Az elmúlt években a vezeték nélküli érzékelő hálózat hatékony kialakítása a kutatás egyik vezető területévé vált. Az érzékelő olyan eszköz, amely reagál és észlel valamilyen típusú bemenetet mind a fizikai, mind a környezeti feltételektől, például nyomástól, hőtől, fénytől stb. Az érzékelő kimenete általában egy elektromos jel, amelyet továbbít egy vezérlőnek további feldolgozás céljából .
Vezeték nélküli érzékelő hálózatok (WSN)
A vezeték nélküli érzékelő hálózatot olyan eszközök hálózatának definiálhatjuk, amelyek vezeték nélküli kapcsolatokon keresztül kommunikálhatják a megfigyelt mezőről összegyűjtött információkat. Az adatokat több csomóponton keresztül továbbítják, és egy átjáróval az adatokat összekapcsolják más hálózatokkal, például vezeték nélküli Ethernet .
Vezeték nélküli érzékelő hálózatok
A WSN egy vezeték nélküli hálózat, amely bázisállomásokból és csomópontok számából (vezeték nélküli érzékelők) áll. Ezeket a hálózatokat olyan fizikai vagy környezeti feltételek monitorozására használják, mint a hang, a nyomás, a hőmérséklet, és az adatokat együttműködve továbbítják a hálózaton keresztül a fő helyre az ábrán látható módon.
WSN hálózati topológiák
A rádiókommunikációs hálózatok esetében a WSN felépítése különféle topológiákat tartalmaz, mint például az alábbiak.
Vezeték nélküli érzékelő hálózati topológiák
Csillag topológiák
A csillag topológia egy kommunikációs topológia, ahol minden csomópont közvetlenül kapcsolódik egy átjáróhoz. Egyetlen átjáró küldhet vagy fogadhat üzenetet több távoli csomópontra. Az instar topológiák alapján a csomópontok nem küldhetnek üzeneteket egymásnak. Ez lehetővé teszi az alacsony késleltetésű kommunikációt a távoli csomópont és az átjáró (bázisállomás) között.
A hálózat kezelésének egyetlen csomóponttól való függése miatt az átjárónak az összes csomópont rádióátviteli tartományán belül kell lennie. Az előny magában foglalja a távoli csomópontok energiafogyasztásának minimális szinten tartását és egyszerűen ellenőrzés alatt tartását. A hálózat mérete az elosztóhoz létesített kapcsolatok számától függ.
Fa topológiák
A fa topológiáját lépcsőzetes csillag topológiának is nevezik. A fa topológiáiban minden csomópont csatlakozik egy csomóponthoz, amely magasabbra helyezkedik el a fában, majd az átjáróhoz. A fa topológiájának legfőbb előnye, hogy a hálózat bővítése könnyen megvalósítható, és a hibák észlelése is könnyebbé válik. Ennek a hálózatnak az a hátránya, hogy nagy mértékben támaszkodik a busz kábelére, ha megszakad, az egész hálózat összeomlik.
Mesh topológiák
A Mesh topológiák lehetővé teszik az adatok továbbítását egyik csomópontból a másikba, amely a rádióátviteli tartományán belül van. Ha egy csomópont üzenetet akar küldeni egy másik csomópontnak, amely kívül esik a rádiós kommunikációs tartományon, akkor közbenső csomópontra van szüksége továbbítsa az üzenetet a kívánt csomópontra. Ennek a hálós topológiának az előnye a hálózat egyszerű elkülönítése és a hibák felderítése. Hátránya, hogy a hálózat nagy és hatalmas beruházásokat igényel.
WSN-típusok (vezeték nélküli érzékelő hálózatok)
A környezettől függően a típusú hálózatok úgy döntenek, hogy ezeket víz alatt, a föld alatt, a szárazföldön stb. A WSN-k különböző típusai a következők:
- Földi WSN-k
- Földalatti WSN-k
- Víz alatti WSN-k
- Multimédia WSN-k
- Mobil WSN-k
1. Földi WSN-k
A földi WSN-k képesek hatékonyan kommunikálni a bázisállomásokkal, és több száz-ezer vezeték nélküli érzékelő csomópontból állnak, amelyeket strukturálatlanul (ad hoc) vagy strukturáltan (előre megtervezett) helyeznek el. Strukturálatlan üzemmódban az érzékelő csomópontjai véletlenszerűen oszlanak el a rögzített síkról elejtett célterületen belül. Az előre megtervezett vagy strukturált mód figyelembe veszi az optimális elhelyezést, a rács elhelyezését és a 2D, 3D elhelyezési modelleket.
Ebben a WSN-ben a az akkumulátor töltöttsége korlátozott, azonban az akkumulátor másodlagos áramforrásként napelemekkel van felszerelve. Ezeknek a WSN-knek az energiatakarékossága alacsony munkaciklusú műveletek alkalmazásával érhető el, minimalizálva a késéseket és az optimális útválasztást stb.
2. Földalatti WSN-k
A földalatti vezeték nélküli érzékelő hálózatok drágábbak, mint a földi WSN-k, a telepítés, a karbantartás, a berendezés költségei és a gondos tervezés szempontjából. A WSN hálózatok több érzékelő csomópontból állnak, amelyek a földbe vannak rejtve a földalatti állapotok figyelemmel kísérésére. Az információ továbbításához az érzékelő csomópontjairól a bázisállomásra további mosogató csomópontok találhatók a föld felett.
Földalatti WSN-k
A földbe telepített földalatti vezeték nélküli érzékelő hálózatokat nehéz feltölteni. A korlátozott akkumulátor-kapacitással rendelkező érzékelő akkumulátor-csomópontokat nehéz feltölteni. Emellett a földalatti környezet kihívássá teszi a vezeték nélküli kommunikációt a magas szintű csillapítás és jelveszteség miatt.
3. Víz alatt WSN-k
A föld több mint 70% -át víz foglalja el. Ezek a hálózatok több érzékelő csomópontból és a víz alatt elhelyezett járművekből állnak. Autonóm víz alatti járműveket használnak adatok gyűjtésére ezekből az érzékelő csomópontokból. A víz alatti kommunikáció kihívása a terjedés késleltetése, a sávszélesség és az érzékelők meghibásodása.
Víz alatt WSN
A víz alatti WSN-k korlátozott akkumulátorral vannak felszerelve, amelyet nem lehet újratölteni vagy kicserélni. A víz alatti WSN energiamegtakarításának kérdése magában foglalja a víz alatti kommunikációs és hálózati technikák fejlesztését.
4. Multimédia WSN-k
Javasolták a multimédiás vezeték nélküli érzékelőhálózatokat, amelyek lehetővé teszik az események nyomon követését és nyomon követését multimédia formájában, például képalkotás, videó és hang formájában. Ezek a hálózatok mikrofonokkal és kamerákkal felszerelt olcsó érzékelő csomópontokból állnak. Ezek a csomópontok vezeték nélküli kapcsolaton keresztül kapcsolódnak egymáshoz az adattömörítés, az adatkeresés és a korreláció érdekében.
Multimédia WSN-k
A multimédiás WSN kihívásai közé tartozik a magas energiafogyasztás, a nagy sávszélességigény, az adatfeldolgozás és a tömörítési technikák. Ezen túlmenően a multimédiás tartalmak nagy sávszélességet igényelnek a tartalom megfelelő és könnyű kézbesítéséhez.
5. Mobil WSN-k
Ezek a hálózatok önmagukban mozgatható és a fizikai környezettel kölcsönhatásba lépő érzékelő csomópontok gyűjteményéből állnak. A mobil csomópontok képesek kiszámítani az érzéket és kommunikálni.
A mobil vezeték nélküli érzékelő hálózatok sokkal sokoldalúbbak, mint a statikus érzékelő hálózatok. Az MWSN előnyei a statikus vezeték nélküli érzékelő hálózatokkal szemben a jobb és jobb lefedettség, a jobb energiahatékonyság, a kiemelkedő csatornakapacitás stb.
A vezeték nélküli érzékelőhálózatok korlátai
- Rendkívül kevés tárolókapacitással rendelkezik - néhány száz kilobájt
- Szerény feldolgozási teljesítmény - 8 MHz
- Rövid kommunikációs tartományban működik - sok energiát fogyaszt
- Minimális energiát igényel - korlátozza a protokollokat
- Rendelkezzen korlátozott élettartamú elemekkel
- A passzív eszközök kevés energiát szolgáltatnak
Vezeték nélküli érzékelőhálózati alkalmazások
Vezeték nélküli érzékelőhálózati alkalmazások
- Ezeket a hálózatokat környezeti nyomon követésre használják, mint például erdőfelderítés, állatok nyomon követése, árvíz észlelése, előrejelzés és időjárás-előrejelzés, valamint olyan kereskedelmi alkalmazásokban is, mint a szeizmikus aktivitás előrejelzése és megfigyelése.
- Katonai alkalmazások , például a nyomkövető és a környezetfigyelő felügyeleti alkalmazások használják ezeket a hálózatokat. Az érzékelőhálózatok érzékelő csomópontjai az érdeklődési körbe kerülnek, és a felhasználó távolról vezérli őket. Az ellenség nyomon követését, a biztonsági észleléseket szintén ezeknek a hálózatoknak a segítségével végzik.
- Egészségügyi alkalmazások, például a betegek és orvosok nyomon követése és monitorozása használják ezeket a hálózatokat.
- A közlekedési rendszerek területén leggyakrabban használt vezeték nélküli érzékelő hálózati alkalmazások, például a forgalom figyelése, a dinamikus útvonalvezetés és a parkolók felügyelete stb. Használják ezeket a hálózatokat.
- Gyors sürgősségi reagálás, ipari folyamatok figyelemmel kísérése , az épület automatizált klímavezérlése, az ökoszisztéma és az élőhelyek figyelemmel kísérése, a polgári strukturális állapotfigyelés stb. használja ezeket a hálózatokat.
Ez mind a vezeték nélküli érzékelő hálózatokról és azok alkalmazásáról szól. Hisszük, hogy a különböző típusú hálózatokra vonatkozó információk segítenek jobban megismerni azokat a gyakorlati követelményeknek megfelelően. Ettől eltekintve további információkért vezeték nélküli SCADA , kérdéseket és kétségeket a témával kapcsolatban, vagy elektromos és elektronikus projektek , és bármilyen javaslatot, kérjük, tegye meg észrevételeit vagy írjon nekünk az alábbi megjegyzés részben.
Fotók
