I de senere år er et effektivt design af et trådløst sensornetværk blevet et førende forskningsområde. En sensor er en enhed, der reagerer og registrerer en eller anden type input fra både de fysiske eller miljømæssige forhold, såsom tryk, varme, lys osv. Outputtet fra sensoren er generelt et elektrisk signal, der transmitteres til en controller til videre behandling .

Trådløse sensornetværk (WSN'er)

Et trådløst sensornetværk kan defineres som et netværk af enheder, der kan kommunikere de oplysninger, der er indsamlet fra et overvåget felt via trådløse links. Dataene videresendes gennem flere noder, og med en gateway er dataene forbundet til andre netværk som f.eks trådløst Ethernet .

Trådløse sensornetværk

WSN er et trådløst netværk, der består af basestationer og antal noder (trådløse sensorer). Disse netværk bruges til at overvåge fysiske eller miljømæssige forhold som lyd, tryk, temperatur og samordnet overføre data gennem netværket til hovedstedet som vist i figuren.

WSN-netværkstopologier

For radiokommunikationsnetværk indeholder strukturen af et WSN forskellige topologier som dem, der er angivet nedenfor.

Topologier for trådløse sensornetværk

Stjernetopologier

Stjernetopologi er en kommunikationstopologi, hvor hver node forbinder direkte til en gateway. En enkelt gateway kan sende eller modtage en besked til flere eksterne noder. Instar topologier, knudepunkterne har ikke tilladelse til at sende meddelelser til hinanden. Dette muliggør kommunikation med lav latens mellem fjernknudepunktet og gatewayen (basestationen).

På grund af dens afhængighed af en enkelt node for at styre netværket skal gatewayen være inden for radiotransmissionsområdet for alle de enkelte noder. Fordelen inkluderer muligheden for at holde fjernbetjeningernes strømforbrug på et minimum og simpelthen under kontrol. Netværksstørrelsen afhænger af antallet af forbindelser, der er oprettet til hubben.

Træ Topologier

Trætopologi kaldes også som en kaskadestjernetopologi. I tretopologier forbinder hver knude til en knude, der er placeret højere i træet og derefter til gatewayen. Den største fordel ved trætopologien er, at udvidelsen af et netværk let kan være mulig, og også detektering af fejl bliver let. Ulempen med dette netværk er, at det er stærkt afhængigt af buskablet, hvis det går i stykker, alt netværket vil kollapse.

Mesh-topologier

Mesh-topologierne tillader transmission af data fra en node til en anden, som ligger inden for dets radiotransmissionsområde. Hvis en node ønsker at sende en besked til en anden node, som er uden for radiokommunikationsområdet, skal den have en mellemknude til videresend beskeden til den ønskede knude. Fordelen ved denne mesh-topologi inkluderer let isolering og detektering af fejl i netværket. Ulempen er, at netværket er stort og kræver enorme investeringer.

Typer af WSN'er (trådløse sensornetværk)

Afhængig af miljøet, typer netværk bliver besluttet, så de kan indsættes under vandet, under jorden, på land og så videre. Forskellige typer WSN'er inkluderer:

Terrestriske WSN'er
Underjordiske WSN'er
WSN'er under vand
Multimedie-WSN'er
Mobile WSN'er

1. Terrestriske WSN'er

Terrestriske WSN'er er i stand til at kommunikere basestationer effektivt og består af hundreder til tusinder af trådløse sensornoder, der er udrullet enten på ustruktureret (ad hoc) eller struktureret (Forudplanlagt) måde. I en ustruktureret tilstand er sensorknuderne tilfældigt fordelt inden for det målområde, der falder fra et fast plan. Den forudplanlagte eller strukturerede tilstand tager højde for optimal placering, gitterplacering og 2D, 3D-placeringsmodeller.

I denne WSN er batteristrøm er dog begrænset, batteriet er udstyret med solceller som en sekundær strømkilde. Energibesparelsen af disse WSN'er opnås ved at bruge operationer med lav driftscyklus, minimere forsinkelser og optimal routing osv.

2. Underjordiske WSN'er

De underjordiske trådløse sensornetværk er dyrere end de jordbaserede WSN'er med hensyn til implementerings-, vedligeholdelses- og udstyrsomkostningsovervejelser og omhyggelig planlægning. WSN-netværkene består af flere sensornoder, der er skjult i jorden for at overvåge underjordiske forhold. For at videresende oplysninger fra sensornoderne til basestationen er der yderligere sinknoder placeret over jorden.

Underjordiske WSN'er

De underjordiske trådløse sensornetværk, der er installeret i jorden, er vanskelige at genoplade. Sensorbatteriknudepunkter udstyret med en begrænset batteristrøm er vanskelige at genoplade. Derudover gør det underjordiske miljø trådløs kommunikation til en udfordring på grund af det høje niveau af dæmpning og signaltab.

3. Under vand-WSN'er

Mere end 70% af jorden er optaget af vand. Disse netværk består af flere sensorknudepunkter og køretøjer indsat under vandet. Autonome undervandskøretøjer bruges til at indsamle data fra disse sensornoder. En udfordring ved kommunikation under vand er en lang udbredelsesforsinkelse og båndbredde og sensorfejl.

WSN'er under vand

Under vand er WSN'er udstyret med et begrænset batteri, der ikke kan genoplades eller udskiftes. Spørgsmålet om energibesparelse for WSN'er under vand involverer udvikling af kommunikation og netværksteknikker under vand.

4. Multimedie-WSN'er

Trådløse multimedie-sensornetværk er blevet foreslået for at muliggøre sporing og overvågning af begivenheder i form af multimedie, såsom billeddannelse, video og lyd. Disse netværk består af billige sensornoder udstyret med mikrofoner og kameraer. Disse noder er sammenkoblet med hinanden via en trådløs forbindelse til datakomprimering, datahentning og korrelation.

Multimedie-WSN'er

Udfordringerne med multimedie-WSN inkluderer højt energiforbrug, høje båndbreddekrav, databehandling og komprimeringsteknikker. Derudover kræver multimedieindhold høj båndbredde for at indholdet kan leveres korrekt og let.

5. Mobile WSN'er

Disse netværk består af en samling sensornoder, der kan flyttes alene og kan interageres med det fysiske miljø. De mobile noder kan beregne sense og kommunikere.

De mobile trådløse sensornetværk er meget mere alsidige end de statiske sensornetværk. Fordelene ved MWSN i forhold til de statiske trådløse sensornetværk inkluderer bedre og forbedret dækning, bedre energieffektivitet, overlegen kanalkapacitet osv.

Begrænsninger for trådløse sensornetværk

Har meget lidt lagerkapacitet - et par hundrede kilobyte
Besidder beskeden behandlingseffekt-8MHz
Arbejder inden for kort kommunikationsområde - bruger meget strøm
Kræver minimal energi - begrænser protokoller
Har batterier med en begrænset levetid
Passive enheder giver lidt energi

Trådløse sensornetværk

“høj effekt bly syre batterioplader ”

Disse netværk anvendes i miljøsporinger, såsom skovdetektion, dyreopsporing, oversvømmelsesdetektering, prognoser og vejrudsigter og også i kommercielle applikationer som forudsigelse og overvågning af seismisk aktivitet.
Militære applikationer , såsom sporings- og miljøovervågningsovervågningsapplikationer bruger disse netværk. Sensornoderne fra sensornetværk falder til interessefeltet og fjernstyres af en bruger. Fjendesporing, sikkerhedsdetekteringer udføres også ved hjælp af disse netværk.
Sundhedsapplikationer såsom sporing og overvågning af patienter og læger bruger disse netværk.
De mest anvendte applikationer til trådløse sensornetværk inden for transportsystemer såsom overvågning af trafik, styring af dynamisk routing og overvågning af parkeringspladser osv. Bruger disse netværk.
Hurtig beredskab, industriel procesovervågning , automatiseret bygningsklimakontrol, økosystem- og habitatovervågning, civil strukturel sundhedsovervågning osv., brug disse netværk.

Dette handler om de trådløse sensornetværk og deres applikationer. Vi mener, at informationen om alle de forskellige typer netværk hjælper dig med at kende dem bedre til dine praktiske behov. Bortset fra dette, for yderligere information om trådløs SCADA , forespørgsler og tvivl om dette emne eller elektriske og elektroniske projekter , og eventuelle forslag, bedes du kommentere eller skrive til os i kommentarfeltet nedenfor.

Fotokreditter