През последните години ефективният дизайн на безжична сензорна мрежа се превърна във водеща област на изследвания. Сензорът е устройство, което реагира и открива някакъв вид вход както от физическите условия, така и от условията на околната среда, като налягане, топлина, светлина и т.н. .

Безжични сензорни мрежи (WSN)

Мрежата от безжични сензори може да се определи като мрежа от устройства, които могат да предават информацията, събрана от наблюдавано поле, чрез безжични връзки. Данните се препращат през множество възли и с шлюз данните са свързани към други мрежи като безжичен Ethernet .

Безжични сензорни мрежи

WSN е безжична мрежа, която се състои от базови станции и брой възли (безжични сензори). Тези мрежи се използват за наблюдение на физически или екологични условия като звук, налягане, температура и съвместно предават данни през мрежата до основното местоположение, както е показано на фигурата.

Топологии на WSN мрежата

За мрежите за радиокомуникация структурата на WSN включва различни топологии като тези, дадени по-долу.

Мрежови топологии на безжичния сензор

Топологии на звездите

Топологията на звездата е комуникационна топология, при която всеки възел се свързва директно към шлюз. Един шлюз може да изпраща или получава съобщение до няколко отдалечени възли. Независимо от топологиите, възлите нямат право да изпращат съобщения един към друг. Това позволява комуникация с ниска латентност между отдалечения възел и шлюза (базова станция).

Поради зависимостта си от един възел за управление на мрежата, шлюзът трябва да е в обхвата на радиопредаване на всички отделни възли. Предимството включва възможността да се поддържа консумацията на енергия на отдалечените възли до минимум и просто под контрол. Размерът на мрежата зависи от броя на връзките, направени към концентратора.

“как да направите часовник верига ”

Дървесни топологии

Топологията на дървото също се нарича каскадна звездна топология. В топологиите на дърветата всеки възел се свързва с възел, който е поставен по-високо в дървото, и след това към шлюза. Основното предимство на дървесната топология е, че разширяването на мрежата може да бъде лесно възможно, а също така откриването на грешки става лесно. Недостатъкът на тази мрежа е, че тя силно разчита на кабела на шината, ако се счупи, цялата мрежа ще се срути.

Мрежести топологии

Топологиите Mesh позволяват предаване на данни от един възел на друг, който е в обхвата на радиопредаването. Ако възел иска да изпрати съобщение до друг възел, който е извън обхвата на радиокомуникацията, той се нуждае от междинен възел, за да препращане на съобщението до желания възел. Предимството на тази мрежова топология включва лесно изолиране и откриване на грешки в мрежата. Недостатъкът е, че мрежата е голяма и изисква огромни инвестиции.

Видове WSN (безжични сензорни мрежи)

В зависимост от средата, видове мрежи са решени, за да могат те да бъдат разположени под вода, под земята, на сушата и т.н. Различните видове WSN включват:

Наземни WSN
Подземни WSN
Подводни WSN
Мултимедийни WSN
Мобилни WSN

1. Наземни WSN

Наземните WSN мрежи са способни да комуникират ефективно базовите станции и се състоят от стотици до хиляди безжични сензорни възли, разположени или по неструктуриран (ad hoc), или структуриран (предварително планиран) начин. В неструктуриран режим сензорните възли се разпределят на случаен принцип в целевата област, която е изпусната от фиксирана равнина. Предварително планираният или структуриран режим разглежда оптимално разположение, разположение на мрежата и 2D, 3D модели на разположение.

В този WSN, захранване на батерията е ограничен обаче, батерията е снабдена със слънчеви клетки като вторичен източник на енергия. Енергоспестяването на тези WSN се постига чрез използване на операции с нисък работен цикъл, минимизиране на закъсненията и оптимално маршрутизиране и т.н.

2. Подземни WSN

Подземните безжични сензорни мрежи са по-скъпи от наземните WSN по отношение на съображения за разгръщане, поддръжка и оборудване и внимателно планиране. Мрежите WSN се състоят от няколко сензорни възли, които са скрити в земята за наблюдение на подземните условия. За да се предаде информация от сензорните възли към базовата станция, допълнителни възлови възли са разположени над земята.

Подземни WSN

Подземните безжични сензорни мрежи, разположени в земята, са трудни за презареждане. Възлите на сензорните батерии, оборудвани с ограничена мощност на батерията, са трудни за презареждане. В допълнение към това, подземната среда прави безжичната комуникация предизвикателство поради високото ниво на затихване и загуба на сигнал.

3. Под вода WSN

Повече от 70% от земята е заета с вода. Тези мрежи се състоят от няколко сензорни възли и превозни средства, разположени под водата. За събиране на данни от тези сензорни възли се използват автономни подводни превозни средства. Предизвикателство на подводната комуникация е дългото забавяне на разпространението, както и честотната лента и отказите на сензора.

WSN под вода

Под водата WSN са оборудвани с ограничена батерия, която не може да се презареди или замени. Въпросът за енергоспестяването за подводни мрежи включва разработването на подводни техники за комуникация и мрежи.

4. Мултимедийни WSN

Предложени са мултимедийни безжични сензорни мрежи, които позволяват проследяване и наблюдение на събития под формата на мултимедия, като изображения, видео и аудио. Тези мрежи се състоят от евтини сензорни възли, оборудвани с микрофони и камери. Тези възли са свързани помежду си чрез безжична връзка за компресиране на данни, извличане на данни и корелация.

Мултимедийни WSN

Предизвикателствата с мултимедийния WSN включват висока консумация на енергия, високи изисквания за честотна лента, обработка на данни и техники за компресиране. В допълнение към това, мултимедийното съдържание изисква висока честотна лента, за да може съдържанието да бъде доставено правилно и лесно.

5. Мобилни WSN

Тези мрежи се състоят от колекция от сензорни възли, които могат да се преместват сами и да взаимодействат с физическата среда. Мобилните възли могат да изчисляват смисъла и да комуникират.

Мобилните безжични сензорни мрежи са много по-гъвкави от статичните сензорни мрежи. Предимствата на MWSN пред статичните безжични сензорни мрежи включват по-добро и подобрено покритие, по-добра енергийна ефективност, превъзходен капацитет на канала и т.н.

“какво е силиконов токоизправител ”

Ограничения на безжичните сензорни мрежи

Притежават много малък капацитет за съхранение - няколкостотин килобайта
Притежават скромна процесорна мощност - 8MHz
Работи в кратък обхват на комуникация - консумира много енергия
Изисква минимални протоколи за ограничаване на енергията
Имайте батерии с краен живот
Пасивните устройства осигуряват малко енергия

Приложения за безжични сензорни мрежи

Тези мрежи се използват при проследяване на околната среда, като откриване на гори, проследяване на животни, откриване на наводнения, прогнозиране и прогнозиране на времето, както и в търговски приложения като прогнозиране и наблюдение на сеизмична активност.
Военни приложения , като например проследяване и приложения за наблюдение на околната среда използват тези мрежи. Сензорните възли от сензорни мрежи се изпускат в полето на интерес и се управляват дистанционно от потребител. Проследяването на враговете, откриването на сигурността също се извършват с помощта на тези мрежи.
Здравните приложения, като проследяване и наблюдение на пациенти и лекари, използват тези мрежи.
Тези мрежи използват най-често използваните безжични сензорни мрежови приложения в областта на транспортните системи, като мониторинг на трафика, управление на динамично маршрутизиране и мониторинг на паркинги и др.
Бързо реагиране при спешни случаи, мониторинг на промишлени процеси , автоматизиран контрол на климата в сградите, мониторинг на екосистеми и местообитания, мониторинг на гражданското структурно здраве и др., използват тези мрежи.

Това е всичко за безжичните сензорни мрежи и техните приложения. Вярваме, че информацията за всички различни видове мрежи ще ви помогне да ги познавате по-добре според вашите практически изисквания. Освен това, за допълнителна информация относно безжична SCADA , запитвания и съмнения относно тази тема или електрически и електронни проекти , и всякакви предложения, моля, коментирайте или ни пишете в раздела за коментари по-долу.

Снимки Кредити