Trådløse sensornettverk og deres applikasjoner

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





I de siste årene har en effektiv design av et trådløst sensornettverk blitt et ledende forskningsområde. En sensor er en enhet som reagerer og oppdager noen type inngang fra både de fysiske eller miljømessige forholdene, for eksempel trykk, varme, lys osv. Utgangen fra sensoren er vanligvis et elektrisk signal som overføres til en kontroller for videre behandling .

Trådløse sensornettverk (WSN-er)

Et trådløst sensornettverk kan defineres som et nettverk av enheter som kan kommunisere informasjonen samlet fra et overvåket felt gjennom trådløse lenker. Dataene blir videresendt gjennom flere noder, og med en gateway er dataene koblet til andre nettverk som trådløst Ethernet .




Trådløse sensornettverk

Trådløse sensornettverk

WSN er et trådløst nettverk som består av basestasjoner og antall noder (trådløse sensorer). Disse nettverkene brukes til å overvåke fysiske eller miljømessige forhold som lyd, trykk, temperatur og samarbeidende overføre data gjennom nettverket til hovedstedet som vist i figuren.



WSN-nettverkstopologier

For radiokommunikasjonsnett inkluderer strukturen til et WSN forskjellige topologier som de som er gitt nedenfor.

Trådløs sensornettverk Topologi

Trådløse sensornettverkstopologier

Stjernetopologier

Stjernetopologi er en kommunikasjonstopologi, hvor hver node kobles direkte til en gateway. En enkelt gateway kan sende eller motta en melding til flere eksterne noder. Instar topologier, noder har ikke lov til å sende meldinger til hverandre. Dette tillater kommunikasjon med lav latens mellom den eksterne noden og gatewayen (basestasjonen).

På grunn av dens avhengighet av en enkelt node for å administrere nettverket, må gatewayen være innenfor radiooverføringsområdet til alle de enkelte nodene. Fordelen inkluderer muligheten til å holde de eksterne nodenes strømforbruk til et minimum og rett og slett under kontroll. Størrelsen på nettverket avhenger av antall tilkoblinger som er gjort til huben.


Treetopologier

Tretopologi kalles også som en kaskadestertopologi. I tretopologier kobles hver node til en node som er plassert høyere i treet, og deretter til gatewayen. Hovedfordelen med tretopologien er at utvidelsen av et nettverk lett kan være mulig, og også feiloppdagelse blir enkel. Ulempen med dette nettverket er at det er sterkt avhengig av busskabelen hvis det går i stykker, alt nettverket vil kollapse.

Mesh-topologier

Mesh-topologiene tillater overføring av data fra en node til en annen, som ligger innenfor radiooverføringsområdet. Hvis en node vil sende en melding til en annen node, som er utenfor radiokommunikasjonsområdet, trenger den en mellomnode til videresend meldingen til ønsket node. Fordelen med denne mesh-topologien inkluderer enkel isolering og påvisning av feil i nettverket. Ulempen er at nettverket er stort og krever enorme investeringer.

Typer WSN-er (trådløse sensornettverk)

Avhengig av miljøet, typer nettverk blir bestemt slik at de kan distribueres under vann, under bakken, på land og så videre. Ulike typer WSN-er inkluderer:

  1. Terrestriske WSN-er
  2. Underjordiske WSN-er
  3. Under vann-WSN-er
  4. Multimedia WSN-er
  5. Mobile WSN-er

1. Terrestriske WSN-er

Terrestriske WSN-er er i stand til å kommunisere basestasjoner effektivt, og består av hundrevis til tusenvis av trådløse sensornoder distribuert enten ustrukturert (ad hoc) eller strukturert (forhåndsplanlagt). I en ustrukturert modus er sensornodene tilfeldig fordelt innenfor målområdet som slippes fra et fast plan. Den forhåndsplanlagte eller strukturerte modusen vurderer optimal plassering, rutenettplassering og 2D, 3D-plasseringsmodeller.

I denne WSN, den batteristrøm er imidlertid begrenset, batteriet er utstyrt med solceller som en sekundær strømkilde. Energibesparelsen til disse WSN-ene oppnås ved å bruke operasjoner med lav driftssyklus, minimere forsinkelser og optimal ruting, og så videre.

2. Underjordiske WSN-er

De underjordiske trådløse sensornettverkene er dyrere enn de terrestriske WSN-ene når det gjelder distribusjon, vedlikehold og utstyrskostnader og nøye planlegging. WSN-nettverkene består av flere sensornoder som er skjult i bakken for å overvåke underjordiske forhold. For å videreformidle informasjon fra sensornodene til basestasjonen, er ytterligere vaskenoder plassert over bakken.

Underjordiske WSN-er

Underjordiske WSN-er

De underjordiske trådløse sensornettverk utplassert i bakken er vanskelig å lade. Sensorens batterinoder utstyrt med begrenset batteristrøm er vanskelige å lade. I tillegg til dette gjør det underjordiske miljøet trådløs kommunikasjon til en utfordring på grunn av det høye nivået av demping og signaltap.

3. Under vann-WSN-er

Mer enn 70% av jorden er opptatt av vann. Disse nettverkene består av flere sensornoder og kjøretøy utplassert under vann. Autonome undervannsbiler brukes til å samle inn data fra disse sensornodene. En utfordring ved kommunikasjon under vann er lang forplantningsforsinkelse, og båndbredde og sensorfeil.

Under vann-WSN-er

Under vann-WSN-er

Under vann er WSN-er utstyrt med et begrenset batteri som ikke kan lades eller byttes ut. Spørsmålet om energibesparelse for WSN-er under vann innebærer utvikling av kommunikasjon og nettverksteknikker under vann.

4. Multimedia WSN-er

Trådløse multimedia sensornettverk er blitt foreslått for å muliggjøre sporing og overvåking av hendelser i form av multimedia, som bildebehandling, video og lyd. Disse nettverkene består av sensorenoder til lave priser utstyrt med mikrofoner og kameraer. Disse nodene er sammenkoblet med hverandre over en trådløs forbindelse for datakomprimering, datahenting og korrelasjon.

Multimedia WSN-er

Multimedia WSN-er

Utfordringene med multimedia WSN inkluderer høyt energiforbruk, høye båndbreddekrav, databehandling og komprimeringsteknikker. I tillegg til dette krever multimediainnhold høy båndbredde for at innholdet skal leveres riktig og enkelt.

5. Mobile WSN-er

Disse nettverkene består av en samling sensornoder som kan flyttes alene og kan samhandles med det fysiske miljøet. Mobilnodene kan beregne sans og kommunisere.

De mobile trådløse sensornettverkene er mye mer allsidige enn de statiske sensornettverkene. Fordelene med MWSN i forhold til de statiske trådløse sensornettverkene inkluderer bedre og forbedret dekning, bedre energieffektivitet, overlegen kanalkapasitet og så videre.

Begrensninger for trådløse sensornettverk

  1. Har veldig lite lagringskapasitet - noen hundre kilobyte
  2. Har beskjeden prosessorkraft - 8MHz
  3. Fungerer i kort kommunikasjonsrekkevidde - bruker mye strøm
  4. Krever minimal energi - begrenser protokoller
  5. Ha batterier med en begrenset levetid
  6. Passive enheter gir lite energi

Trådløse sensornettverk

Trådløse sensornettverk

Trådløse sensornettverk

  • Disse nettverkene brukes i miljøsporing, for eksempel skogsdeteksjon, dyresporing, flomdeteksjon, prognoser og værforutsigelser, og også i kommersielle applikasjoner som forutsigelse og overvåking av seismisk aktivitet.
  • Militære applikasjoner , for eksempel sporing og overvåking av miljøovervåkning, bruker disse nettverkene. Sensornodene fra sensornettverk blir droppet til interessefeltet og blir fjernstyrt av en bruker. Fiendesporing, sikkerhetsoppdagelser utføres også ved å bruke disse nettverkene.
  • Helseprogrammer, for eksempel sporing og overvåking av pasienter og leger, bruker disse nettverkene.
  • De mest brukte applikasjonene for trådløse sensornettverk innen transportsystemer som overvåking av trafikk, dynamisk ruteadministrasjon og overvåking av parkeringsplasser etc. bruker disse nettverkene.
  • Rask beredskap, industriell prosessovervåking , automatisert bygningsklimakontroll, økosystem- og habitatovervåking, sivil strukturell helseovervåking, etc., bruker disse nettverkene.

Dette handler om trådløse sensornettverk og deres applikasjoner. Vi tror at informasjonen om alle de forskjellige typene nettverk vil hjelpe deg å kjenne dem bedre for dine praktiske behov. Bortsett fra dette, for ytterligere informasjon om trådløs SCADA , spørsmål og tvil angående dette emnet eller elektriske og elektroniske prosjekter , og eventuelle forslag, kan du kommentere eller skrive til oss i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter

  • Trådløse sensornettverk av dolcera
  • Trådløse sensornettverkstopologier av ni
  • Underjordiske WSN-er av amrita
  • Under vann-WSN-er av jurdak
  • Multimedia WSN-er av immateriell