Traadita puutetundlikud võrgud (BSS). Wireless Touch Network



Ma tahan pühendada oma artikli traadita puutetundliku võrgutehnoloogia (traadita anduri võrgustikud), mis tundub mulle, on taskukohaselt ilma Habra kogukonna tähelepanu. Selle peamine põhjus näen, et tehnoloogia ei ole veel muutunud akadeemilistele ringkondadele suureks ja enamasti huvitavaks. Aga ma arvan lähitulevikus näeme palju tooteid, ühel või teisel viisil selliste võrkude tehnoloogiate põhjal. Uurisin sensoorseid võrgustikke mitu aastat, kirjutas selle teema kandidaadi väitekirja ja mitmeid artikleid vene ja välisriikide ajakirjades. Ma töötanud välja ka traadita puutetundlike võrkude kursuse, mida lugesin Nizhny Novgorodi riigi ülikoolis (ma ei too kaasa linki, kui olete huvitatud, võin anda lingi privaatsesse). Võttes kogemusi selles valdkonnas, ma tahan jagada seda austatud kogukonnaga, ma loodan, et olete huvitatud.

Üldine

Traadita sensoorsed võrgustikud on viimasel ajal saanud suure arengu. Sellised võrgud koosnevad paljudest miniatuurne sõlmedest, mis on varustatud madala võimsusega vastuvõtva saatjaga, mikroprotsessori ja anduriga, võivad siduda globaalsete arvutivõrkude ja füüsilise maailmaga. Traadita sensoorsete võrkude mõiste meelitab paljude teadlaste, uurimisinstituutide ja äriorganisatsioonide tähelepanu, mis andsid selle teema jaoks suure teadusliku töö voogu. Suur huvi selliste süsteemide õppimise vastu on tingitud sensoorsete võrkude laia valikust. Eelkõige saab traadita sensoorseid võrgustikke kasutada seadmete rikke prognoosimiseks kosmosetööstuse süsteemides ja hoonete automatiseerimises. Oma võimekuse tõttu iseorganiseadme, autonoomia ja kõrge rikke tolerantsusega kasutatakse selliseid võrgustikke aktiivselt turvasüsteemides ja sõjalistes rakendustes. Traadita sensoorsete võrgustike edukas kasutamine tervise jälgimise meditsiinis on seotud integreeritud anduri sõlmedega ühilduvate bioloogiliste andurite arendamisega. Kuid traadita sensoorsete võrkude suurim jaotus saadi keskkonnaseire ja elusolendite valdkonnas.

Rauda

Sensoorsete võrkude selge standardimise puudumise tõttu on mitmeid erinevaid platvorme. Kõik platvormid vastavad põhiliste põhinõuetele puutevõrkudele: väike energiatarbimine, pikk töö, madala võimsusega vastuvõtva saatjad ja andurid. Micaz, telosb, Intel Mote 2 võib seostada peamiste platvormidega.

Michaz.

  • Mikroprotsessor: atmel atmega128l
  • 7.3728 MHz sagedus
  • 128 KB Flash mälu programmide jaoks
  • 4 KB SRAM andmete eest
  • 2 UART'S
  • SPI rehv
  • I2c rehv
  • Raadio: Chipcon CC2420
  • Väline välkmälu: 512 KB
  • 51-PIN-koodi lisaühendus
  • kaheksa 10-bitine analoog I / O
  • 21 Digital I / O
  • Kolm programmeeritavat LED-i.
  • Jtag porti
  • Toit kahest AA patareidest
Telosb.
  • Mikroprotsessor: MSP430 F1611
  • 8 MHz sagedus
  • 48 KB Flash mälu programmide jaoks
  • 10 KB RAM andmetele
  • SPI rehv
  • Ühendatud 12-bitine ADC / DAC
  • DMA kontroller
  • Raadio: Chipcon CC2420
  • Väline välkmälu: 1024 KB
  • 16-PIN-koodi lisaühendus
  • Kolm programmeeritavat LED-i.
  • Jtag porti
  • Valikuline: valgussendurid, niiskus, temperatuur.
  • Toit kahest AA patareidest


Intel Mote 2.
  • 320/416/520 MHZ PXA271 XSCale mikroprotsessor
  • 32 MB välkmälu
  • 32 MB RAM
  • Mini-USB liides
  • I-mote2 pistik väliste seadmete jaoks (31 + 21 pin)
  • Raadio: Chipcon CC2420
  • LED-indikaatorid
  • Powered by kolm AAA patareid

Iga platvorm on huvitav ja omab oma omadusi. Isiklikult oli mul kogemusi telosbi ja Intel Mote platvormidega töötanud 2. Ka meie laboris töötati välja oma platvorm, kuid see on kaubanduslik ja ma ei saa sellest üksikasjalikult rääkida.

Kõige tavalisem 3 aastat tagasi oli CC2420 kiibistiku kasutamine madala võimsusega vastuvõtva saatjana.

Andmete tarkvara ja ülekanne

Peamine andmeedastuse standard Info-võrkudes on IEE802.15.4, mis oli spetsiaalselt ette nähtud traadita võrgud madala võimsusega vastuvõtvate saatjatega.

Sensoorsete võrgustike tarkvara valdkonnas ei ole standardeid. Seal on mitusada erinevat andmetöötlusprotokolli, samuti sõlme juhtimissüsteeme. Kõige tavalisem operatsioonisüsteem on avatud lähtekoodiga süsteem - Tinyos (Olles Stanfordsti ülikoolis, kohtus isiklikult ühe arendajaga). Paljud arendajad (eriti kaubandussüsteemidega seotud) kirjutavad oma juhtimissüsteemi sageli Java keeles.

Tinyose operatsioonisüsteemi juhtiva sõlme juhtimisprogramm on kirjutatud Nesc keeles.

Tuleb märkida, et seadmete kõrge maksumuse tõttu ja puutevõrkude seadete keerukus, mis on saadud mitmesuguseid modelleerimissüsteeme laia jaotamise, eriti TOSSIM-süsteemiga, mis on spetsiaalselt ette nähtud Tinyose sõlmede toimimise simuleerimiseks.

Järeldus

Sensoorsed võrgustikud on Venemaal üha enam jagatud. Kui ma alustasin õppida 2003. aastal, inimeste arv Venemaa, kes oli tuttav selle tehnoloogia võiks lugeda sõrmede. Sealhulgas Venemaal, tegeles see sobimatu luxsoft labsiga.

Ma töötasin sensoorsete võrkudega 6 aastat ja võivad nende tehnoloogiate kohta palju öelda. Kui HubSom kogukond on huvitav ja mul on võimalus, kirjutan hea meelega selle teema artiklite seeria. Ma võin mõjutada selliseid asju nagu: reaalne töö TMotesky platvormiga, programmeerimisfunktsioonid Tinyose süsteemi jaoks NEC-keeles, mis on saadud meie laboris olevad esialgsed uurimistulemused, Stanfordi ülikoolis Stanfordi ülikoolis muljed.

Tänan teid kõiki teie tähelepanu eest, ma hea meelega vastata teie küsimustele.

1

Traadita sensoorsete võrkude analüüs viidi läbi. Teadusuuringute jaoks valitakse OMET ++ programm. Ülesanne rakendatakse traadita sensoorsete võrkude mudeli valikut ja nende toimimise parameetrite hindamist. Järgmised ülesanded lahendati: parandati traadita sensoorsete võrkude energiatarbimise mudeli, mida pakutakse selle mudeli toimimiseks algoritm, mis võimaldab teil vähendada viivitusi sõlmede vaheliste pakettide edastamisel. Valitud programmis on välja töötatud arvuti mudel, see on tõestatud, et selle mudeli kasutamine on praktikas tõhusalt ja asjakohane. See artikkel viidi läbi võrgu sõlme energiatarbimise uuring. See on energiatarbimine, mis on traadita sensoorsete võrkude toimimise kvaliteedi jaoks peamine parameeter, seega tekib kõigepealt selle arvutamise küsimus selliste süsteemide loomisel. Traadita anduri võrgustike energiatarbimise üksikasjalik analüüs viidi läbi ja tehti ettepanek terminali sõlmede energiatarbimise arvutamise meetodit. Kavandatakse erinevaid lähenemisviise energiatarbimise vähendamiseks. Energiatõhusate võrguoperatsioonide peamine punkt suudab panna rohkem puhkemisrežiimis sõlme otse, et suurendada nende aku kasutusaja kestust. Samuti puudutavad võrgud Zigbee tehnoloogiat kasutades, on võimalik esitada teavet enne selle saatmist. Samamoodi kulutatud energia hulk sõltub valitud võrgu topoloogiast. On tõestatud, et väikseimad energiakulud tekivad "Star" või "klastri puude" topoloogiate kasutamisel, sest nendes topoloogiates on koordinaatorid otseselt ühendatud statsionaarse võrguga.

wireless Touch Network

oMET ++ programm

Ülekande viivitused

andurite energiatarbimine

võrgu ribalaius

energiasäästu

1. Terontyev M.n. Muutuva konfiguratsiooniga objektide seiresüsteemide töömeetod, mis põhineb diskreetse traadita sensoorsete võrkude põhjal: dis. ... cola. the Sciences: 05.13.15 / m.n. Terontyev. - Moskva, 2010.- 154 lk.

2. Khuskullin V.I. Nugede energiatarbimise uurimine traadita puutevõrgu / V.I. HUSNULLIN, E.V. Glhak // Teze. DOKL. II teaduslikus foorumis "Telekommunikatsioon: teooria ja tehnoloogia (TTT)" XVIII rahvusvahelises teadus- ja tehnilises konverentsil "Tehnoloogia- ja telekommunikatsioonitehnoloogia probleemid". - Kazan, 2017. - T. 2. - P. 10-13.

3. Ivanova I.A. Traadita sensoorsete võrgustike / i.a kattevööndi perimeetri määramine Ivanova // Tööstuslikud ACS ja kontrollerid. - 2010. - № 10. - Lk 25-30.

4. VLASOVA V.A. Traadita sensoorsete võrgustike / V.A energiasüklite analüüs Vlasova, A.N. Zelenin // Ida-Euroopa Teataja arenenud tehnoloogia. - 2012. - T. 3, nr 9 (57). - Lk 13-17.

5. Galkin P.V. Traadita sensoorsete võrgustike rakendamise funktsioonid Zigbee tehnoloogial põhinevad: materjalid. VI Interday Teaduslik uuring. Conf. / P.v. Galkin, D.V. Karlovsky // Tegelikud probleemid Sciences. - 2010. - № 31. - P. 7-11.

6. Baskakov S. Traadita sõlmede energiatarbimise hindamine Meshlogic / S. Baskakov Networks // Wireless Technology. - 2010. - № 1. - P. 28-31.

7. KireEV A.O. Traadita sensoorsete võrkude / A.O. Kireev, A.V. Lights // Izvestia South Afu. Tehnikateadus. - 2011. - № 5 (118). - P. 60-65.

8. DANIEL KIFTETEW SHENKUTIE, Jääk energia seire traadita andurivõrkude / infoteaduse, arvuti ja elektrotehnika Halmstadi ülikool. - 2011. - 84 lk.

9. Kramoshenko E.g. Sensorrite võrgustike energiatarbimise vähendamine andmete eeltingimuse tõttu: materjalid. IV-ni. Teaduskool. Conf. / Nt. Kramoshenko, M.V. Privov // Infohaldussüsteemid ja arvuti jälgimine 2013. - Donetsk: Donntu, 2013. - P. 364-369.

Hiljutised saavutused pooljuhtide, võrgu- ja materjali ning tehniliste tehnoloogiate valdkonnas on laiaulatuslikud suuremate traadita sensoorsete võrkude kasutuselevõtt (WSN).

Traadita sensoorne võrgustik on andurite (andurite) ja täiturmehhanismide kogumi ja täiturmehhanismide jaotusvõrk koos raadiojaama poolt. Veelgi enam, sellise võrgu leviala võib olla mitu meetrit mitmest kilomeetrist, mis tuleneb sõnumite edastamiseks ühest elemendist teise.

Tehandati traadita puutevõrgu mudelit. Kavandatava mudeli tõhususe hindamiseks teostage modelleerimine OMET ++ tarkvarapaketis. Me analüüsime modelleerimisprotseduuri ja modelleerimise tulemusi. OMET ++ on objektorienteeritud võrgu simulaator diskreetne sündmus.

Simulatsioonides on kahte tüüpi pakette: Sõnumid paketid, mida kasutavad anduri andurite sõlmed, et saada teavet vastuvõtja sõlmele ja teine \u200b\u200btüüp on energiapakett, mida kasutatakse energiaandmete edastamiseks seireüksusele. Simulatsioonis arvutab iga sõlme perioodiliselt tarbitava energia koguse, samuti ennustab energia hulka, mida ta eelseisval perioodil tarbitakse. Prognoositava energia tarbitava energia kogus on võrdlemine: kui nende vahe on suurem kui teatud künnis, saadab sõlme energiapaketi põhivõrgu sõlme (tugijaama) energiapaketi. Mõned paketid sisaldavad teavet prognoositud energiatarbimise kohta sõlmedes. Alljärgnevas tabelis on näha modelleerimiseks valitud numbrilisi väärtusi.

Kasutatud numbrilised väärtused

Neid väärtusi kasutatakse kõigis simulatsioonis. Kavandatava prognoosimudeli tõhususe näitamiseks on rakendatud saja sõlmedega võrku. Võrgustikud Võrgu kasutab valitud marsruutimisprotokolli, mida nimetatakse MFR-i jaoks, et saata pakett vastuvõtja sõlmele. Sõlme, mis kasutab MFR-i edastamist sõlmele oma ülekandevahemikus.

Joonisel fig. 1 sõlme S edastab selle andmed M sõlme M-le, kuna see on vastuvõtja D-i lähemal kui teised ülekandevahemikud, kui seda projitseeritakse S sõlme ja vastuvõtja D. andurile, kasutage asukoha sõnumi sõnumit Teavitage neid oma naabrite asukohast. Network-andurite sõlmed täidavad marsruudi tabeli oma naabrite asukoha ja valige lähim järgmine andmeedastuse kõrval.

OMETi ++ modelleerimise abil teostatud simulatsiooni rakendamine. Iga sõlme jääkoore vahel analüüsitakse viga ja seire sõlmes registreeritud väärtus erinevate künniste väärtuste jaoks. Seejärel uuritakse juhtseadmele saadetud energiapakettide arvu ja kasutatud läviväärtuse arvu suhet. Energiakulud on võrgustiku sõlmede võrgus kulutatud energia kontrollimisseadmesse teabe säilitamiseks võrreldes nende patareide jääkkasvatuse suurusega. See võrguenergia sõltub iga anduri sõlme seire sõlme keskmisest energiapakettide keskmisest arvust. Joonisel fig. 2 näitab keskmist pakettide arvu sõlmele saadetud erinevate läviväärtuste puhul, kui E \u003d 100 s.

Pärast simulatsiooni käivitamist kaks ja pool tundi, simulatsiooni tulemused on esitatud joonisel fig. 2 ja 3. Arvud graafikud näitavad juhtseadmele saadetud energiapakettide arvu kolme prognoosiperioodi jaoks (t \u003d 200, t \u003d 300 ja t \u003d 400), kui kaks erinevat maksimaalset saabumiskiirust sündmuste (E \u003d 100 S ja E \u003d 50). Graafikud kahes numbris näitasid, kuidas saabumiskiirus suureneb, tarnitud energiapakettide arv kasvab tavaliselt. Sama andmete saabumise kiirusega suureneb tarnitud energiapakettide arv, kuna ennustuse vea künnis väheneb.

Joonis fig. 2. Sõlmele saadetud pakendite arv, kui E \u003d 100 s

Joonis fig. 3. sõlmele saadetud pakendite keskmine arv, kui E \u003d 50 s

Joonisel fig. 4 ja 5 on kujutatud energiapakettide arvu, kui sündmus ilmneb, et anduri sõlmede andur on käivitunud, peetakse rangelt perioodiliseks. Kasutatud saabumisperioodid sündmuste vahel p \u003d 50 ja p \u003d 100 s. Ajakava kohaselt on iga sõlme saadetud energiapakettide arv suurenenud, kuna saabumisaeg on vähenenud. Samal perioodil näitas valitud pakettide arv suurenemist, kui künnis väheneb.

Energiakaardi ehitamisel olev energia on otseselt seotud kulutatud energia suurusega, mille tulemusena see suureneb ka, kuna ennustuse vea läve väheneb. Täidetud imitatsiooni tulemused näitasid ka, et ennustusperiood suurendab tarnitud energiapakettide arvu. See on tingitud asjaolust, et pikemate prognooside ajavahemike järel on sõlmede energiatarbimine rohkem perioodilise iseloomuga kui lühemate prognoosimise intervalliga. See toob kaasa energiatarbimise täpsema prognoosi, kuna meetod sõltub sõlmede energiatarbimise eelmisest ajaloost.

Joonis fig. 4. Sõlmele saadetud pakendite keskmine arv, kui p \u003d 100 s

Joonis fig. 5. Sõlmele saadetud pakendite keskmine arv, kui p \u003d 50 s

Joonisel fig. 6 näitab selles töös pakutud meetodi eksponentsiaalsel kasutamisel saadud tulemuste võrdlemist ja leitud tulemusi. Võrdlus tehakse seire sõlmesse saadetud energiapakettide keskmise arvu alusel erinevate künniste väärtuste jaoks.

Reeglina on seire sõlmele saadetud pakendi keskmine arv kõrgem kõikide piirmäärade puhul, mida kasutatakse eksponentsiaalse mudeli kasutamisel, kui eeldatakse, et keskkonna sündmuste tekkimine on ühtlaselt jaotunud . See on tingitud asjaolust, et eksponentsiaalse keskmistamise meetod ennustab nende energiatarbimise ajaloo põhjal sõlmede eelseisvat energiatarbimist. Ootamatute sündmuste tekkimise tõttu võivad mõnede komponentide tarbivate osade käitumine kõrvale kalduda minevikus kasutatavate keskmise energia keskmisest energiast. See mõjutab energiahüvitise oodatud prognoose sõlmede tulevikus, julgustades sõlmede lisama suurema arvu pakette.

Joonis fig. 6. Mudelide võrdlemine (sõlme saadetud keskmine pakett)

Mida suurem on sõlme jälgimisele saadetud energiapakettide arv, seda suurem on energiakaardi ehitamise kulud. Juhul rangelt perioodilise sündmuste saabumismudeli puhul näitab selles töös kasutatud eksponentsiaalne mudel paremat jõudlust kui künnis kasutatav mudel 1% ja 3%. Selle põhjuseks on sündmuste perioodilise iseloomuga sõlmede pidev tarbimine.

Joonisel fig. 7 ja 8 kujutab võrgu pakettide koguarv pakettide saabumise kahe erineva mudeli jaoks. Mõlemal juhul suureneb võrgus energiapakettide koguarv, kui läviväärtus väheneb ja sõnumipakettide arv jääb samaks. Energiapakettide kogusumma suurenemine suurendab energiakaardi maksumust, kuna see on otseselt seotud anduri sõlmest saadetavate energiapakettide arvuga. Mõlemad numbrid näitavad kogu modifitseerimisperioodi võrku pakettide koguarvule, kui ennustusperiood on seatud 400 sekundiga.

Energiaseire hindamine on vahe iga sõlme jääknergia ja kontrolliüksuses registreeritud jääknergia vaheline erinevus. Hindamise tulemusena järeldame, et energiasumma ületab läviväärtus koguneb seireüksuses ja kõrvalekalle rohkem künnise väärtused.

1) Energiatõhusate võrguoperatsioonide peamine punkt suudab magamisrežiimis rohkem sõlmede paigutada, et suurendada aku kasutusaega. Kui puutetundlik sõlme on aktiivses seisundis, võib see minna puhkeolekusse, võimaldades tal vähendada energiatarbimist. Puutetundlik sõlme siseneb sellesse režiimi vastuvõtmise / andmete vastuvõtmise seansside vahel. Kõik režiimid koosnevad tsüklitest ja iga tsükkel koosneb uneperioodidest ja kuulamisperioodidest. Maksimaalne energiakulud edastatakse ja saavad andmeid. Nimelt, üks võimalusi vähendada energiatarbimise on üleminek anduri andur aktiivse režiimist kuni puhkerežiimi, kui energiatarbimine on minimaalne;

2) Puutevõrkudes Zigbee tehnoloogiat kasutades on võimalik esitada teavet enne selle saatmist. See vähendab ülekandeaega, seade ise vähendab oma viibimist õhku ja muidugi tarbib väiksema hulga energiat, et edastada andmepaketi. Otsese tihendamise puhul on vaja koodekeid. Kadekide kasutamine vähendab energiatarbimist edastatud teabe kokkusurumisel. Võrdlusandmete mahu minimeerimine vähendab energiatarbimist.

3) samal viisil kulutatud energia hulk sõltub valitud võrgu topoloogiast. Energia kulutatakse rohkem raku topoloogias tõttu asjaolu, et iga võrgu sõlme on ühendunud sagedamini ja seetõttu töökorras see on rohkem.

Joonis fig. 7. Võrgu pakettide koguarv p \u003d 50 jaoks

Joonis fig. 8. Võrgu pakettide koguarv E \u003d 50 jaoks

Väikseimad energiakulud tekivad "Star" või "klastri puude" topoloogiate kasutamisel, sest nendes topoloogiates on koordinaatorid otse statsionaarse võrguga ühendatud.

Bibliograafiline viide

Achilova I.I., Glhak E.V. Traadita sensoorsete võrgustike uuring // Rakendus- ja põhiuuringute Teatajas. - 2018. - № 5-1. - lk 11-17;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id\u003d12208 (käitlemise kuupäev: 04/26/2019). Me toome teie tähelepanu ajakirjade avaldamisele kirjastus "Loodusteaduste Akadeemia"

Unikaalsed sensoorsed võrgustikud on unikaalsed omadused valguse kasutuselevõtu, iseorganisatsiooni ja veatolerantsi. Olles ilmunud uue paradigma kogumiseks teabe kogumiseks, kasutati traadita sensoorseid võrgustikke laialdases terviseprobleemides, keskkonnakontrollis, energias, toiduohutuses ja tootmises.

Viimastel aastatel oli palju eeltingimusi, et sensoorsed võrgustikud muutuvad reaalseks. Loodud mitmeid prototüüpe sensoorsete sõlmede prototüüpe, kaasa arvatud Berkeley, Uamps MIT-s (Massachusettsi Technology Institute'i instituudis) ja riisi gnomes. Sensoorsete võrgustike elementaarsed omadused on positsioneerimine, avastamine, jälgimine ja avastamine. Lisaks sõjalistele rakendustele tuginesid tsiviilrakendused ka elementaarsetele funktsioonidele, mida saab jagada elupaikade jälgimiseks, keskkonna, tervishoiu ja muude kaubanduslike

rakendused. Lisaks loodi Sibley hiljuti mobiilse anduri nimega Robomote, see on varustatud ratastega ja suudab liikuda mööda valdkonnas.

    nagu üks esimesi katseid kasutada sensoorseid võrgustikke tsiviilkasutuse jaoks, Berkeley ja Inteli uurimislabor kasutas puutetundlikku võrku, et jälgida suurte saarte pardi tormi lugemist, Maine 2002. aasta suvel. Kaks kolmandat anduri andurit paigaldati Maine'i rannikule vajaliku (kasulik) teabe saagi rannikul reaalajas Putinile reaalajas (Internet). Süsteem on töötanud rohkem kui 4 kuud ja tarnitud andmeid.

    2 kuud, pärast seda, kui teadlased jätsid saarele halbade ilmastikutingimuste tõttu (talv). See elupaikade jälgimise rakendus on oluline puutevõrgu rakenduste klass. Kõige tähtsam on see, et võrguandurid suudavad koguda teavet inimeste jaoks ebasoodsate ohtlike tingimuste all. Järelevalve uuringute käigus kaaluti disaini kriteeriume, sealhulgas projekteerimise loomist, luues sensoorse süsteemi võimalusega kaugjuurdepääsu ja andmete haldamise võimalusega. Nõuete saavutamiseks tehti mitmeid katseid, mis viisid prototüübi anduri võrgusüsteemide komplekti väljatöötamiseni. Berkeley ja Inteli uurimislabori poolt kasutatav sensoorne süsteem, kuigi primitiivne, oli efektiivne huvitavate keskkonnaandmete kogumisel ja esitatud teadlastele olulist teavet.

Sensoorsed võrgustikud leidsid rakendused vaatluse ja prognooside valdkonnas (eeldused). Sellise taotluse elav näide on automaatne kohalik hindamine reaalajas (hoiatus) süsteem, mis on välja töötanud riikliku ilmateenuse poolt traadita anduri võrguga. Varustatud meteoroloogiliste / hüdroloogiliste andurite seadmetega, nende tingimuste andurid mõõdavad tavaliselt mitmeid kohaliku ilmastiku omadust, nagu veetase, temperatuur, tuul. Andmed edastatakse otseste raadioliinide (vaateväli raadioside) kaudu tugijaama andurite kaudu. Üleujutuste prognoosimismudel kohandati andmete töötlemiseks ja automaatse hoiatuse väljastamisel. Süsteem annab olulist teavet sademete ja veetaseme kohta reaalajas, et hinnata võimaliku üleujutuse võimalust kõikjal riigis. See (praegune) Hoiatussüsteem on paigaldatud kogu Lääne-USA ranniku vältel ja seda kasutatakse üleujutuste vältimiseks California ja Arizona.

    hiljuti kasutatakse sensorisüsteeme intensiivselt tervishoiusektoris, mida patsiendid ja arstid kasutavad glükoosi, vähi detektorite ja isegi kunstlike organite taseme jälgimiseks ja jälgimiseks. Teadlased viitavad võimalusele implanteerida biomeditsiinilisi andureid inimkehasse erinevatel eesmärkidel. Need andurid edastavad teavet välise arvutisüsteemi kaudu traadita liidese kaudu. Haiguse diagnoosimise ja ravi määramiseks kombineeritakse mitmeid biomeditsiini andureid. Biomeditsiini andurid ennustavad meditsiinilise hoolduse täiustatud taset.

Traditsiooniliste arvuti- ja telefonivõrkude traadita sensoorsete võrgustike peamine erinevus on pideva infrastruktuuri puudumine, mis kuulub konkreetsele operaatorile või teenuseosutajale. Igal puutevõrgu kasutajaterminalil on võime toimida mitte ainult terminaliseadmena, vaid ka transiidi sõlme, nagu on näidatud joonisel 1.2.

Joonis 1.2 - võrgu andurite ühendamise näide



Ma tahan pühendada oma artikli traadita puutetundliku võrgutehnoloogia (traadita anduri võrgustikud), mis tundub mulle, on taskukohaselt ilma Habra kogukonna tähelepanu. Selle peamine põhjus näen, et tehnoloogia ei ole veel muutunud akadeemilistele ringkondadele suureks ja enamasti huvitavaks. Aga ma arvan lähitulevikus näeme palju tooteid, ühel või teisel viisil selliste võrkude tehnoloogiate põhjal. Uurisin sensoorseid võrgustikke mitu aastat, kirjutas selle teema kandidaadi väitekirja ja mitmeid artikleid vene ja välisriikide ajakirjades. Ma töötanud välja ka traadita puutetundlike võrkude kursuse, mida lugesin Nizhny Novgorodi riigi ülikoolis (ma ei too kaasa linki, kui olete huvitatud, võin anda lingi privaatsesse). Võttes kogemusi selles valdkonnas, ma tahan jagada seda austatud kogukonnaga, ma loodan, et olete huvitatud.

Üldine

Traadita sensoorsed võrgustikud on viimasel ajal saanud suure arengu. Sellised võrgud koosnevad paljudest miniatuurne sõlmedest, mis on varustatud madala võimsusega vastuvõtva saatjaga, mikroprotsessori ja anduriga, võivad siduda globaalsete arvutivõrkude ja füüsilise maailmaga. Traadita sensoorsete võrkude mõiste meelitab paljude teadlaste, uurimisinstituutide ja äriorganisatsioonide tähelepanu, mis andsid selle teema jaoks suure teadusliku töö voogu. Suur huvi selliste süsteemide õppimise vastu on tingitud sensoorsete võrkude laia valikust. Eelkõige saab traadita sensoorseid võrgustikke kasutada seadmete rikke prognoosimiseks kosmosetööstuse süsteemides ja hoonete automatiseerimises. Oma võimekuse tõttu iseorganiseadme, autonoomia ja kõrge rikke tolerantsusega kasutatakse selliseid võrgustikke aktiivselt turvasüsteemides ja sõjalistes rakendustes. Traadita sensoorsete võrgustike edukas kasutamine tervise jälgimise meditsiinis on seotud integreeritud anduri sõlmedega ühilduvate bioloogiliste andurite arendamisega. Kuid traadita sensoorsete võrkude suurim jaotus saadi keskkonnaseire ja elusolendite valdkonnas.

Rauda

Sensoorsete võrkude selge standardimise puudumise tõttu on mitmeid erinevaid platvorme. Kõik platvormid vastavad põhiliste põhinõuetele puutevõrkudele: väike energiatarbimine, pikk töö, madala võimsusega vastuvõtva saatjad ja andurid. Micaz, telosb, Intel Mote 2 võib seostada peamiste platvormidega.

Michaz.

  • Mikroprotsessor: atmel atmega128l
  • 7.3728 MHz sagedus
  • 128 KB Flash mälu programmide jaoks
  • 4 KB SRAM andmete eest
  • 2 UART'S
  • SPI rehv
  • I2c rehv
  • Raadio: Chipcon CC2420
  • Väline välkmälu: 512 KB
  • 51-PIN-koodi lisaühendus
  • kaheksa 10-bitine analoog I / O
  • 21 Digital I / O
  • Kolm programmeeritavat LED-i.
  • Jtag porti
  • Toit kahest AA patareidest
Telosb.
  • Mikroprotsessor: MSP430 F1611
  • 8 MHz sagedus
  • 48 KB Flash mälu programmide jaoks
  • 10 KB RAM andmetele
  • SPI rehv
  • Ühendatud 12-bitine ADC / DAC
  • DMA kontroller
  • Raadio: Chipcon CC2420
  • Väline välkmälu: 1024 KB
  • 16-PIN-koodi lisaühendus
  • Kolm programmeeritavat LED-i.
  • Jtag porti
  • Valikuline: valgussendurid, niiskus, temperatuur.
  • Toit kahest AA patareidest


Intel Mote 2.
  • 320/416/520 MHZ PXA271 XSCale mikroprotsessor
  • 32 MB välkmälu
  • 32 MB RAM
  • Mini-USB liides
  • I-mote2 pistik väliste seadmete jaoks (31 + 21 pin)
  • Raadio: Chipcon CC2420
  • LED-indikaatorid
  • Powered by kolm AAA patareid

Iga platvorm on huvitav ja omab oma omadusi. Isiklikult oli mul kogemusi telosbi ja Intel Mote platvormidega töötanud 2. Ka meie laboris töötati välja oma platvorm, kuid see on kaubanduslik ja ma ei saa sellest üksikasjalikult rääkida.

Kõige tavalisem 3 aastat tagasi oli CC2420 kiibistiku kasutamine madala võimsusega vastuvõtva saatjana.

Andmete tarkvara ja ülekanne

Peamine andmeedastuse standard Info-võrkudes on IEE802.15.4, mis oli spetsiaalselt ette nähtud traadita võrgud madala võimsusega vastuvõtvate saatjatega.

Sensoorsete võrgustike tarkvara valdkonnas ei ole standardeid. Seal on mitusada erinevat andmetöötlusprotokolli, samuti sõlme juhtimissüsteeme. Kõige tavalisem operatsioonisüsteem on avatud lähtekoodiga süsteem - Tinyos (Olles Stanfordsti ülikoolis, kohtus isiklikult ühe arendajaga). Paljud arendajad (eriti kaubandussüsteemidega seotud) kirjutavad oma juhtimissüsteemi sageli Java keeles.

Tinyose operatsioonisüsteemi juhtiva sõlme juhtimisprogramm on kirjutatud Nesc keeles.

Tuleb märkida, et seadmete kõrge maksumuse tõttu ja puutevõrkude seadete keerukus, mis on saadud mitmesuguseid modelleerimissüsteeme laia jaotamise, eriti TOSSIM-süsteemiga, mis on spetsiaalselt ette nähtud Tinyose sõlmede toimimise simuleerimiseks.

Järeldus

Sensoorsed võrgustikud on Venemaal üha enam jagatud. Kui ma alustasin õppida 2003. aastal, inimeste arv Venemaa, kes oli tuttav selle tehnoloogia võiks lugeda sõrmede. Sealhulgas Venemaal, tegeles see sobimatu luxsoft labsiga.

Ma töötasin sensoorsete võrkudega 6 aastat ja võivad nende tehnoloogiate kohta palju öelda. Kui HubSom kogukond on huvitav ja mul on võimalus, kirjutan hea meelega selle teema artiklite seeria. Ma võin mõjutada selliseid asju nagu: reaalne töö TMotesky platvormiga, programmeerimisfunktsioonid Tinyose süsteemi jaoks NEC-keeles, mis on saadud meie laboris olevad esialgsed uurimistulemused, Stanfordi ülikoolis Stanfordi ülikoolis muljed.

Tänan teid kõiki teie tähelepanu eest, ma hea meelega vastata teie küsimustele.