, temperatura, oraz do wspólnego przekazywania danych przez sieć do głównej lokalizacji, jak pokazano na rysunku.

“Regulacja prędkości wentylatora 12 V DC ”

Topologie sieci WSN

W przypadku sieci komunikacji radiowej struktura WSN obejmuje różne topologie, takie jak podane poniżej.

Topologia sieci czujników bezprzewodowych

Topologie sieci czujników bezprzewodowych

Topologie gwiazdy

Topologia gwiazdy to topologia komunikacyjna, w której każdy węzeł łączy się bezpośrednio z bramą. Pojedyncza brama może wysyłać lub odbierać wiadomości do kilku zdalnych węzłów. W przypadku topologii, węzły nie mogą wysyłać do siebie komunikatów. Pozwala to na komunikację z małym opóźnieniem między węzłem zdalnym a bramą (stacją bazową).

Ze względu na zależność od pojedynczego węzła do zarządzania siecią, bramka musi znajdować się w zasięgu transmisji radiowej wszystkich poszczególnych węzłów. Zaletą jest możliwość utrzymywania zużycia energii przez zdalne węzły na minimalnym poziomie i po prostu pod kontrolą. Rozmiar sieci zależy od liczby połączeń z hubem.

Topologie drzew

Topologia drzewa jest również nazywana topologią kaskadowej gwiazdy. W topologiach drzewa każdy węzeł łączy się z węzłem umieszczonym wyżej w drzewie, a następnie z bramą. Główną zaletą topologii drzewa jest to, że rozbudowa sieci jest łatwa, a wykrywanie błędów staje się łatwe. Wadą tej sieci jest to, że w dużym stopniu polega na kablu magistrali, jeśli się zepsuje, cała sieć ulegnie zawaleniu.

Topologie siatki

Topologie Mesh umożliwiają transmisję danych z jednego węzła do drugiego, który znajduje się w jego zasięgu transmisji radiowej. Jeśli węzeł chce wysłać wiadomość do innego węzła, który jest poza zasięgiem komunikacji radiowej, potrzebuje węzła pośredniego przekazać wiadomość do żądanego węzła. Zaletą tej topologii siatki jest łatwość izolacji i wykrywania usterek w sieci. Wadą jest to, że sieć jest duża i wymaga ogromnych inwestycji.

Rodzaje WSN (bezprzewodowe sieci sensorowe)

W zależności od środowiska rodzaje sieci zdecydowano, że można je rozmieścić pod wodą, pod ziemią, na lądzie i tak dalej. Różne typy numerów WSN obejmują:

Naziemne WSN
Podziemne sieci WSN
Podwodne WSN
Multimedia WSN
Mobilne numery WSN

1. Naziemne WSN

Naziemne sieci WSN są zdolne do efektywnej komunikacji ze stacjami bazowymi i składają się z setek do tysięcy bezprzewodowych węzłów czujnikowych rozmieszczonych w sposób nieustrukturyzowany (ad hoc) lub ustrukturyzowany (wstępnie zaplanowany). W trybie nieustrukturyzowanym węzły czujników są losowo rozmieszczone w obszarze docelowym, który jest zrzucany ze stałej płaszczyzny. Tryb wstępnie zaplanowany lub ustrukturyzowany uwzględnia optymalne rozmieszczenie, rozmieszczenie siatki oraz modele rozmieszczania 2D i 3D.

W tym WSN moc baterii jest jednak ograniczona, bateria jest wyposażona w ogniwa słoneczne jako dodatkowe źródło zasilania. Oszczędność energii w tych sieciach WSN jest osiągana dzięki zastosowaniu operacji o niskim cyklu pracy, minimalizowaniu opóźnień i optymalnej trasowaniu itd.

2. Podziemne sieci WSN

Podziemne sieci czujników bezprzewodowych są droższe niż naziemne sieci WSN pod względem rozmieszczenia, konserwacji, kosztów sprzętu i starannego planowania. Sieci WSN składają się z kilku węzłów czujników, które są ukryte w ziemi w celu monitorowania warunków podziemnych. Aby przekazywać informacje z węzłów czujników do stacji bazowej, dodatkowe węzły ujścia są umieszczone nad ziemią.

Podziemne sieci WSN

Podziemne sieci czujników bezprzewodowych rozmieszczone w ziemi są trudne do naładowania. Węzły baterii czujnika wyposażone w ograniczoną moc baterii są trudne do naładowania. Oprócz tego środowisko podziemne utrudnia komunikację bezprzewodową ze względu na wysoki poziom tłumienia i utraty sygnału.

3. Pod wodą WSN

Ponad 70% powierzchni ziemi zajmuje woda. Sieci te składają się z kilku węzłów czujników i pojazdów rozmieszczonych pod wodą. Do zbierania danych z tych węzłów czujników wykorzystywane są autonomiczne pojazdy podwodne. Wyzwaniem związanym z komunikacją podwodną jest duże opóźnienie propagacji oraz awaria przepustowości i czujników.

Pod wodą WSN

Podwodne stacje WSN są wyposażone w ograniczoną baterię, której nie można ładować ani wymieniać. Zagadnienie oszczędzania energii dla podwodnych WSN wiąże się z rozwojem technik komunikacji podwodnej i sieci.

4. Multimedia WSN

Zaproponowano multimedialne bezprzewodowe sieci sensorowe umożliwiające śledzenie i monitorowanie zdarzeń w postaci multimediów, takich jak obrazowanie, wideo i dźwięk. Sieci te składają się z tanich węzłów czujników wyposażonych w mikrofony i kamery. Węzły te są ze sobą połączone za pośrednictwem połączenia bezprzewodowego w celu kompresji danych, wyszukiwania danych i korelacji.

“jaki typ sieci ustanawia dedykowane połączenie fizyczne ”

Multimedia WSN

Wyzwania związane z multimedialnym WSN obejmują wysokie zużycie energii, wysokie wymagania dotyczące przepustowości, przetwarzanie danych i techniki kompresji. Oprócz tego treści multimedialne wymagają dużej przepustowości, aby zawartość była dostarczana prawidłowo i łatwo.

5. Mobilne sieci WSN

Sieci te składają się ze zbioru węzłów czujników, które mogą być poruszane samodzielnie i wchodzić w interakcje ze środowiskiem fizycznym. Węzły mobilne mogą obliczać sens i komunikować się.

Mobilne bezprzewodowe sieci czujników są znacznie bardziej wszechstronne niż statyczne sieci czujników. Zalety MWSN w porównaniu ze statycznymi sieciami czujników bezprzewodowych obejmują lepszy i ulepszony zasięg, lepszą wydajność energetyczną, doskonałą pojemność kanału i tak dalej.

Ograniczenia bezprzewodowych sieci czujników

Posiadają bardzo małą pojemność - kilkaset kilobajtów
Posiada skromną moc obliczeniową - 8 MHz
Działa w krótkim zasięgu - zużywa dużo energii
Wymaga minimalnej energii - ogranicza protokoły
Miej baterie o ograniczonej żywotności
Urządzenia pasywne dostarczają mało energii

Aplikacje sieci bezprzewodowych czujników

Sieci te są wykorzystywane w śledzeniu środowiska, takim jak wykrywanie lasów, śledzenie zwierząt, wykrywanie powodzi, prognozowanie i prognozowanie pogody, a także w zastosowaniach komercyjnych, takich jak przewidywanie i monitorowanie aktywności sejsmicznej.
Zastosowania wojskowe , takie jak aplikacje śledzące i monitorujące środowisko, wykorzystują te sieci. Węzły czujników z sieci czujników są umieszczane w polu zainteresowania i są zdalnie sterowane przez użytkownika. Za pomocą tych sieci wykonywane są również śledzenie wroga i wykrywanie bezpieczeństwa.
Aplikacje zdrowotne, takie jak śledzenie i monitorowanie pacjentów i lekarzy, korzystają z tych sieci.
Najczęściej używane aplikacje sieci bezprzewodowych czujników w dziedzinie systemów transportowych, takie jak monitorowanie ruchu, dynamiczne zarządzanie trasami, monitorowanie parkingów itp., Wykorzystują te sieci.
Szybka reakcja awaryjna, monitorowanie procesów przemysłowych , zautomatyzowana kontrola klimatu w budynkach, monitorowanie ekosystemów i siedlisk, monitorowanie stanu strukturalnego cywilnego itp., korzystają z tych sieci.

Chodzi o bezprzewodowe sieci czujników i ich zastosowania. Wierzymy, że informacje o wszystkich różnych typach sieci pomogą Ci lepiej je poznać i spełnić Twoje praktyczne wymagania. Oprócz tego dodatkowe informacje na temat bezprzewodowy SCADA , pytania i wątpliwości dotyczące tego tematu lub projekty elektryczne i elektroniczne i wszelkie sugestie, prosimy o komentarz lub napisz do nas w sekcji komentarzy poniżej.

Kredyty fotograficzne