Reti di sensori distribuite. Come implementare reti di sensori wireless in ambienti industriali complessi. Panoramica delle moderne tecnologie wireless

Storia e ambito di utilizzo

Uno dei primi prototipi di una rete di sensori può essere considerato il sistema SOSUS, progettato per rilevare e identificare i sottomarini. Le tecnologie di rete di sensori wireless hanno iniziato a svilupparsi attivamente relativamente di recente, a metà degli anni '90. Tuttavia, solo all'inizio del 21° secolo lo sviluppo della microelettronica ha reso possibile la produzione di basi elementari sufficientemente economiche per tali dispositivi. Le moderne reti wireless si basano principalmente sullo standard ZigBee. Un numero considerevole di industrie e segmenti di mercato (produzione, diversi tipi trasporti, supporto vitale, sicurezza), pronti per l’implementazione di reti di sensori, e questo numero è in costante aumento. La tendenza è guidata dalla crescente complessità processi tecnologici, lo sviluppo della produzione, l'espansione dei bisogni degli individui nei segmenti della sicurezza, del controllo delle risorse e dell'uso delle scorte. Con lo sviluppo delle tecnologie dei semiconduttori sorgono nuovi compiti pratici e problemi teorici legati alle applicazioni delle reti di sensori nell'industria, nell'edilizia abitativa, nei servizi comunali e nelle economie domestiche. Utilizzando wireless poco costoso dispositivi touch Il monitoraggio dei parametri apre nuovi ambiti di applicazione di sistemi di telemetria e controllo, quali:

• Identificazione tempestiva di possibili guasti agli attuatori monitorando parametri quali vibrazioni, temperatura, pressione, ecc.;
• Controllo degli accessi in tempo reale a sistemi remoti oggetto di monitoraggio;
• Automazione dell'ispezione e della manutenzione degli asset industriali;
• Gestione delle risorse commerciali;
• Applicazione come componenti nelle tecnologie di risparmio energetico e di risorse;
• Monitoraggio parametri eco-ambientali.

Va notato che, nonostante la lunga storia delle reti di sensori, il concetto di costruzione di una rete di sensori non ha ancora preso forma e non è stato espresso in specifiche soluzioni software e hardware (piattaforma). L'implementazione delle reti di sensori nella fase attuale dipende in gran parte dai requisiti specifici del compito industriale. L'architettura, l'implementazione del software e dell'hardware si trovano nella fase di intensa formazione tecnologica, che attira l'attenzione degli sviluppatori al fine di trovare una nicchia tecnologica per i futuri produttori.

Tecnologie

Le reti di sensori wireless (WSN) sono costituite da dispositivi informatici in miniatura: mote, dotati di sensori (temperatura, pressione, luce, livello di vibrazione, sensori di posizione, ecc.) e ricetrasmettitori di segnali che operano in un determinato raggio radio. L'architettura flessibile e i costi di installazione ridotti distinguono le reti di sensori intelligenti wireless dalle altre reti wireless interfacce cablate trasferimento dati, soprattutto quando stiamo parlando circa un gran numero di dispositivi interconnessi, una rete di sensori consente di connettere fino a 65.000 dispositivi. La costante riduzione dei costi delle soluzioni wireless e l'aumento dei loro parametri operativi consentono di riorientarsi gradualmente dalle soluzioni cablate ai sistemi di raccolta dati telemetrici, diagnostica remota e scambio di informazioni. "Rete di sensori" è oggi un termine ben consolidato. Reti di sensori), che denota una rete distribuita, auto-organizzante, resistente al guasto dei singoli elementi di dispositivi esenti da manutenzione che non richiedono un'installazione speciale. Ciascun nodo della rete di sensori può contenere diversi sensori per il monitoraggio dell'ambiente esterno, un microcomputer ed un ricetrasmettitore radio. Ciò consente al dispositivo di effettuare misurazioni, effettuare autonomamente l'elaborazione iniziale dei dati e mantenere la comunicazione con un sistema informativo esterno.

802.15.4/ZigBee trasmette la tecnologia radio a corto raggio nota come Sensor Networks. WSN - Rete di sensori wireless), è una delle tendenze moderne nello sviluppo di sistemi distribuiti auto-organizzanti e tolleranti ai guasti per il monitoraggio e la gestione di risorse e processi. Oggi, la tecnologia delle reti di sensori wireless è l'unica tecnologia wireless che può essere utilizzata per risolvere compiti di monitoraggio e controllo critici per il tempo di funzionamento dei sensori. I sensori integrati in una rete di sensori wireless formano un sistema auto-organizzato geograficamente distribuito per la raccolta, l'elaborazione e la trasmissione delle informazioni. L'area di applicazione principale è il controllo e il monitoraggio dei parametri misurati di ambienti e oggetti fisici.

• percorso radio;
• modulo processore;
• batteria;
• vari sensori.

Un nodo tipico può essere rappresentato da tre tipologie di dispositivi:

• Coordinatore di Rete (FFD - Fully Function Device);
  • effettua il coordinamento globale, l'organizzazione e l'installazione dei parametri di rete;
  • il più complesso dei tre tipi di dispositivi, che richiede la maggiore quantità di memoria e alimentazione;

• Dispositivo con un set completo di funzioni (FFD - Fully Function Device);
  • supporto 802.15.4;
  • memoria aggiuntiva e consumo energetico consentono di fungere da coordinatore di rete;
  • supporto per tutti i tipi di topologie (“punto-punto”, “stella”, “albero”, “rete mesh”);
  • capacità di agire come coordinatore di rete;
  • la possibilità di accedere ad altri dispositivi sulla rete;
• (RFD - Dispositivo a Funzione Ridotta);
  • supporta funzionalità 802.15.4 limitate;
  • supporto per topologie punto-punto e a stella;
  • non svolge la funzione di coordinatore;
  • contatta il coordinatore di rete e il router;

Aziende sviluppatrici

Sul mercato esistono diverse tipologie di aziende:

Appunti

Fondazione Wikimedia. 2010.

Scopri cosa sono le "reti di sensori wireless" in altri dizionari:

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Reti di sensori distribuite

Cosa sono le reti di sensori wireless?

Sensori e dispositivo ricevente

Le reti di sensori wireless sono costituite da nodi chiamati spendaccioni (granello) - piccoli dispositivi autonomi alimentati da batterie e microchip con comunicazione radio a una frequenza - ad esempio 2,4 GHz. Speciale Software consente agli spendaccioni di organizzarsi reti distribuite, comunicano tra loro, interrogano e scambiano dati con i nodi vicini, la cui distanza di solito non supera i 100 metri.

Nella letteratura in lingua inglese tale rete viene chiamata rete di sensori wireless(WSN) è una rete wireless costituita da dispositivi autonomi geograficamente distribuiti che utilizzano sensori per monitorare congiuntamente le condizioni fisiche o ambientali in diverse aree.

Possono misurare parametri come temperatura, suono, vibrazione, pressione, movimento di oggetti o aria. Lo sviluppo delle reti di sensori wireless è stato inizialmente motivato da applicazioni militari come la sorveglianza dei campi di battaglia. Attualmente, le reti di sensori wireless vengono utilizzate sempre più in molti settori della vita civile, tra cui il monitoraggio industriale e ambientale, l’assistenza sanitaria e il controllo del traffico. Il campo di applicazione sta diventando sempre più ampio.

Principi operativi fondamentali

Diagramma di rete a 3 livelli. 1° Livello di sensori e gateway. Server di 2° livello. Livello sottile del cliente 3

Ogni nodo della rete: spendaccione dotato di ricetrasmettitore radio o altro dispositivo comunicazone wireless, un piccolo microcontrollore e una fonte di alimentazione, solitamente una batteria. Possibile utilizzo di batterie per illuminazione solare o altre fonti energetiche alternative

I dati provenienti da elementi distanti vengono trasmessi sulla rete tra quelli vicini, da nodo a nodo, tramite un canale radio. Di conseguenza, un pacchetto di dati viene trasmesso dal mote più vicino al gateway. Il gateway è solitamente collegato al server tramite un cavo USB. Sul server: i dati raccolti vengono elaborati, archiviati e sono accessibili tramite una shell WEB a un ampio numero di utenti.

Il costo di un nodo di sensori varia da centinaia di dollari a pochi centesimi, a seconda delle dimensioni della rete di sensori e della sua complessità.

Hardware e standard

Gateway (2 pezzi), collegato a un laptop con un cavo USB. Il laptop è connesso a Internet tramite UTP e funge da server

Dispositivi touch dotati di antenna radio

L'hardware del nodo wireless e i protocolli di comunicazione di rete tra i nodi sono ottimizzati per garantire il consumo energetico lungo termine funzionamento del sistema con fonti di alimentazione autonome. A seconda della modalità operativa, la durata di un nodo può raggiungere diversi anni.

Numerosi standard sono attualmente ratificati o in fase di sviluppo per le reti di sensori wireless. ZigBee è uno standard progettato per l'uso in ambiti quali il controllo industriale, il rilevamento integrato, la raccolta di dati medici e l'automazione degli edifici. Lo sviluppo di Zigbee è facilitato da un grande consorzio di aziende industriali.

• WirelessHART è la continuazione del protocollo HART per l'automazione industriale. WirelessHART è stato aggiunto al protocollo HART generale come parte della specifica HART 7, approvata dalla HART Communications Foundation nel giugno 2007.
• 6lowpan è uno standard dichiarato per il livello di rete, ma non è stato ancora adottato.
• ISA100 è un altro tentativo di entrare nella tecnologia WSN, ma è costruito per includerla in modo più ampio feedback controllo nella tua zona. Si prevede che l'implementazione dell'ISA100 basata sugli standard ANSI sarà completata entro la fine del 2008.

WirelessHART, ISA100, ZigBee e sono tutti basati sullo stesso standard: IEEE 802.15.4 - 2005.

Software di rete di sensori wireless

sistema operativo

I sistemi operativi per le reti di sensori wireless sono meno complessi dei sistemi operativi generici a causa delle risorse limitate hardware rete di sensori. A causa di ciò, sistema operativo non è necessario abilitare il supporto dell'interfaccia utente.

L'hardware delle reti di sensori wireless non è diverso dai tradizionali sistemi embedded e pertanto per le reti di sensori è possibile utilizzare un sistema operativo embedded

Applicazioni di visualizzazione

Programma per visualizzare i risultati delle misurazioni e generare report MoteView v1.1

I dati provenienti dalle reti di sensori wireless vengono generalmente archiviati come dati digitali in una stazione base centrale. Ci sono molti programmi standard, come TosGUI MonSense, GNS, semplificando la visualizzazione di grandi quantità di dati. Inoltre, l'Open Consortium (OGC) specifica gli standard per l'interoperabilità e l'interoperabilità dei metadati di codifica che consentiranno la sorveglianza o il controllo in tempo reale di una rete di sensori wireless da parte di chiunque tramite un browser Web.

Per lavorare con i dati provenienti dai nodi della rete di sensori wireless, vengono utilizzati programmi che semplificano la visualizzazione e la valutazione dei dati. Uno di questi programmi èMoteView. Questo programma ti consente di visualizzare i dati in tempo reale e analizzarli, costruire tutti i tipi di grafici e generare report in varie sezioni.

Vantaggi d'uso

• Non è necessario stendere cavi per l'alimentazione e la trasmissione dati;
• Basso costo dei componenti, installazione, messa in servizio e manutenzione del sistema;
• Velocità e semplicità di implementazione della rete;
• Affidabilità e tolleranza ai guasti dell'intero sistema nel suo complesso in caso di guasto di singole unità o componenti;
• Possibilità di implementare e modificare la rete presso qualsiasi struttura senza interferire con il funzionamento della struttura stessa
• Possibilità di installazione rapida e, se necessario, discreta dell'intero sistema nel suo insieme.

Ogni sensore ha le dimensioni di un tappo di birra (ma in futuro le sue dimensioni potranno essere ridotte centinaia di volte) contiene un processore, una memoria e un trasmettitore radio. Tali coperture possono essere sparse su qualsiasi territorio e stabiliranno una comunicazione tra loro, formeranno un'unica rete wireless e inizieranno a trasmettere i dati al computer più vicino.

Integrati in una rete wireless, i sensori possono monitorare i parametri ambientali: movimento, luce, temperatura, pressione, umidità, ecc. Il monitoraggio può essere effettuato su un'area molto vasta perché i sensori trasmettono informazioni lungo una catena da vicino a vicino. La tecnologia consente loro di funzionare per anni (anche decenni) senza cambiare le batterie. Le reti di sensori sono i sensi universali del computer e tutti gli oggetti fisici del mondo dotati di sensori possono essere riconosciuti dal computer. In futuro, ciascuno dei miliardi di sensori riceverà un indirizzo IP e potrebbero persino formare una sorta di rete globale di sensori. Finora, solo il settore militare e quello industriale si sono interessati alle capacità delle reti di sensori. Secondo l'ultimo rapporto di ON World, specializzato in ricerche di mercato sulle reti di sensori, quest'anno il mercato sta vivendo una significativa ripresa. Un altro evento degno di nota quest'anno è stato il rilascio del primo sistema ZigBee al mondo su un singolo chip (prodotto da Ember). Tra le grandi aziende industriali statunitensi intervistate da ON World, circa il 29% utilizza già reti di sensori e un altro 40% prevede di implementarle entro 18 mesi. In America sono apparse più di cento aziende commerciali impegnate nella creazione e nella manutenzione di reti di sensori.

Entro la fine di quest’anno, il numero di sensori sul pianeta supererà il milione, ora non cresce solo il numero delle reti, ma anche la loro dimensione. Per la prima volta sono state create e funzionano con successo diverse reti con più di 1.000 nodi, di cui una con 25.000 nodi.

Fonte: Web PLANET

Applicazioni

Le applicazioni delle WSN sono molteplici e varie. Sono utilizzati in ambito commerciale e sistemi industriali per monitorare dati difficili o costosi da monitorare utilizzando sensori cablati. Le WSN possono essere utilizzate in zone difficilmente raggiungibili dove possono rimanere per molti anni (monitoraggio ecologico ambientale) senza la necessità di sostituire gli alimentatori. Possono controllare le azioni dei violatori di una struttura protetta

WSN viene utilizzato anche per il monitoraggio, il tracciamento e il controllo. Ecco alcune applicazioni:

• Monitoraggio del fumo e rilevazione incendi da grandi foreste e torbiere
• Ulteriore fonte di informazioni per i Centri di crisi dell'Amministrazione dei Sudditi della Federazione della Federazione Russa
• Rilevazione dello stress potenziale sismico
• Osservazioni militari
• Rilevazione acustica del movimento di oggetti nei sistemi di sicurezza.
• Monitoraggio ecologico dello spazio e dell'ambiente
• Monitoraggio dei processi industriali, utilizzo nei sistemi MES
• Monitoraggio medico

Automazione degli edifici:

	monitoraggio della temperatura, dei flussi d'aria, della presenza di persone e controllo delle apparecchiature per il mantenimento del microclima;
	controllo dell'illuminazione;
	gestione dell'energia;
	raccolta delle letture dei contatori residenziali di gas, acqua, energia elettrica, ecc.;
	sistema di sicurezza e allarme antincendio;
	monitoraggio delle condizioni delle strutture portanti di edifici e strutture.

Automazione industriale:

	controllo remoto e diagnostica di apparecchiature industriali;
	Manutenzione l'attrezzatura in base al suo stato attuale (previsione del margine di sicurezza);
	monitoraggio processi di produzione;

La versione aziendale della tecnologia Internet of Things (IoT) è oggi utilizzata attivamente nell'industria. L'Enterprise Internet of Things (EIoT) utilizza reti di sensori wireless e strumenti di gestione, che aprono nuove possibilità alle aziende di gestire macchine e attrezzature. I sensori wireless, alimentati da una piccola batteria senza essere collegati a un alimentatore cablato, possono essere trovati in ambienti industriali in luoghi completamente inaccessibili alle precedenti generazioni di controlli.

L’EIoT migliora l’affidabilità, la sicurezza e l’interoperabilità end-to-end di sistemi e apparecchiature per soddisfare i requisiti di implementazione più rigorosi tecnologie senza fili quest'area non solo nell'industria, ma anche nella sanità, nei servizi finanziari, ecc. L'EIoT tiene conto delle esigenze di queste aree perché specifiche e gli elementi di progettazione dei dispositivi di questa nuova tendenza tecnologica sono di gran lunga superiori alle tecnologie IoT simili dei dispositivi tradizionali destinati ad applicazioni commerciali o consumer meno critiche.

Sfide dell’EIoT

I sensori e i controlli abilitati all'EIoT possono funzionare praticamente ovunque in un ambiente industriale, ma fino ad ora è stata in gran parte una questione di fortuna, poiché non tutte le apparecchiature industriali sono ideali per l'uso nelle reti wireless. Questo perché ci sono due elementi correlati ma apparentemente contraddittori in un'implementazione IoT:

1. La rete wireless dei dispositivi stessa, installata utilizzando sensori e controlli associati alla tecnologia a corto raggio e a basso consumo.
2. Una rete di sensori IoT che interagisce con altre apparecchiature, controller e parti della rete su una distanza maggiore.

Riso. 1. Applicazioni lontane dai centri urbani e servizi di telecomunicazioni tradizionali per l'organizzazione rete globale può sfruttare un protocollo di comunicazione ad alta efficienza energetica come LoRa

L'impossibilità di una comunicazione affidabile su lunghe distanze è spesso l'ostacolo più significativo in un ambiente industriale. Questo problema ha una ragione semplice: le telecomunicazioni, che vengono effettuate tramite linee via cavo o tramite l'uso della trasmissione del segnale tramite torri comunicazione cellulare, non è sempre disponibile presso i siti delle apparecchiature industriali. Inoltre, il costo dell'utilizzo dei servizi cellulari solo per fornire diversi pacchetti di dati dai sensori in una sessione di comunicazione non ha molto senso, sia da un punto di vista economico che da considerazioni puramente tecniche. Inoltre, molto spesso si pone il problema dell'alimentazione di sensori e dispositivi di comunicazione, che è molto difficile da organizzare in luoghi remoti dove le apparecchiature o le infrastrutture non sono alimentate direttamente dalla rete industriale.

Nonostante l'ampia copertura delle comunicazioni cellulari nelle aree popolate, in alcuni luoghi non esiste un servizio affidabile per l'organizzazione delle comunicazioni wireless. Questo è un problema comune nelle aree rurali e nei luoghi remoti in cui sono presenti apparecchiature industriali, come apparecchiature isolate per petrolio e gas o oleodotti, sistemi idrici e di acque reflue (Figura 1), ecc. Tali siti sono spesso situati anche lontano dal personale di supporto tecnico più vicino, che controlla il corretto funzionamento dei dispositivi. A volte un ingegnere impiega un'intera giornata lavorativa, o anche più, per raggiungere l'attrezzatura e ispezionarla. Spesso è difficile e facile trovare specialisti disposti a lavorare in aree così remote. Poiché, a causa della copertura limitata delle comunicazioni, i sensori e i controlli abilitati all’EIoT sono piuttosto rari nei siti remoti, le reti geografiche a basso consumo (LPWAN) vengono in soccorso.

BLE e LPWAN

La tecnologia wireless a corto raggio più utilizzata nei sistemi EIoT è Bluetooth Low Energy (BLE), nota anche come Bluetooth Smart. Il motivo principale dell’elevata popolarità di BLE per l’EIoT è la sua efficienza energetica, che consente ai sensori e ai controlli di funzionare a lungo con un consumo energetico minimo della batteria. BLE gestisce i cicli di sonno, la modalità di sonno e i cicli attivi. BLE è anche ampiamente utilizzato grazie alla potenza del suo segnale RF, che consente a questa tecnologia di funzionare efficacemente anche in ambienti difficili con maggiori livelli di rumore ad alta frequenza proveniente da segnali digitali da apparecchiature informatiche e anche in presenza di ostacoli fisici alla propagazione delle onde radio. Ma, come sapete, tutti questi fattori sono comuni nell'ambiente industriale.

Nei progetti EIoT, la tecnologia BLE è la base per organizzare le comunicazioni a corto raggio. Inoltre può essere utilizzato sia su complessi di apparecchiature industriali già funzionanti che in fase di progettazione. Tuttavia, una tale rete di dispositivi abilitati BLE necessita di un modo per ricevere istruzioni e trasmettere dati su distanze maggiori. Affidarsi all’infrastruttura di telecomunicazioni tradizionale, che consente comunicazioni Wi-Fi bidirezionali o segnali cellulari, non è possibile a causa della barriera che limita le applicazioni di queste reti di sensori e controllo. Combinando BLE con la portata ultra-resistente e l’efficienza energetica della tecnologia LoRa, le aziende sono state in grado di implementare l’EIoT in luoghi in cui le telecomunicazioni e le infrastrutture elettriche non sono disponibili e questo, a sua volta, ha ampliato la geografia dell’implementazione della tecnologia Internet of Things .

Riso. 2. I sensori vengono prima collegati al client LoRa e poi tramite il gateway LoRa

Il protocollo di rete geografica LoRa è spesso LPWAN perché consente la trasmissione e la comunicazione bidirezionale sicura dei dati con reti IoT su lunghe distanze per molti anni senza sostituire le batterie. Quando si utilizza la tecnologia LoRa, diventa possibile inviare e ricevere segnali a una distanza fino a circa 16 km e i ripetitori (ripetitori) installati, se necessario, possono aumentare questa distanza fino a centinaia di chilometri. Nella fig. La Figura 2 mostra il diagramma di funzionamento di LoRa. Per le applicazioni IoT, LoRa presenta numerosi vantaggi proprio per le sue caratteristiche e capacità economiche:

• Poiché LoRa, come BLE, è una tecnologia a bassissimo consumo energetico, è in grado di funzionare su reti di dispositivi IoT alimentati a batteria e può garantire una lunga durata della batteria senza richiedere una manutenzione frequente.
• I nodi basati sulla tecnologia LoRa sono economici e consentono alle aziende di ridurre i costi di trasmissione dei dati su sistemi cellulari, oltre a eliminare l'installazione di cavi in ​​fibra ottica o rame. Ciò rimuove un importante ostacolo finanziario alla comunicazione di sensori e apparecchiature remoti.
• La tecnologia LoRa funziona bene anche con i dispositivi di rete posizionati all'interno, anche in ambienti industriali complessi.
• LoRa è altamente scalabile e interoperabile, supporta milioni di nodi e può essere connesso a reti dati pubbliche e private e sistemi di comunicazione bidirezionali.

Quindi, mentre altre tecnologie LPWAN risolveranno solo a lungo termine il problema della portata di comunicazione nell’implementazione di soluzioni Internet of Things, la tecnologia LoRa offre a questo scopo comunicazione bidirezionale, protezione dalle interferenze e un elevato contenuto informativo.

LoRa presenta anche uno svantaggio significativo: basso portata. Ciò lo rende inadatto per le applicazioni che richiedono lo streaming di dati. Tuttavia, questa limitazione non ne impedisce l’utilizzo per un’ampia gamma di applicazioni IoT in cui di tanto in tanto vengono trasmessi solo piccoli pacchetti di dati.

Interazione

Riso. 3. Modulo RM1xx di Laird, che include funzionalità di comunicazione per i protocolli di rete wireless LoRa e Bluetooth

Il potenziale di LoRa raddoppia quando viene combinato con tecnologie come BLE. Lavorando insieme, forniscono una suite di funzionalità wireless a bassissimo consumo per comunicazioni a corto e lungo raggio, migliorando le capacità delle reti EIoT. Ad esempio, i nuclei urbani possono essere coperti solo con pochi gateway LoRaWAN, fornendo la base per reti di sensori abilitate BLE che ora sono indipendenti dalle tradizionali infrastrutture di telecomunicazioni. Pertanto, la simbiosi tra LoRa e BLE elimina una serie di ostacoli all’espansione dell’IoT sia nelle megalopoli che nelle piccole città che incontrano ostacoli all’implementazione diffusa dell’Internet delle cose. Tuttavia, il vantaggio più grande derivante dalla combinazione di LoRA e BLE sono i sensori, i controlli e altre apparecchiature wireless, che ora possono essere installati letteralmente ovunque senza alcuna restrizione (Figura 3). Questo è un merito speciale di BLE. BLE consente inoltre a questi dispositivi di funzionare insieme in una rete integrata a corto raggio, controllata, ad esempio, da smartphone o tablet, che in questo caso vengono utilizzati come dispositivi remoti display senza fili. A questo proposito, la tecnologia LoRa, basata sulle capacità mobili di BLE, agisce come una sorta di stazione radio in grado di inviare e ricevere dati su lunghe distanze. Inoltre, queste distanze possono essere aumentate mediante semplici gateway per la trasmissione del segnale.

Esistono già molti esempi chiari che dimostrano come l’abbinamento LoRa e BLE consenta alle reti EIoT di raggiungere un livello tecnico completamente diverso e di aumentarne l’espansione.

I vantaggi delle tecnologie di rete di sensori wireless possono essere efficacemente utilizzati per risolvere vari problemi applicativi relativi alla raccolta, analisi e trasmissione distribuita delle informazioni.

Automazione degli edifici

In alcune applicazioni di building automation l’utilizzo dei tradizionali sistemi di trasmissione dati cablati non è pratico per ragioni economiche.

Ad esempio, è necessario implementare un nuovo sistema o ampliare uno esistente in un edificio esistente. In questo caso, l'uso di soluzioni wireless è l'opzione più accettabile, perché nessun lavoro aggiuntivo richiesto lavori di installazione con l'interruzione della decorazione interna dei locali, praticamente nessun disagio viene causato ai dipendenti o ai residenti dell'edificio, ecc. Di conseguenza, il costo di implementazione del sistema è notevolmente ridotto.

Un altro esempio potrebbero essere gli edifici per uffici open space dove non è possibile specificare la posizione esatta dei sensori durante la fase di progettazione e costruzione. Allo stesso tempo, la disposizione degli uffici può cambiare molte volte durante il funzionamento dell'edificio, pertanto il tempo e il denaro spesi per riconfigurare il sistema dovrebbero essere minimi, cosa che può essere ottenuta utilizzando soluzioni wireless.

Inoltre si possono fornire i seguenti esempi di sistemi basati su reti di sensori wireless:

• monitoraggio della temperatura, del flusso d'aria, dell'occupazione e del controllo delle apparecchiature di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria per mantenere il microclima;
• controllo dell'illuminazione;
• gestione dell'energia;
• raccolta delle letture dei contatori residenziali di gas, acqua, energia elettrica, ecc.;
• monitoraggio delle condizioni delle strutture portanti di edifici e strutture.

Automazione industriale

Fino ad ora, l’uso diffuso delle comunicazioni wireless nel campo dell’automazione industriale è stato ostacolato dalla scarsa affidabilità dei canali radio rispetto alle connessioni cablate in ambienti industriali difficili, ma le reti di sensori wireless stanno cambiando radicalmente la situazione attuale, perché per loro natura, resistenti a vari tipi di disturbi (ad esempio danni fisici al nodo, comparsa di interferenze, cambiamenti negli ostacoli, ecc.). Inoltre, in alcune condizioni, una rete di sensori wireless può fornire un’affidabilità ancora maggiore rispetto a un sistema di comunicazione cablato.

Le soluzioni basate su reti di sensori wireless soddisfano pienamente i requisiti del settore:

• tolleranza agli errori;
• scalabilità;
• adattabilità alle condizioni operative;
• efficienza energetica;
• tenendo conto delle specificità del compito applicato;
• redditività economica.

Le tecnologie di rete di sensori wireless possono trovare applicazione nei seguenti compiti di automazione industriale:

• controllo remoto e diagnostica di apparecchiature industriali;
• manutenzione delle apparecchiature in base allo stato attuale (previsione del margine di sicurezza);
• monitoraggio dei processi produttivi;
• telemetria per ricerca e test.

Altre applicazioni

Caratteristiche uniche e differenze tra le reti di sensori wireless e quelle tradizionali cablate sistemi senza fili i trasferimenti di dati rendono la loro applicazione efficace in un'ampia varietà di settori. Per esempio:

• sicurezza e difesa:
  • controllo sulla circolazione delle persone e delle attrezzature;
  • mezzi di comunicazione operativa e ricognizione;
  • controllo perimetrale e telesorveglianza;
  • assistenza nelle operazioni di salvataggio;
  • monitoraggio di beni e oggetti di valore;
  • sistema di sicurezza e allarme antincendio;
• monitoraggio ambientale:
  • monitoraggio dell'inquinamento;
  • Agricoltura;
• assistenza sanitaria:
  • monitorare lo stato fisiologico dei pazienti;
  • controllo della posizione e notifica del personale medico.