В последние годы эффективная конструкция беспроводной сенсорной сети стала ведущей областью исследований. Датчик - это устройство, которое реагирует и обнаруживает некоторые типы входных сигналов как от физических, так и от условий окружающей среды, таких как давление, тепло, свет и т. Д. Выходным сигналом датчика обычно является электрический сигнал, который передается на контроллер для дальнейшей обработки .

Беспроводные сенсорные сети (WSN)

Сеть беспроводных датчиков можно определить как сеть устройств, которые могут передавать информацию, собранную из контролируемого поля, через беспроводные каналы. Данные пересылаются через несколько узлов, а через шлюз данные подключаются к другим сетям, например беспроводной Ethernet .

Беспроводные сенсорные сети

WSN - это беспроводная сеть, состоящая из базовых станций и количества узлов (беспроводных датчиков). Эти сети используются для мониторинга физических или окружающих условий, таких как звук, давление, температура, и совместной передачи данных через сеть в основное место, как показано на рисунке.

Сетевые топологии WSN

Для сетей радиосвязи структура WSN включает в себя различные топологии, подобные приведенным ниже.

Топологии беспроводной сенсорной сети

Звездные топологии

Топология «звезда» - это топология связи, в которой каждый узел подключается непосредственно к шлюзу. Один шлюз может отправлять или получать сообщения нескольким удаленным узлам. В топологиях Instar узлам не разрешено отправлять сообщения друг другу. Это позволяет осуществлять связь с малой задержкой между удаленным узлом и шлюзом (базовой станцией).

Из-за своей зависимости от одного узла для управления сетью шлюз должен находиться в пределах диапазона радиопередачи всех отдельных узлов. Преимущество включает в себя возможность свести к минимуму энергопотребление удаленных узлов и просто контролировать их. Размер сети зависит от количества подключений к концентратору.

Топологии деревьев

Топология дерева также называется каскадной звездообразной топологией. В древовидной топологии каждый узел подключается к узлу, расположенному выше в дереве, а затем к шлюзу. Основное преимущество древовидной топологии состоит в том, что легко возможно расширение сети, а также упрощается обнаружение ошибок. Недостатком этой сети является то, что она сильно зависит от кабеля шины, если он порвется, вся сеть рухнет.

Сетчатые топологии

Топологии Mesh позволяют передавать данные от одного узла к другому, что находится в пределах его диапазона радиопередачи. Если узел хочет отправить сообщение другому узлу, который находится вне диапазона радиосвязи, ему нужен промежуточный узел для переслать сообщение к желаемому узлу. Преимущество этой ячеистой топологии включает простую изоляцию и обнаружение неисправностей в сети. Минус в том, что сеть большая и требует огромных вложений.

Типы WSN (беспроводные сенсорные сети)

В зависимости от окружающей среды типы сетей решено так, чтобы их можно было развернуть под водой, под землей, на суше и так далее. Различные типы WSN включают:

Наземные WSN
Подземные WSN
Подводные WSN
Мультимедийные WSN
Мобильные WSN

1. Наземные WSN

Наземные WSN способны эффективно обмениваться данными с базовыми станциями и состоят из сотен и тысяч узлов беспроводных датчиков, развернутых либо неструктурированным (ad hoc), либо структурированным (заранее запланированным) способом. В неструктурированном режиме узлы датчиков случайным образом распределяются в пределах целевой области, которая сбрасывается с фиксированной плоскости. Предварительно запланированный или структурированный режим учитывает оптимальное размещение, размещение по сетке, а также модели размещения 2D и 3D.

В этом WSN заряд батареи ограничено, однако батарея оснащена солнечными элементами в качестве вторичного источника энергии. Энергосбережение этих WSN достигается за счет использования операций с низким коэффициентом заполнения, минимизации задержек, оптимальной маршрутизации и т. Д.

2. Подземные WSN

Подземные беспроводные сенсорные сети дороже, чем наземные WSN, с точки зрения развертывания, обслуживания и затрат на оборудование и тщательного планирования. Сети WSN состоят из нескольких узлов датчиков, которые скрыты в земле для мониторинга подземных условий. Для передачи информации от узлов датчиков к базовой станции над землей расположены дополнительные узлы-приемники.

Подземные WSN

Подземные беспроводные сенсорные сети, развернутые в земле, сложно перезарядить. Батарейные узлы датчиков, оснащенные батареями с ограниченным зарядом, трудно перезаряжать. Кроме того, подземная среда затрудняет беспроводную связь из-за высокого уровня затухания и потери сигнала.

3. WSN под водой

Более 70% земли занято водой. Эти сети состоят из нескольких сенсорных узлов и транспортных средств, размещенных под водой. Для сбора данных с этих сенсорных узлов используются автономные подводные аппараты. Проблема подводной связи - большая задержка распространения, а также сбои полосы пропускания и датчиков.

Подводные WSN

Под водой WSN оснащены батареей ограниченного объема, которую нельзя перезарядить или заменить. Проблема энергосбережения для подводных WSN включает развитие подводных коммуникаций и сетевых технологий.

4. Мультимедийные WSN

Были предложены мультимедийные беспроводные сенсорные сети, позволяющие отслеживать и контролировать события в форме мультимедиа, таких как изображения, видео и аудио. Эти сети состоят из недорогих сенсорных узлов, оснащенных микрофонами и камерами. Эти узлы связаны друг с другом через беспроводное соединение для сжатия данных, извлечения данных и корреляции.

Мультимедийные WSN

Проблемы, связанные с мультимедийным WSN, включают высокое потребление энергии, высокие требования к полосе пропускания, обработку данных и методы сжатия. В дополнение к этому, мультимедийное содержимое требует высокой пропускной способности для правильной и простой доставки содержимого.

5. Мобильные WSN

Эти сети состоят из набора сенсорных узлов, которые можно перемещать самостоятельно и взаимодействовать с физической средой. Мобильные узлы могут вычислять смысл и общаться.

“проекты компьютерной инженерии для студентов колледжей ”

Сети мобильных беспроводных датчиков гораздо более универсальны, чем сети статических датчиков. Преимущества MWSN перед статическими беспроводными сенсорными сетями включают лучшее и улучшенное покрытие, лучшую энергоэффективность, превосходную пропускную способность канала и т. Д.

Ограничения беспроводных сенсорных сетей

Обладают очень маленькой емкостью - несколько сотен килобайт
Обладают скромной вычислительной мощностью - 8 МГц
Работает на небольшом расстоянии связи - потребляет много энергии
Требует минимум энергии - ограничивает протоколы
Аккумуляторы с ограниченным сроком службы
Пассивные устройства потребляют мало энергии

Приложения для беспроводных сенсорных сетей

Эти сети используются для отслеживания состояния окружающей среды, такого как обнаружение лесов, отслеживание животных, обнаружение наводнений, прогнозирование и прогноз погоды, а также в коммерческих приложениях, таких как прогнозирование и мониторинг сейсмической активности.
Военное применение , такие как приложения для отслеживания и наблюдения за окружающей средой, используют эти сети. Сенсорные узлы из сенсорных сетей попадают в область интереса и дистанционно управляются пользователем. Отслеживание врагов и обнаружение безопасности также выполняются с использованием этих сетей.
Эти сети используют медицинские приложения, такие как отслеживание и мониторинг пациентов и врачей.
Эти сети используются в наиболее часто используемых приложениях беспроводных сенсорных сетей в области транспортных систем, таких как мониторинг трафика, управление динамической маршрутизацией, мониторинг парковок и т. Д.
Быстрое реагирование на чрезвычайные ситуации, мониторинг производственных процессов , автоматизированный контроль климата в зданиях, мониторинг экосистем и местообитаний, мониторинг состояния гражданских конструкций и т. д. используют эти сети.

Это все о сетях беспроводных датчиков и их приложениях. Мы считаем, что информация обо всех различных типах сетей поможет вам лучше узнать их для ваших практических нужд. Кроме того, для получения дополнительной информации о беспроводная SCADA , вопросы и сомнения по этой теме или электрические и электронные проекты , и любые предложения, прокомментируйте или напишите нам в разделе комментариев ниже.

Фото Кредиты