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Réseaux de capteurs distribués. Comment déployer des réseaux de capteurs sans fil dans des environnements industriels complexes. Aperçu des technologies sans fil modernes

Historique et champ d'utilisation

L'un des premiers prototypes d'un réseau de capteurs peut être considéré comme le système SOSUS, conçu pour détecter et identifier les sous-marins. Les technologies de réseaux de capteurs sans fil ont commencé à se développer activement relativement récemment, au milieu des années 90. Cependant, ce n'est qu'au début du XXIe siècle que le développement de la microélectronique a permis de produire une base élémentaire suffisamment bon marché pour de tels dispositifs. Les réseaux sans fil modernes reposent principalement sur la norme ZigBee. Un nombre considérable d'industries et de segments de marché (industrie manufacturière, différentes sortes transports, survie, sécurité), prêts à la mise en œuvre de réseaux de capteurs, et ce nombre est en constante augmentation. La tendance est motivée par une complexité croissante processus technologiques, le développement de la production, les besoins croissants des individus dans les segments de la sécurité, du contrôle des ressources et de l'utilisation des stocks. Avec le développement des technologies des semi-conducteurs, de nouvelles tâches pratiques et problèmes théoriques apparaissent liés aux applications des réseaux de capteurs dans l'industrie, l'habitat, les services communaux et les ménages. Utiliser une connexion sans fil bon marché appareils tactiles La surveillance des paramètres ouvre de nouveaux domaines d'application des systèmes de télémétrie et de contrôle, tels que :

Identification en temps opportun des pannes possibles des actionneurs en surveillant des paramètres tels que les vibrations, la température, la pression, etc. ;
Contrôle d'accès en temps réel à systèmes distants objet de surveillance ;
Automatisation de l'inspection et de la maintenance des actifs industriels ;
Gestion d'actifs commerciaux ;
Application en tant que composants dans les technologies économes en énergie et en ressources ;
Suivi des paramètres éco-environnementaux.

Il convient de noter que malgré la longue histoire des réseaux de capteurs, le concept de construction d'un réseau de capteurs n'a pas finalement pris forme et n'a pas été exprimé dans des solutions logicielles et matérielles (plateformes) spécifiques. La mise en œuvre de réseaux de capteurs au stade actuel dépend largement des exigences spécifiques de la tâche industrielle. La mise en œuvre de l'architecture, des logiciels et du matériel est au stade de formation technologique intensive, ce qui attire l'attention des développeurs afin de trouver une niche technologique pour les futurs fabricants.

Les technologies

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) sont constitués de dispositifs informatiques miniatures - des motes, équipés de capteurs (température, pression, lumière, niveau de vibration, capteurs de localisation, etc.) et d'émetteurs-récepteurs de signaux fonctionnant dans une plage radio donnée. Une architecture flexible et des coûts d'installation réduits distinguent les réseaux de capteurs intelligents sans fil des autres réseaux sans fil et interfaces filaires transfert de données, en particulier lorsque nous parlons de Concernant un grand nombre d'appareils interconnectés, un réseau de capteurs permet de connecter jusqu'à 65 000 appareils. La réduction constante du coût des solutions sans fil et l'augmentation de leurs paramètres de fonctionnement permettent de se réorienter progressivement des solutions filaires vers des systèmes de collecte de données télémétriques, de diagnostic à distance et d'échange d'informations. « Réseau de capteurs » est aujourd’hui un terme bien établi. Réseaux de capteurs), désignant un réseau distribué, auto-organisé, résistant aux pannes d'éléments individuels de dispositifs sans entretien qui ne nécessitent pas d'installation particulière. Chaque nœud de réseau de capteurs peut contenir divers capteurs pour surveiller l'environnement externe, un micro-ordinateur et un émetteur-récepteur radio. Cela permet à l'appareil d'effectuer des mesures, d'effectuer de manière indépendante le traitement initial des données et de maintenir la communication avec un système d'information externe.

802.15.4/ZigBee a relayé la technologie radio à courte portée connue sous le nom de réseaux de capteurs. WSN - Réseau de capteurs sans fil), est l'une des tendances modernes dans le développement de systèmes distribués auto-organisés et tolérants aux pannes pour la surveillance et la gestion des ressources et des processus. Aujourd’hui, la technologie des réseaux de capteurs sans fil est la seule technologie sans fil qui peut être utilisée pour résoudre les tâches de surveillance et de contrôle critiques pour la durée de fonctionnement des capteurs. Les capteurs intégrés dans un réseau de capteurs sans fil forment un système auto-organisé géographiquement distribué pour la collecte, le traitement et la transmission d'informations. Le principal domaine d'application est le contrôle et la surveillance des paramètres mesurés des environnements physiques et des objets.

chemin radio;
module processeur ;
batterie;
divers capteurs.

Un nœud typique peut être représenté par trois types de périphériques :

Coordonnateur de réseau (FFD - Appareil entièrement fonctionnel);
- assure la coordination globale, l'organisation et l'installation des paramètres du réseau ;
- le plus complexe des trois types d'appareils, nécessitant la plus grande quantité de mémoire et d'alimentation électrique ;

Appareil avec un ensemble complet de fonctions (FFD - Fully Function Device) ;
- Prise en charge 802.15.4 ;
- une mémoire supplémentaire et une consommation d'énergie vous permettent d'agir en tant que coordinateur de réseau ;
- prise en charge de tous types de topologies (« point à point », « étoile », « arbre », « réseau maillé ») ;
- capacité à agir à titre de coordonnateur de réseau;
- la possibilité d'accéder à d'autres appareils sur le réseau ;
(RFD - Dispositif à Fonction Réduite) ;
- prend en charge les fonctionnalités 802.15.4 limitées ;
- prise en charge des topologies point à point et en étoile ;
- ne fait pas office de coordinateur ;
- contacte le coordinateur du réseau et le routeur ;

Entreprises de développement

Il existe différents types de sociétés sur le marché :

Remarques

Fondation Wikimédia. 2010.

Voyez ce que sont les « réseaux de capteurs sans fil » dans d'autres dictionnaires :

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Les réseaux sans fil ad hoc sont des réseaux sans fil décentralisés qui n'ont pas de structure permanente. Les appareils clients se connectent à la volée, formant un réseau. Chaque nœud du réseau tente de transmettre les données destinées à d'autres nœuds. En même temps... ... Wikipédia

Architecture d'un réseau de capteurs sans fil typique Un réseau de capteurs sans fil est un réseau distribué et auto-organisé de nombreux capteurs et actionneurs interconnectés via un canal radio. Zone... ...Wikipédia

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Réseaux de capteurs distribués

Que sont les réseaux de capteurs sans fil ?

Capteurs et dispositif de réception

Les réseaux de capteurs sans fil sont construits à partir de nœuds appelés dépensiers (motte) - petits appareils autonomes alimentés par des batteries et des puces électroniques avec communication radio à une fréquence - par exemple 2,4 GHz. Spécial logiciel permet aux dépensiers de s'organiser en réseaux distribués, communiquent entre eux, interrogent et échangent des données avec des nœuds proches, dont la distance ne dépasse généralement pas 100 mètres.

Dans la littérature anglophone, un tel réseau est appelé réseau de capteurs sans fil(WSN) est un réseau sans fil composé d'appareils autonomes géographiquement répartis qui utilisent des capteurs pour surveiller conjointement les conditions physiques ou environnementales dans différentes zones.

Ils peuvent mesurer des paramètres tels que la température, le son, les vibrations, la pression, le mouvement des objets ou de l'air. Le développement des réseaux de capteurs sans fil a été initialement motivé par des applications militaires telles que la surveillance des champs de bataille. Actuellement, les réseaux de capteurs sans fil sont de plus en plus utilisés dans de nombreux domaines de la vie civile, notamment la surveillance industrielle et environnementale, les soins de santé et le contrôle de la circulation. Le champ d’application s’élargit.

Principes de fonctionnement de base

Schéma de réseau à 3 niveaux. 1er Niveau de capteurs et passerelle. Serveur de 2ème niveau. Client léger niveau 3

Chaque nœud du réseau : dépensieréquipé d'un émetteur-récepteur radio ou d'un autre appareil Communication sans fil, un petit microcontrôleur et une source d'alimentation, généralement une batterie. Utilisation possible de batteries d'éclairage solaire ou d'autres sources d'énergie alternatives

Les données des éléments distants sont transmises sur le réseau entre les éléments proches, de nœud en nœud, via un canal radio. En conséquence, un paquet de données est transmis du mot le plus proche à la passerelle. La passerelle est généralement connectée au serveur par un câble USB. Sur le serveur, les données collectées sont traitées, stockées et accessibles via un shell WEB à un grand nombre d'utilisateurs.

Le coût d'un nœud de capteur varie de plusieurs centaines de dollars à quelques centimes, selon la taille du réseau de capteurs et sa complexité.

Matériel et normes

Passerelle (2 pièces), connectée à un ordinateur portable avec un câble USB. L'ordinateur portable est connecté à Internet via UTP et fait office de serveur

Appareils tactiles avec antenne radio

Le matériel du nœud sans fil et les protocoles de communication réseau entre les nœuds sont optimisés pour la consommation d'énergie afin de garantir long terme fonctionnement du système avec des sources d'énergie autonomes. Selon le mode de fonctionnement, la durée de vie d'un nœud peut atteindre plusieurs années.

Un certain nombre de normes sont actuellement ratifiées ou en cours d'élaboration pour les réseaux de capteurs sans fil. ZigBee est une norme conçue pour être utilisée dans des domaines tels que le contrôle industriel, la détection intégrée, la collecte de données médicales et l'automatisation des bâtiments. Le développement de Zigbee est facilité par un large consortium d'entreprises industrielles.

WirelessHART est une continuation du protocole HART pour l'automatisation industrielle. WirelessHART a été ajouté au protocole général HART dans le cadre de la spécification HART 7, approuvée par la HART Communications Foundation en juin 2007.
6lowpan est une norme déclarée pour la couche réseau, mais elle n'a pas encore été adoptée.
ISA100 est un autre travail visant à entrer dans la technologie WSN, mais il est conçu pour inclure plus largement retour contrôle dans votre région. La mise en œuvre de la norme ISA100 basée sur les normes ANSI devrait être achevée d'ici la fin de l'année 2008.

WirelessHART, ISA100, ZigBee, et ils sont tous basés sur la même norme : IEEE 802.15.4 - 2005.

Logiciel de réseau de capteurs sans fil

système opérateur

Les systèmes d'exploitation pour réseaux de capteurs sans fil sont moins complexes que les systèmes d'exploitation à usage général en raison des ressources limitées en matériel réseau de capteurs. À cause de ça, système opérateur pas besoin d'activer la prise en charge de l'interface utilisateur.

Le matériel des réseaux de capteurs sans fil n'est pas différent des systèmes embarqués traditionnels et un système d'exploitation embarqué peut donc être utilisé pour les réseaux de capteurs.

Applications de visualisation

Programme de visualisation des résultats de mesure et de génération de rapports MoteView v1.1

Les données des réseaux de capteurs sans fil sont généralement stockées sous forme de données numériques dans une station de base centrale. Il y a beaucoup de programmes standards, tels que TosGUI MonSense, GNS, facilitant la visualisation de ces grandes quantités de données. En outre, l'Open Consortium (OGC) spécifie des normes d'interopérabilité et d'interopérabilité des métadonnées de codage qui permettront à quiconque de surveiller ou de contrôler en temps réel un réseau de capteurs sans fil via un navigateur Web.

Pour travailler avec des données provenant de nœuds de réseau de capteurs sans fil, des programmes sont utilisés pour faciliter la visualisation et l'évaluation des données. L'un de ces programmes est MoteView. Ce programme vous permet de visualiser les données en temps réel et de les analyser, de créer toutes sortes de graphiques et d'émettre des rapports dans différentes sections.

Avantages d'utilisation

Pas besoin de poser de câbles pour l'alimentation électrique et la transmission des données ;
Faible coût des composants, de l'installation, de la mise en service et de la maintenance du système ;
Rapidité et simplicité de déploiement du réseau ;
Fiabilité et tolérance aux pannes de l'ensemble du système dans son ensemble en cas de panne d'unités ou de composants individuels ;
Possibilité de mettre en œuvre et de modifier le réseau dans n'importe quelle installation sans interférer avec le fonctionnement de l'installation elle-même
Possibilité d'installation rapide et, si nécessaire, discrète de l'ensemble du système dans son ensemble.

Chaque capteur a la taille d'une capsule de bière (mais à l'avenir, sa taille pourra être réduite des centaines de fois) et contient un processeur, une mémoire et un émetteur radio. De telles couvertures peuvent être dispersées sur n'importe quel territoire et établiront une communication entre elles, formeront un seul réseau sans fil et commenceront à transmettre des données à l'ordinateur le plus proche.

Intégrés à un réseau sans fil, les capteurs peuvent surveiller les paramètres environnementaux : mouvement, lumière, température, pression, humidité, etc. La surveillance peut s'effectuer sur une très grande surface car les capteurs transmettent l'information le long d'une chaîne de voisin à voisin. La technologie leur permet de fonctionner pendant des années (voire des décennies) sans changer les piles. Les réseaux de capteurs sont les sens universels de l'ordinateur, et tous les objets physiques du monde équipés de capteurs peuvent être reconnus par l'ordinateur. À l’avenir, chacun des milliards de capteurs recevra une adresse IP et pourrait même former une sorte de réseau mondial de capteurs. Jusqu’à présent, seuls les militaires et l’industrie se sont intéressés aux capacités des réseaux de capteurs. Selon le dernier rapport d’ON World, spécialisé dans les études de marché sur les réseaux de capteurs, le marché connaît une hausse significative cette année. Un autre événement notable cette année a été la sortie du premier système ZigBee au monde sur une seule puce (fabriqué par Ember). Parmi les grandes entreprises industrielles américaines interrogées par ON World, environ 29 % utilisent déjà des réseaux de capteurs et 40 % prévoient de les déployer d’ici 18 mois. Plus d'une centaine d'entreprises commerciales sont apparues en Amérique et se consacrent à la création et à la maintenance de réseaux de capteurs.

D'ici la fin de cette année, le nombre de capteurs sur la planète dépassera le million. Désormais, non seulement le nombre de réseaux augmente, mais aussi leur taille. Pour la première fois, plusieurs réseaux de plus de 1 000 nœuds, dont un de 25 000 nœuds, ont été créés et fonctionnent avec succès.

Source : Web PLANÈTE

Applications

Les applications du WSN sont nombreuses et variées. Ils sont utilisés dans le commerce et systèmes industriels pour surveiller des données difficiles ou coûteuses à surveiller à l'aide de capteurs filaires. Les WSN peuvent être utilisés dans des zones difficiles d'accès où ils peuvent rester pendant de nombreuses années (surveillance écologique de l'environnement) sans qu'il soit nécessaire de remplacer l'alimentation électrique. Ils peuvent contrôler les actions des contrevenants à une installation protégée

WSN est également utilisé pour la surveillance, le suivi et le contrôle. Voici quelques applications :

Surveillance des fumées et détection des incendies dans les grandes forêts et tourbières
Source d'information supplémentaire pour les centres de crise de l'administration des sujets de la Fédération de la Fédération de Russie
Détection des contraintes potentielles sismiques
Observations militaires
Détection acoustique du mouvement d'objets dans les systèmes de sécurité.
Surveillance écologique de l'espace et de l'environnement
Surveillance des processus industriels, utilisation dans les systèmes MES
Surveillance médicale

Automatisation des bâtiments :

	surveillance de la température, du débit d'air, de la présence de personnes et contrôle des équipements pour maintenir le microclimat ;
	contrôle d'éclairage;
	gestion de l'énergie;
	collecte des relevés de compteurs résidentiels de gaz, d'eau, d'électricité, etc. ;
	système de sécurité et d'alarme incendie;
	surveiller l'état des structures porteuses des bâtiments et des structures.

L'automatisation industrielle:

	contrôle et diagnostic à distance d'équipements industriels;
	Entretienéquipement en fonction de son état actuel (prévision de la marge de sécurité) ;
	surveillance processus de production;

La version d'entreprise de la technologie Internet des objets (IoT) est aujourd'hui activement utilisée dans l'industrie. L'Internet des objets d'entreprise (EIoT) utilise des réseaux de capteurs sans fil et des outils de gestion, ce qui ouvre de nouvelles possibilités aux entreprises pour gérer les machines et les équipements. Les capteurs sans fil, alimentés par une petite batterie sans être connectés à une alimentation filaire, peuvent être trouvés dans des environnements industriels dans des endroits totalement inaccessibles aux générations précédentes de commandes.

L'EIoT améliore la fiabilité, la sécurité et l'interopérabilité de bout en bout des systèmes et équipements pour répondre aux exigences de mise en œuvre les plus strictes. technologies sans fil ce domaine non seulement dans l'industrie, mais aussi dans les soins de santé, les services financiers, etc. L'EIoT prend en compte les besoins de ces domaines car Caractéristiques et les éléments de conception des appareils de cette nouvelle tendance technologique sont de loin supérieurs aux technologies IoT similaires des appareils traditionnels destinés à des applications grand public ou commerciales moins critiques.

Les défis de l’EIoT

Les capteurs et commandes compatibles EIoT peuvent fonctionner pratiquement n'importe où dans un environnement industriel, mais jusqu'à présent, cela était en grande partie une question de chance, car tous les équipements industriels ne sont pas idéaux pour une utilisation dans les réseaux sans fil. En effet, un déploiement IoT comporte deux éléments interdépendants mais apparemment contradictoires :

Le réseau sans fil d'appareils lui-même, installé à l'aide de capteurs et de commandes associés à une technologie à courte portée et à faible consommation.
Un réseau de capteurs IoT qui interagit avec d’autres équipements, contrôleurs et parties du réseau sur une plus grande distance.

Riz. 1. Applications situées loin des centres urbains et des services de télécommunications traditionnels pour organiser réseau mondial peut profiter d’un protocole de communication économe en énergie tel que LoRa

C'est l'impossibilité d'une communication fiable sur de longues distances qui constitue souvent l'obstacle le plus important dans un environnement industriel. Ce problème a une raison simple : les télécommunications, qui s'effectuent via des lignes câblées ou via l'utilisation de la transmission de signaux via des tours. communication cellulaire, n'est pas toujours disponible sur les sites d'équipements industriels. De plus, le coût de l'utilisation des services cellulaires uniquement pour fournir plusieurs paquets de données provenant de capteurs au cours d'une seule session de communication n'a pas beaucoup de sens, tant d'un point de vue économique que de considérations purement techniques. De plus, se pose assez souvent le problème de l'alimentation électrique des capteurs et des appareils de communication, très difficile à organiser dans des endroits éloignés où les équipements ou les infrastructures ne sont pas alimentés directement depuis le réseau industriel.

Malgré la large couverture des communications cellulaires dans les zones peuplées, il n'existe dans certains endroits aucun service fiable pour organiser les communications sans fil. Il s'agit d'un problème courant dans les zones rurales et les emplacements éloignés d'équipements industriels, tels que les équipements isolés de pétrole et de gaz ou de pipelines, les systèmes d'eau et de traitement des eaux usées (Figure 1), etc. De tels sites sont également souvent situés loin du personnel d'assistance technique le plus proche, qui vérifie le bon fonctionnement des appareils. Parfois, il faut à un ingénieur une journée de travail entière, voire plusieurs, pour se rendre sur l'équipement et l'inspecter. Il est souvent difficile et facile de trouver des spécialistes disposés à travailler dans des régions aussi reculées. Étant donné qu'en raison d'une couverture de communication limitée, les capteurs et les commandes compatibles EIoT sont assez rares dans les sites distants, les réseaux étendus à faible consommation (LPWAN) viennent à la rescousse.

BLE et LPWAN

La technologie sans fil à courte portée la plus largement utilisée dans les systèmes EIoT est le Bluetooth Low Energy (BLE), également connu sous le nom de Bluetooth Smart. La principale raison de la grande popularité du BLE pour l’EIoT est son efficacité énergétique, qui permet aux capteurs et aux commandes de fonctionner pendant une longue période avec très peu de consommation d’énergie de la batterie. BLE gère les cycles de sommeil, le mode veille et les cycles actifs. BLE est également largement utilisé en raison de la puissance de son signal RF, ce qui permet à cette technologie de fonctionner efficacement même dans des environnements difficiles avec des niveaux accrus de bruit haute fréquence provenant de signaux numériques des équipements informatiques et même en présence d'obstacles physiques à la propagation des ondes radio. Mais comme vous le savez, tous ces facteurs sont courants dans l’environnement industriel.

Dans les projets EIoT, la technologie BLE constitue la base de l'organisation des communications à courte portée. De plus, il peut être utilisé aussi bien sur des complexes d'équipements industriels déjà en activité que sur des complexes d'équipements industriels en cours de conception. Cependant, un tel réseau d'appareils compatibles BLE nécessite un moyen de recevoir des instructions et de relayer des données sur de plus longues distances. S'appuyer sur une infrastructure de télécommunications traditionnelle, qui permet des communications Wi-Fi bidirectionnelles ou des signaux cellulaires, n'est pas possible en raison de la barrière qui limite les applications de ces réseaux de capteurs et de contrôle. En combinant le BLE avec l'ultra-portée et l'efficacité énergétique de la technologie LoRa, les entreprises ont pu déployer l'EIoT dans des endroits où les infrastructures de télécommunications et d'énergie ne sont pas disponibles, ce qui a élargi la géographie de la mise en œuvre de la technologie de l'Internet des objets. .

Riz. 2. Les capteurs sont d'abord connectés au client LoRa puis via la passerelle LoRa

Le protocole de réseau étendu LoRa est souvent LPWAN car il permet une transmission de données bidirectionnelle sécurisée et une communication avec les réseaux IoT sur de longues distances pendant de nombreuses années sans remplacer les batteries. Lors de l'utilisation de la technologie LoRa, il devient possible d'envoyer et de recevoir des signaux à une distance allant jusqu'à environ 16 km, et les répéteurs (répéteurs) installés, si nécessaire, peuvent augmenter cette distance jusqu'à des centaines de kilomètres. En figue. La figure 2 montre le schéma de fonctionnement LoRa. Pour les applications IoT, LoRa présente de nombreux avantages précisément en raison de ses caractéristiques économiques et de ses capacités :

Étant donné que LoRa, comme BLE, est une technologie à très faible consommation, elle est capable de fonctionner sur des réseaux d'appareils IoT alimentés par batterie et peut fournir une longue durée de vie de la batterie sans nécessiter de maintenance fréquente.
Les nœuds basés sur la technologie LoRa sont peu coûteux et permettent aux entreprises de réduire le coût de transmission des données sur les systèmes cellulaires, ainsi que d'éliminer l'installation de câbles à fibre optique ou en cuivre. Cela supprime un obstacle financier majeur à la communication de capteurs et d’équipements situés à distance.
La technologie LoRa fonctionne également bien avec les appareils réseau situés à l’intérieur, y compris dans des environnements industriels complexes.
LoRa est hautement évolutif et interopérable, prend en charge des millions de nœuds et peut être connecté aux réseaux de données publics et privés et aux systèmes de communication bidirectionnels.

Ainsi, alors que d'autres technologies LPWAN ne pourront résoudre le problème de la portée de communication dans la mise en œuvre de solutions Internet des objets qu'à long terme, la technologie LoRa offre à cet effet une communication bidirectionnelle, une protection contre les interférences et un contenu d'information élevé.

LoRa a également un inconvénient important - faible débit. Cela le rend inadapté aux applications nécessitant du streaming de données. Cependant, cette limitation ne l’empêche pas d’être utilisé pour un large éventail d’applications IoT où seuls de petits paquets de données sont transmis de temps en temps.

Interaction

Riz. 3. Module RM1xx de Laird, qui inclut des capacités de communication pour les protocoles réseau sans fil LoRa et Bluetooth

Le potentiel de LoRa double lorsqu’il est combiné avec une technologie comme BLE. En travaillant ensemble, ils fournissent une suite de capacités sans fil à très faible consommation pour les communications à courte et longue portée, améliorant ainsi les capacités des réseaux EIoT. Par exemple, les centres urbains peuvent être couverts par seulement quelques passerelles LoRaWAN, fournissant ainsi la base de réseaux de capteurs compatibles BLE qui sont désormais indépendants des infrastructures de télécommunications traditionnelles. Ainsi, la symbiose de LoRa et BLE élimine un certain nombre d'obstacles à l'expansion de l'IoT dans les mégapoles et les petites villes qui font obstacle à la mise en œuvre généralisée de l'Internet des objets. Cependant, le plus grand avantage de la combinaison de LoRA et BLE réside dans les capteurs, commandes et autres équipements sans fil, qui peuvent désormais être installés littéralement n'importe où sans aucune restriction (Figure 3). C'est un mérite particulier du BLE. BLE permet également à ces appareils de fonctionner ensemble dans un réseau intégré à courte portée, contrôlé, par exemple, depuis des smartphones ou des tablettes, qui dans ce cas sont utilisés comme télécommande. écrans sans fil. À cet égard, la technologie LoRa, basée sur les capacités mobiles du BLE, agit comme une sorte de station relais radio capable d'envoyer et de recevoir des données sur de longues distances. De plus, ces distances peuvent être augmentées par de simples passerelles pour la transmission du signal.

Il existe déjà de nombreux exemples clairs démontrant comment l'association LoRa et BLE permet aux réseaux EIoT d'atteindre un niveau technique complètement différent et d'augmenter leur expansion.

Les avantages des technologies de réseaux de capteurs sans fil peuvent être utilisés efficacement pour résoudre divers problèmes appliqués liés à la collecte, à l’analyse et à la transmission distribuées d’informations.

Automatisation des bâtiments

Dans certaines applications d'automatisation des bâtiments, l'utilisation de systèmes de transmission de données filaires traditionnels n'est pas pratique pour des raisons économiques.

Par exemple, vous devez mettre en œuvre un nouveau système ou étendre un système existant dans un bâtiment existant. Dans ce cas, l'utilisation de solutions sans fil est l'option la plus acceptable, car aucun travail supplémentaire n'est nécessaire travaux d'installation en cas de perturbation de la décoration intérieure des locaux, pratiquement aucun inconvénient n'est causé aux salariés ou aux résidents de l'immeuble, etc. En conséquence, le coût de mise en œuvre du système est considérablement réduit.

Un autre exemple serait celui des immeubles de bureaux ouverts dans lesquels il n'est pas possible de spécifier l'emplacement exact des capteurs pendant la phase de conception et de construction. Dans le même temps, la disposition des bureaux peut changer plusieurs fois au cours de l'exploitation du bâtiment. Par conséquent, le temps et l'argent consacrés à la reconfiguration du système doivent être minimes, ce qui peut être réalisé en utilisant des solutions sans fil.

De plus, les exemples suivants de systèmes basés sur des réseaux de capteurs sans fil peuvent être donnés :

surveiller la température, le débit d'air, l'occupation et le contrôle des équipements de chauffage, de ventilation et de climatisation pour maintenir le microclimat ;
contrôle d'éclairage;
gestion de l'énergie;
collecte des relevés de compteurs résidentiels de gaz, d'eau, d'électricité, etc. ;
surveiller l'état des structures porteuses des bâtiments et des structures.

L'automatisation industrielle

Jusqu'à présent, l'utilisation généralisée des communications sans fil dans le domaine de l'automatisation industrielle a été entravée par la faible fiabilité des canaux radio par rapport aux connexions filaires dans des environnements industriels difficiles, mais les réseaux de capteurs sans fil changent radicalement la situation actuelle, car de par leur nature, résistants à divers types de perturbations (par exemple, dommages physiques au nœud, apparition d'interférences, modifications des obstacles, etc.). De plus, dans certaines conditions, un réseau de capteurs sans fil peut offrir une fiabilité encore plus grande qu’un système de communication filaire.

Les solutions basées sur des réseaux de capteurs sans fil répondent pleinement aux exigences de l'industrie :

tolérance aux pannes ;
évolutivité ;
adaptabilité aux conditions d'exploitation;
efficacité énergétique;
en tenant compte des spécificités de la tâche appliquée ;
rentabilité économique.

Les technologies de réseaux de capteurs sans fil peuvent trouver des applications dans les tâches d'automatisation industrielle suivantes :

contrôle et diagnostic à distance d'équipements industriels;
maintenance des équipements en fonction de l'état actuel (prévision de la marge de sécurité) ;
surveillance des processus de production;
télémétrie pour la recherche et les tests.

Autres applications

Caractéristiques uniques et différences entre les réseaux de capteurs sans fil et les réseaux filaires et traditionnels systèmes sans fil les transferts de données rendent leur application efficace dans une grande variété de domaines. Par exemple:

sécurité et défense :
- contrôle de la circulation des personnes et des équipements ;
- moyens de communications opérationnelles et de reconnaissance ;
- contrôle périmétrique et surveillance à distance ;
- assistance aux opérations de sauvetage;
- surveillance de biens et d'objets de valeur;
- système de sécurité et d'alarme incendie;
surveillance de l'environnement:
- surveillance de la pollution;
- Agriculture;
soins de santé:
- surveiller l'état physiologique des patients;
- contrôle de localisation et notification du personnel médical.