Viimastel aastatel on juhtmeta andurivõrgu tõhusast kujundamisest saanud juhtiv uurimisvaldkond. Sensor on seade, mis reageerib ja tuvastab teatud tüüpi sisendeid nii füüsilistest kui ka keskkonnatingimustest, nagu rõhk, soojus, valgus jne. Anduri väljund on üldjuhul elektrisignaal, mis edastatakse kontrollerile edasiseks töötlemiseks .

Traadita andurite võrgud (WSN)

Traadita andurite võrku saab määratleda kui seadmete võrku, mis saab edastada jälgitavalt väljalt kogutud teavet traadita linkide kaudu. Andmed edastatakse mitme sõlme kaudu ja lüüsiga ühendatakse andmed teiste võrkudega traadita Ethernet .

Traadita andurite võrgud

WSN on traadita võrk, mis koosneb tugijaamadest ja sõlmede arvust (traadita andurid). Neid võrke kasutatakse füüsiliste või keskkonnatingimuste, nagu heli, rõhk, temperatuur, jälgimiseks ja andmete ühiseks edastamiseks läbi võrgu põhiasukohta, nagu joonisel näidatud.

WSN-võrgu topoloogiad

Raadiosidevõrkude jaoks sisaldab WSN struktuur mitmesuguseid topoloogiaid, nagu allpool toodud.

“trükkplaadi kondensaatori polaarsuse märgistus ”

Juhtmeta andurivõrgu topoloogiad

Tähetopoloogiad

Tähetopoloogia on kommunikatsiooni topoloogia, kus iga sõlm ühendub otse väravaga. Üksik lüüs võib sõnumi saata või vastu võtta mitmesse kaugsõlmesse. Instar topoloogiate korral pole sõlmedel lubatud üksteisele sõnumeid saata. See võimaldab madala viivitusega sidet kaugsõlme ja lüüsi (tugijaama) vahel.

Tänu võrgu haldamise sõltuvusele ühest sõlmest peab lüüs olema kõigi üksikute sõlmede raadioedastusalas. Eeliseks on võimalus hoida kaugsõlmede energiatarbimine minimaalsena ja lihtsalt kontrolli all. Võrgu suurus sõltub jaoturiga tehtud ühenduste arvust.

Puude topoloogiad

Puu topoloogiat nimetatakse ka kaskaadse tähe topoloogiaks. Puude topoloogiates ühendub iga sõlm puuga kõrgemale asetatud sõlmega ja seejärel lüüsiga. Puude topoloogia peamine eelis on see, et võrgu laiendamine võib olla hõlpsasti võimalik ja ka vigade tuvastamine muutub lihtsaks. Selle võrgu puuduseks on see, et katkemise korral tugineb see suuresti siinikaablile, kogu võrk laguneb.

“12v liitiumioonakude laadija vooluahel ”

Võrgustopoloogiad

Võrgusilma topoloogiad võimaldavad andmeid edastada ühest sõlmest teise, mis jääb selle raadioülekande vahemikku. Kui sõlm soovib saata sõnumi teisele sõlmele, mis jääb raadioside levialast välja, vajab ta edastage sõnum soovitud sõlme. Selle võrgusilma topoloogia eeliseks on võrgu rikete lihtne eraldamine ja tuvastamine. Puuduseks on see, et võrk on suur ja nõuab suuri investeeringuid.

WSN-ide tüübid (juhtmeta andurivõrgud)

Sõltuvalt keskkonnast on tüüpi võrgud otsustatakse nii, et neid saaks paigutada vee alla, maa alla, maale jne. Erinevat tüüpi WSN-id hõlmavad järgmist:

Maapealsed WSN-id
Maa-alused WSN-id
Veealused WSN-id
Multimeedia WSN-id
Mobiilsed WSN-id

1. Maapealsed WSN-id

Maapealsed WSN-id on võimelised tõhusalt suhtlema tugijaamadega ja koosnevad sadadest tuhandetest traadita andurite sõlmedest, mis on paigutatud kas struktureerimata (ad hoc) või struktureeritud (etteplaneeritud) viisil. Struktureerimata režiimis jaotuvad anduri sõlmed juhuslikult fikseeritud tasapinnalt langeva sihtala piires. Etteplaneeritud või struktureeritud režiim arvestab optimaalse paigutuse, ruudustiku paigutuse ja 2D, 3D paigutuse mudelitega.

Selles WSN-is on akutoitel on piiratud, kuid aku on varustatud sekundaarse toiteallikana päikesepatareidega. Nende WSN-ide energiasääst saavutatakse madala töötsükliga operatsioonide abil, viivituste minimeerimise ja optimaalse marsruutimise abil jne.

2. Maa-alused WSN-id

Maa-alused traadita andurite võrgud on kasutuselevõtu, hoolduse, seadmete kulude ja hoolika planeerimise osas kallimad kui maapealsed WSN-id. WSN-võrgud koosnevad mitmest andurisõlmest, mis on maa all peidetud maa-aluste tingimuste jälgimiseks. Andmete edastamiseks andurite sõlmedest tugijaama asuvad maapinna kohal täiendavad valamusõlmed.

Maa-alused WSN-id

Maapinnale paigutatud maa-aluseid traadita andurite võrke on raske laadida. Piiratud akutoitega anduri akusõlme on raske laadida. Lisaks teeb maa-alune keskkond traadita side väljakutseks kõrge sumbumise ja signaali kadumise tõttu.

3. Vee all asuvad WSN-id

Üle 70% maapinnast on hõivatud veega. Need võrgud koosnevad mitmest andurisõlmest ja veealustest sõidukitest. Nendest andurisõlmedest andmete kogumiseks kasutatakse autonoomseid veealuseid sõidukeid. Veealuse side väljakutseks on pikk levimise viivitus ning ribalaiuse ja andurite rikked.

Vee all WSN

Veealused WSN-id on varustatud piiratud akuga, mida ei saa laadida ega asendada. Veealuste WSN-ide energiasäästu küsimus hõlmab veealuse side- ja võrgutehnika arendamist.

4. Multimeedia WSN-id

Välja on pakutud traadita multimeediumandurite võrgud, mis võimaldavad jälgida ja jälgida sündmusi multimeedia kujul, nagu pildistamine, video ja heli. Need võrgud koosnevad odavate andurite sõlmedest, mis on varustatud mikrofonide ja kaameratega. Need sõlmed on omavahel ühendatud traadita ühenduse kaudu andmete tihendamiseks, andmete otsimiseks ja korrelatsiooniks.

Multimeedia WSN-id

“erinevat tüüpi elektrilised lülitid ”

Multimeedia WSN-i väljakutseteks on suur energiatarve, suured ribalaiusenõuded, andmetöötlus ja pakkimistehnikad. Lisaks nõuab multimeediumisisu nõuetekohast ja hõlpsat edastamist suure ribalaiusega.

5. Mobiilsed WSN-id

Need võrgud koosnevad andurisõlmede kogumist, mida saab iseseisvalt liigutada ja mida saab füüsilise keskkonnaga suhelda. Liikuvad sõlmed saavad arvutada mõistust ja suhelda.

Mobiilsed traadita andurite võrgud on palju mitmekülgsemad kui staatiliste andurite võrgud. MWSN-i eelised staatiliste traadita andurite võrkude ees hõlmavad paremat ja paremat katvust, paremat energiatõhusust, suurepärast kanalimahtu jne.

Traadita andurite võrkude piirangud

Omavad väga vähe mälumahtu - mõnisada kilobaiti
Omab tagasihoidlikku töötlemisvõimsust-8MHz
Töötab lühikese suhtlusulatusega - kulutab palju energiat
Nõuab minimaalset energiat - piirab protokolle
Kasutage piiratud elueaga patareisid
Passiivsed seadmed annavad vähe energiat

Juhtmeta andurivõrkude rakendused

Neid võrke kasutatakse keskkonna jälgimiseks, näiteks metsa avastamiseks, loomade jälgimiseks, üleujutuste avastamiseks, prognoosimiseks ja ilmaennustamiseks, samuti kaubanduslikes rakendustes, nagu seismilise aktiivsuse prognoosimine ja seire.
Sõjalised rakendused , näiteks jälgimise ja keskkonnaseire jälgimisrakendused kasutavad neid võrke. Sensorivõrkude andurisõlmed langevad huvipakkuvale valdkonnale ja kasutaja kontrollib neid kaugjuhtimisega. Nende võrkude abil viiakse läbi ka vaenlaste jälgimine, turvatuvastused.
Tervisealased rakendused, näiteks patsientide ja arstide jälgimine ja jälgimine, kasutavad neid võrke.
Transpordisüsteemide valdkonnas kõige sagedamini kasutatavad traadita sensorvõrkude rakendused, nagu liikluse jälgimine, marsruudi dünaamiline haldamine ja parkimiskohtade jälgimine jne, kasutavad neid võrke.
Kiire hädaolukorra lahendamine tööstusprotsesside jälgimine , hoonete automatiseeritud kliimakontroll, ökosüsteemi ja elupaikade seire, tsiviilstruktuuride terviseseire jms kasutavad neid võrke.

See kõik puudutab traadita andurite võrke ja nende rakendusi. Usume, et teave kõigi eri tüüpi võrkude kohta aitab teil neid praktiliste nõuete järgi paremini tundma õppida. Peale selle lisateabe saamiseks traadita SCADA , päringuid ja kahtlusi selles teemas või elektri- ja elektroonikaprojektid ja ettepanekuid, palun kommenteerige või kirjutage meile allpool olevas kommentaaride jaotises.

Foto autorid