Pastaraisiais metais efektyvus belaidžio jutiklių tinklo dizainas tapo pagrindine tyrimų sritimi. Jutiklis yra įtaisas, kuris reaguoja ir aptinka tam tikrą įvestį tiek iš fizinių, tiek dėl aplinkos sąlygų, tokių kaip slėgis, šiluma, šviesa ir kt. Jutiklio išvestis paprastai yra elektrinis signalas, kuris perduodamas valdikliui tolesniam apdorojimui .

Belaidžiai jutiklių tinklai (WSN)

Belaidžio jutiklio tinklą galima apibrėžti kaip įrenginių tinklą, kuris per stebimą lauką surinktą informaciją gali perduoti belaidžiais ryšiais. Duomenys persiunčiami per kelis mazgus, o naudojant šliuzą, duomenys yra prijungti prie kitų tinklų, tokių kaip bevielis Ethernet .

Belaidžių jutiklių tinklai

WSN yra belaidis tinklas, susidedantis iš bazinių stočių ir mazgų (belaidžių jutiklių) skaičių. Šie tinklai naudojami fizinėms ar aplinkos sąlygoms, pavyzdžiui, garsui, slėgiui, temperatūrai, stebėti ir bendradarbiaujant per tinklą perduoti duomenis į pagrindinę vietą, kaip parodyta paveikslėlyje.

WSN tinklo topologijos

Radijo ryšio tinkluose WSN struktūra apima įvairias topologijas, pavyzdžiui, pateiktas žemiau.

Belaidžio jutiklio tinklo topologijos

Žvaigždžių topologijos

Žvaigždžių topologija yra ryšio topologija, kai kiekvienas mazgas jungiasi tiesiai prie vartų. Vienas šliuzas gali siųsti arba gauti pranešimą į kelis nuotolinius mazgus. Įdiegus topologijas, mazgams neleidžiama siųsti pranešimų vienas kitam. Tai leidžia mažo delsos ryšį tarp nuotolinio mazgo ir šliuzo (bazinės stoties).

Dėl tinklo priklausomybės nuo vieno mazgo, tinklo vartai turi būti visų atskirų mazgų radijo perdavimo diapazone. Privalumas apima galimybę išlaikyti kuo mažesnį nuotolinių mazgų energijos suvartojimą ir tiesiog kontroliuoti. Tinklo dydis priklauso nuo prisijungimų prie šakotuvo skaičiaus.

Medžių topologijos

Medžių topologija taip pat vadinama kaskadine žvaigždžių topologija. Medžių topologijose kiekvienas mazgas jungiasi su mazgu, kuris yra aukščiau medyje, o tada su šliuzu. Pagrindinis medžių topologijos privalumas yra tas, kad gali būti lengvai išplėstas tinklas, be to, klaidų nustatymas tampa lengvas. Šio tinklo trūkumas yra tas, kad jis labai priklauso nuo magistralės kabelio, jei jis nutrūks, visas tinklas sugrius.

“apverčiantis prieš neinvertuojantis op stiprintuvas ”

Tinklo topologijos

Tinklo topologijos leidžia perduoti duomenis iš vieno mazgo į kitą, kuris yra jo radijo perdavimo diapazone. Jei mazgas nori siųsti pranešimą kitam mazgui, kuris yra už radijo ryšio ribų, jam reikia tarpinio mazgo, kad persiųsti žinutę į norimą mazgą. Šios tinklo topologijos pranašumas apima lengvą tinklo gedimų išskyrimą ir aptikimą. Trūkumas yra tas, kad tinklas yra didelis ir reikalauja didelių investicijų.

WSN (belaidžių jutiklių tinklų) tipai

Priklausomai nuo aplinkos, tinklų tipai sprendžiami taip, kad juos būtų galima dislokuoti po vandeniu, po žeme, sausumoje ir pan. Įvairių tipų WSN yra:

Sausumos WSN
Požeminiai WSN
Povandeniniai WSN
Daugialypės terpės WSN
Mobilieji WSN

1. Sausumos WSN

Antžeminiai WSN gali efektyviai bendrauti su bazinėmis stotimis ir susideda iš šimtų iki tūkstančių belaidžių jutiklių mazgų, išdėstytų arba nestruktūruotu (ad hoc), arba struktūriniu (iš anksto suplanuotu) būdu. Nestruktūrizuotame režime jutiklio mazgai atsitiktinai paskirstomi tikslinėje srityje, kuri nuleidžiama iš fiksuotos plokštumos. Iš anksto suplanuotas arba struktūrizuotas režimas atsižvelgia į optimalius išdėstymo, tinklelio išdėstymo ir 2D, 3D išdėstymo modelius.

Šiame WSN baterijos energija yra ribotas, tačiau baterijoje yra saulės elementai kaip antrinis energijos šaltinis. Šių WSN energijos taupymas pasiekiamas naudojant mažo darbo ciklo operacijas, sumažinant vėlavimus ir optimalų maršrutą ir pan.

2. Požeminiai WSN

Požeminiai belaidžių jutiklių tinklai yra brangesni nei antžeminiai WSN, kalbant apie diegimo, priežiūros ir įrangos sąnaudas bei kruopštų planavimą. WSN tinklai susideda iš kelių jutiklių mazgų, kurie yra paslėpti žemėje, kad būtų galima stebėti požemines sąlygas. Norėdami perduoti informaciją iš jutiklio mazgų į bazinę stotį, papildomi kriauklės mazgai yra virš žemės.

Požeminiai WSN

Požeminius belaidžių jutiklių tinklus, išdėstytus žemėje, sunku įkrauti. Jutiklio akumuliatorių mazgus, kuriuose yra ribota akumuliatoriaus energija, sunku įkrauti. Be to, požeminė aplinka daro bevielį ryšį iššūkiu dėl didelio slopinimo ir signalo praradimo lygio.

3. Po vandeniu WSN

Daugiau nei 70% žemės užima vanduo. Šiuos tinklus sudaro keli jutiklių mazgai ir transporto priemonės, išdėstytos po vandeniu. Duomenims iš šių jutiklių mazgų rinkti naudojamos autonominės povandeninės transporto priemonės. Povandeninio ryšio iššūkis yra ilgas delsos vėlavimas, pralaidumo ir jutiklių gedimai.

Po vandeniu WSN

Po vandeniu WSN yra su ribota baterija, kurios negalima įkrauti ar pakeisti. Povandeninių WSN energijos taupymo klausimas apima povandeninio ryšio ir tinklų kūrimo būdų kūrimą.

4. Daugialypės terpės WSN

Siūlomi daugialypės terpės belaidžių jutiklių tinklai, leidžiantys stebėti ir stebėti įvykius daugialypės terpės pavidalu, pavyzdžiui, vaizdų, vaizdo ir garso. Šie tinklai susideda iš pigių jutiklių mazgų, kuriuose yra mikrofonai ir kameros. Šie mazgai yra tarpusavyje sujungti belaidžiu ryšiu duomenų glaudinimui, duomenų paieškai ir koreliacijai.

Daugialypės terpės WSN

Daugialypės terpės WSN iššūkiai yra didelis energijos suvartojimas, dideli pralaidumo reikalavimai, duomenų apdorojimas ir glaudinimo būdai. Be to, norint, kad turinys būtų tinkamai ir lengvai pristatomas, daugialypės terpės turiniui reikalingas didelis pralaidumas.

“Joule vagies grandinė su kondensatoriumi ”

5. Mobilieji WSN

Šie tinklai susideda iš jutiklių mazgų, kuriuos galima perkelti atskirai ir kuriuos galima sąveikauti su fizine aplinka, rinkinio. Mobilieji mazgai gali apskaičiuoti prasmę ir bendrauti.

Mobilieji belaidžių jutiklių tinklai yra daug universalesni nei statinių jutiklių tinklai. MWSN pranašumai, palyginti su statiniais belaidžių jutiklių tinklais, yra geresnė ir geresnė aprėptis, geresnis energijos vartojimo efektyvumas, geresnė kanalo talpa ir kt.

Belaidžių jutiklių tinklų apribojimai

Turi labai mažai atminties talpos - kelis šimtus kilobaitų
Turi kuklią 8MHz apdorojimo galią
Dirba per trumpą ryšio diapazoną - sunaudoja daug energijos
Reikia minimalios energijos - ribojami protokolai
Turėkite riboto tarnavimo laiko baterijas
Pasyvūs prietaisai teikia mažai energijos

Belaidžių jutiklių tinklų programos

Šie tinklai naudojami aplinkos stebėjimams, tokiems kaip miško aptikimas, gyvūnų sekimas, potvynių aptikimas, prognozavimas ir orų prognozavimas, taip pat komercinėse programose, tokiose kaip seisminio aktyvumo prognozavimas ir stebėjimas.
Karinės programos , pavyzdžiui, sekimo ir aplinkos stebėjimo stebėjimo programos naudoja šiuos tinklus. Jutiklių mazgai iš jutiklių tinklų nuleidžiami į dominantį lauką ir yra nuotoliniu būdu valdomi vartotojo. Priešų sekimas, saugumo aptikimas taip pat atliekamas naudojant šiuos tinklus.
Sveikatos programos, tokios kaip pacientų ir gydytojų stebėjimas ir stebėjimas, naudojasi šiais tinklais.
Transporto sistemų srityje dažniausiai naudojamos belaidžio jutiklių tinklų programos, tokios kaip eismo stebėjimas, dinamiškas maršruto valdymas, automobilių stovėjimo aikštelių stebėjimas ir kt., Naudoja šiuos tinklus.
Greitas reagavimas į avariją, pramoninių procesų stebėjimas , automatizuota pastatų klimato kontrolė, ekosistemų ir buveinių stebėjimas, civilinė struktūrinė sveikatos stebėsena ir kt., naudojasi šiais tinklais.

Viskas apie belaidžių jutiklių tinklus ir jų programas. Manome, kad informacija apie įvairius tinklų tipus padės geriau juos pažinti, atsižvelgiant į jūsų praktinius reikalavimus. Be to, norint gauti papildomos informacijos apie belaidis SCADA , klausimai ir abejonės šia tema arba elektriniai ir elektroniniai projektai ir visus pasiūlymus, komentuokite arba parašykite mums toliau pateiktame komentarų skyriuje.

Nuotraukų kreditai