Sadalītie sensoru tīkli. Kā izvietot bezvadu sensoru tīklus sarežģītā industriālā vidē. Pārskats par mūsdienu bezvadu tehnoloģijām

Vēsture un apjoms

Par vienu no pirmajiem sensoru tīkla prototipiem var uzskatīt SOSUS sistēmu, kas paredzēta zemūdeņu noteikšanai un identificēšanai. Bezvadu sensoru tīklu tehnoloģijas sāka aktīvi attīstīties salīdzinoši nesen - 90. gadu vidū. Taču tikai 21. gadsimta sākumā mikroelektronikas attīstība ļāva ražot diezgan lētu elementu bāzi šādām ierīcēm. Mūsdienu bezvadu tīkli galvenokārt ir balstīti uz ZigBee standartu. Ievērojams skaits nozaru un tirgus segmentu (apstrādes rūpniecība, Dažādi transports, dzīvības uzturēšana, apsardze) gatavi sensoru tīklu ieviešanai, un šis skaits nepārtraukti pieaug. Šo tendenci nosaka pieaugošā sarežģītība tehnoloģiskie procesi, ražošanas attīstība, indivīdu paplašināšanās vajadzības drošības, resursu kontroles un inventāra izmantošanas segmentos. Attīstoties pusvadītāju tehnoloģijām, parādās jauni praktiski uzdevumi un teorētiskas problēmas saistībā ar sensoru tīklu pielietojumu rūpniecībā, mājokļu un komunālajos saimniecības un mājsaimniecībās. Zemu izmaksu bezvadu sensoru vadības ierīču izmantošana paver jaunas jomas telemetrijas un vadības sistēmu pielietošanai, piemēram:

• Savlaicīga iespējamo izpildmehānismu bojājumu noteikšana, lai kontrolētu tādus parametrus kā vibrācija, temperatūra, spiediens utt.;
• Reāllaika piekļuves kontrole attālās sistēmas monitoringa objekts;
• Rūpniecisko līdzekļu pārbaudes un apkopes automatizācija;
• Komerciālo aktīvu pārvaldīšana;
• Pielietojums kā sastāvdaļas enerģijas un resursu taupīšanas tehnoloģijās;
• Vides ekoparametru kontrole.

Jāpiebilst, ka, neskatoties uz sensoru tīklu ilgo vēsturi, sensoru tīkla izveides koncepcija galīgi nav izveidojusies un nav izpaudusies atsevišķos programmatūras un aparatūras (platformu) risinājumos. Sensoru tīklu ieviešana pašreizējā posmā lielā mērā ir atkarīga no rūpnieciskā uzdevuma īpašajām prasībām. Arhitektūra, programmatūras un aparatūras ieviešana ir intensīvas tehnoloģiju veidošanās stadijā, kas pievērš izstrādātāju uzmanību, lai meklētu tehnoloģisko nišu topošajiem ražotājiem.

Tehnoloģijas

Bezvadu sensoru tīkli (WSN) sastāv no miniatūrām skaitļošanas ierīcēm - moteļiem, kas aprīkoti ar sensoriem (temperatūras, spiediena, gaismas, vibrācijas līmeņa, atrašanās vietas u.c. sensoriem) un signālu raiduztvērējiem, kas darbojas noteiktā radio diapazonā. Elastīga arhitektūra, samazinātas uzstādīšanas izmaksas atšķir viedo sensoru bezvadu tīklus no citiem bezvadu un vadu saskarnes datu pārraide, īpaši, ja mēs runājam par lielu skaitu savstarpēji savienotu ierīču, sensoru tīkls ļauj savienot līdz pat 65 000 ierīču. Pastāvīgais bezvadu risinājumu izmaksu samazinājums, to darbības parametru pieaugums ļauj pakāpeniski pārorientēties no vadu risinājumiem telemetrijas datu vākšanas, attālās diagnostikas un informācijas apmaiņas sistēmās. "Sensorais tīkls" mūsdienās ir vispāratzīts termins. Sensoru tīkli), kas apzīmē izkliedētu, pašorganizējošu, defektu izturīgu atsevišķu elementu tīklu no bez uzraudzības un kam nav nepieciešama īpaša ierīču uzstādīšana. Katrs sensoru tīkla mezgls var saturēt dažādus sensorus ārējās vides uzraudzībai, mikrodatoru un radio raiduztvērēju. Tas ļauj ierīcei veikt mērījumus, patstāvīgi veikt sākotnējo datu apstrādi un uzturēt sakarus ar ārējo informācijas sistēmu.

802.15.4/ZigBee releju maza darbības attāluma radio tehnoloģija, kas pazīstama kā "sensoru tīkli" (eng. WSN — bezvadu sensoru tīkls), ir viens no mūsdienu virzieniem pašorganizējošu, defektiem izturīgu sadalītu sistēmu izstrādē resursu un procesu uzraudzībai un pārvaldībai. Mūsdienās bezvadu sensoru tīkla tehnoloģija ir vienīgā bezvadu tehnoloģija, kas var atrisināt uzraudzības un kontroles uzdevumus, kas ir būtiski sensoru darbības laikam. Sensori, kas apvienoti bezvadu sensoru tīklā, veido teritoriāli sadalītu pašorganizējošu sistēmu informācijas vākšanai, apstrādei un pārsūtīšanai. Galvenā pielietojuma joma ir fizisko datu nesēju un objektu izmērīto parametru kontrole un uzraudzība.

• radio ceļš;
• procesora modulis;
• akumulators;
• dažādi sensori.

Tipisku mezglu var attēlot ar trīs veidu ierīcēm:

• Tīkla koordinators (FFD - Fully Function Device);
  • veic globālo tīkla parametru koordināciju, organizēšanu un uzstādīšanu;
  • vissarežģītākais no trim ierīču veidiem, kam nepieciešams visvairāk atmiņas un strāvas padeves;

• Ierīce ar pilnu funkciju komplektu (FFD - Fully Function Device);
  • atbalsts 802.15.4;
  • papildu atmiņa un enerģijas patēriņš ļauj darboties kā tīkla koordinatoram;
  • atbalsts visu veidu topoloģijām ("punkts-punkts", "zvaigzne", "koks", "tīkls tīkls");
  • spēja darboties kā tīkla koordinatoram;
  • iespēja piekļūt citām tīkla ierīcēm;
• (RFD — samazinātas funkcijas ierīce);
  • atbalsta ierobežotu 802.15.4 līdzekļu komplektu;
  • atbalsts no punkta līdz punktam, zvaigžņu topoloģijām;
  • nedarbojas kā koordinators;
  • izsauc tīkla koordinatoru un maršrutētāju;

Uzņēmumu izstrādātāji

Tirgū ir dažādi uzņēmumu veidi:

Piezīmes

Wikimedia fonds. 2010 .

Skatiet, kas ir “Bezvadu sensoru tīkli” citās vārdnīcās:

- (citi nosaukumi: bezvadu ad hoc tīkli, bezvadu dinamiskie tīkli) decentralizēti bezvadu tīkli, kuriem nav pastāvīgas struktūras. Klientu ierīces tiek savienotas lidojuma laikā, veidojot tīklu. Katrs tīkla mezgls mēģina pārsūtīt ... ... Wikipedia

Šo lapu ir ierosināts pārdēvēt par bezvadu ad hoc tīklu. Iemeslu skaidrojums un diskusija Vikipēdijas lapā: Tiks pārdēvēts / 2012. gada 1. decembris. Iespējams, tā pašreizējais nosaukums neatbilst mūsdienu ... ... Vikipēdijas standartiem

Bezvadu ad hoc tīkli ir decentralizēti bezvadu tīkli, kuriem nav pastāvīgas struktūras. Klientu ierīces tiek savienotas lidojuma laikā, veidojot tīklu. Katrs tīkla mezgls mēģina pārsūtīt datus, kas paredzēti citiem mezgliem. Tajā pašā laikā ... ... Wikipedia

Bezvadu ad hoc tīkli ir decentralizēti bezvadu tīkli, kuriem nav pastāvīgas struktūras. Klientu ierīces tiek savienotas lidojuma laikā, veidojot tīklu. Katrs tīkla mezgls mēģina pārsūtīt datus, kas paredzēti citiem mezgliem. Tajā pašā laikā ... ... Wikipedia

Tipiska bezvadu sensoru tīkla arhitektūra Bezvadu sensoru tīkls ir daudzu sensoru (sensoru) un izpildmehānismu izkliedēts, pašorganizējošais tīkls, kas ir savstarpēji savienoti, izmantojot radio kanālu. Reģions ... ... Wikipedia

Vai vēlaties uzlabot šo rakstu?: Pārstrādājiet dizainu saskaņā ar rakstu rakstīšanas noteikumiem. Pārbaudiet, vai rakstā nav gramatikas un pareizrakstības kļūdu. Labojiet rakstu saskaņā ar ... Wikipedia

Telemetrija, telemetrija (no citu grieķu valodas τῆλε “tālu” + μέτρεω “mērīt”) tehnoloģiju kopums, kas ļauj attālināti veikt mērījumus un apkopot informāciju, ko sniegt operatoram vai lietotājam, neatņemama sastāvdaļa ... ... Wikipedia

Ultraplatjoslas (UWB) signāli ir radiosignāli (UHF signāli) ar "īpaši lielu" joslas platumu. Tos izmanto īpaši platjoslas radariem un īpaši platjoslas radio sakariem. Saturs 1 Definīcija 2 Regula ... Wikipedia

Pirmais atvērtais protokols bezvadu tīkls datu pārraide, kas paredzēta ēku automatizēšanai un sadalīto objektu kontrolei. One Net var izmantot ar daudziem esošajiem raiduztvērējiem (uztvērējiem) un ... ... Wikipedia

Sadalītie sensoru tīkli

Kas ir bezvadu sensoru tīkli?

Sensori un uztveršanas ierīce

Bezvadu sensoru tīkli tiek veidoti no mezgliem, ko sauc moty (mote) - nelielas autonomas ierīces, kuras darbina akumulatori un mikroshēmas ar radiosakariem frekvencē - piemēram, 2,4 GHz. Īpašs programmatūraļauj motes pašorganizēties par izplatītie tīkli, sazināties savā starpā, jautāt un apmainīties ar datiem ar tuvākajiem mezgliem, kuru attālums parasti nepārsniedz 100 metrus.

Angļu literatūrā šādu tīklu sauc bezvadu sensoru tīkls(WSN) ir bezvadu tīkls, kas sastāv no ģeogrāfiski sadalītām autonomām ierīcēm, kas izmanto sensorus, lai kopīgi uzraudzītu fiziskos vai vides apstākļus dažādās zonās.

Tie var izmērīt tādus parametrus kā temperatūra, skaņa, vibrācija, spiediens, objektu kustība vai gaiss. Bezvadu sensoru tīklu attīstību sākotnēji motivēja militāri uzdevumi, piemēram, kaujas lauka novērošana. Pašlaik bezvadu sensoru tīkli arvien vairāk tiek izmantoti daudzās civilās dzīves jomās, tostarp rūpniecībā un vides uzraudzībā, veselības aprūpē un objektu kustības kontrolē. Darbības joma kļūst arvien plašāka.

Darba pamatprincipi

3 līmeņu tīkla diagramma. 1. sensoru un vārtejas līmenis. 2. servera līmenis. 3. līmeņa plāns klients

Katrs tīkla mezgls: mot aprīkots ar radio raiduztvērēju vai citu ierīci bezvadu sakari, neliels mikrokontrolleris un barošanas avots, parasti akumulators. Var izmantot ar saules paneļiem vai citiem alternatīviem enerģijas avotiem

Dati no attāliem elementiem tiek pārraidīti tīklā starp tuvākajiem no mezgla uz mezglu, izmantojot radio kanālu. Rezultātā datu pakete tiek pārsūtīta no tuvākā attāluma uz vārteju. Vārteja parasti ir savienota ar USB kabeli ar serveri. Uz servera – savāktie dati tiek apstrādāti, glabāti un tiem caur WEB čaulu var piekļūt plašam lietotāju lokam.

Sensoru mezgla izmaksas svārstās no simtiem dolāru līdz dažiem centiem atkarībā no sensoru tīkla lieluma un sarežģītības.

Aparatūra un standarti

Vārteja (2gab), savienota ar portatīvo datoru ar USB kabeli. Klēpjdators ir savienots ar internetu, izmantojot UTP, un darbojas kā serveris

Sensoru ierīces ar radio antenu

Bezvadu mezglu aparatūra un tīkla protokoli starp mezgliem ir optimizēti, lai nodrošinātu ilgtermiņa sistēmas darbība ar autonomiem barošanas avotiem. Atkarībā no darbības veida mezgla kalpošanas laiks var sasniegt vairākus gadus.

Pašlaik ir ratificēti vai izstrādes stadijā vairāki bezvadu sensoru tīkliem paredzēti standarti. ZigBee ir standarts tādām lietām kā rūpnieciskā kontrole, iegultā sensori, medicīnisko datu vākšana, ēku automatizācija. Zigbee attīstību veicina liels rūpniecības uzņēmumu konsorcijs.

• WirelessHART ir HART protokola paplašinājums rūpnieciskajai automatizācijai. WirelessHART tika pievienots vispārējam HART protokolam kā daļa no HART 7 specifikācijas, ko 2007. gada jūnijā apstiprināja HART Communications Foundation.
• 6lowpan ir deklarētais tīkla slāņa standarts, taču tas vēl nav pieņemts.
• ISA100 ir vēl viens darbs, kas mēģina iekļūt WSN tehnoloģijā, taču ir izstrādāts plašāk, lai iekļautu atsauksmes kontrole savā jomā. Paredzams, ka uz ANSI standartiem balstītā ISA100 ieviešana tiks pabeigta līdz 2008. gada beigām.

WirelessHART, ISA100, ZigBee, un tie visi ir balstīti uz vienu un to pašu standartu: IEEE 802.15.4 - 2005.

Bezvadu sensoru tīkla programmatūra

operētājsistēma

Bezvadu sensoru tīklu operētājsistēmas ir mazāk sarežģītas nekā vispārējās operētājsistēmas ierobežoto resursu dēļ aparatūra sensoru tīkls. Šī dēļ, operētājsistēma nav nepieciešams iekļaut lietotāja saskarņu atbalstu.

Bezvadu sensoru tīkla aparatūra neatšķiras no tradicionālajām iegultajām sistēmām, tāpēc sensoru tīkliem var izmantot iegulto operētājsistēmu.

Vizualizācijas lietojumprogrammas

Mērījumu rezultātu vizualizācijas un ziņošanas programmatūra MoteView v1.1

Dati no bezvadu sensoru tīkliem parasti tiek saglabāti kā digitālie dati centrālajā bāzes stacijā. Tur ir daudz standarta programmas, piemēram, TosGUI MonSense, SOT, atvieglojot šo lielo datu apjomu apskati. Turklāt Open Consortium (OGC) nosaka standartus kodēšanas metadatu savietojamībai un savietojamībai, kas ļaus ikvienam, izmantojot tīmekļa pārlūkprogrammu, reāllaikā uzraudzīt vai kontrolēt bezvadu sensoru tīklu.

Lai strādātu ar datiem, kas nāk no bezvadu sensoru tīkla mezgliem, tiek izmantotas programmas, kas atvieglo datu apskati un novērtēšanu. Viena no šādām programmām ir MoteView. Šī programma ļauj skatīt datus reāllaikā un analizēt tos, veidot visu veidu diagrammas, izdot pārskatus dažādās sadaļās.

Lietošanas priekšrocības

• Nav nepieciešams likt kabeļus strāvas padevei un datu pārraidei;
• Zemas komponentu izmaksas, sistēmas uzstādīšana, nodošana ekspluatācijā un apkope;
• Ātra un vienkārša tīkla izvietošana;
• Visas sistēmas uzticamība un kļūdu tolerance atsevišķu mezglu vai komponentu atteices gadījumā;
• Iespēja ieviest un modificēt tīklu jebkurā objektā, netraucējot pašu objektu darbības procesu
• Iespēja ātri un, ja nepieciešams, slēpti uzstādīt visu sistēmu kopumā.

Katrs sensors ir apmēram alus vāciņa lielumā (bet nākotnē to varētu samazināt simtiem reižu), un tajā ir procesors, atmiņa un radio raidītājs. Šādus vākus var izkaisīt jebkurā teritorijā, un tie paši izveidos saziņu savā starpā, veidos vienotu bezvadu tīklu un sāks pārsūtīt datus uz tuvāko datoru.

Apvienoti bezvadu tīklā sensori var izsekot vides parametriem: kustībai, gaismai, temperatūrai, spiedienam, mitrumam u.c. Monitoringu var veikt ļoti lielā teritorijā, jo sensori pārraida informāciju pa ķēdi no kaimiņa uz kaimiņu. Tehnoloģija ļauj tiem strādāt gadiem (pat gadu desmitiem), nemainot baterijas. Sensoru tīkli ir datora universālie maņu orgāni, un dators var atpazīt visus ar sensoriem aprīkotos fiziskos objektus pasaulē. Nākotnē katrs no miljardiem sensoru saņems IP adresi, un tie var pat izveidot kaut ko līdzīgu globālam sensoru tīklam. Līdz šim par sensoru tīklu iespējām interesējušies tikai militāristi un rūpniecība. Saskaņā ar jaunāko sensoru tīklu tirgus izpētes speciālista ON World ziņojumu, šogad tirgus piedzīvo ievērojamu atveseļošanos. Vēl viens ievērojams notikums šogad bija pasaulē pirmās viena mikroshēmas ZigBee sistēmas izlaišana (izgatavoja Ember). No ON World aptaujātajiem lielajiem ASV rūpniecības uzņēmumiem aptuveni 29% jau izmanto sensoru tīklus, bet vēl 40% plāno tos izvietot 18 mēnešu laikā. Amerikā ir parādījušies vairāk nekā simts komercfirmu, kas nodarbojas ar sensoru tīklu izveidi un uzturēšanu.

Līdz šī gada beigām sensoru skaits uz planētas pārsniegs 1 miljonu Tagad pieaug ne tikai tīklu skaits, bet arī to lielums. Pirmo reizi ir izveidoti un veiksmīgi darbojas vairāki tīkli ar vairāk nekā 1000 mezgliem, tostarp viens 25 000 mezglu.

Avots: Web PLANET

Pielietojuma zona

WSN lietojumi ir daudz un dažādi. Tos izmanto komerciālos un rūpnieciskās sistēmas tādu datu uzraudzībai, kurus ir grūti vai dārgi kontrolēt, izmantojot vadu sensorus. WSN var izmantot grūti sasniedzamās vietās, kur tie var palikt daudzus gadus (vides vides monitorings) bez nepieciešamības mainīt barošanas avotus. Viņi var kontrolēt aizsargājamā objekta pārkāpēju rīcību

WSN tiek izmantots arī uzraudzībai, izsekošanai un kontrolei. Šeit ir dažas lietojumprogrammas:

• Dūmu monitorings un ugunsgrēku atklāšana no lieliem mežiem un kūdrājiem
• Papildu informācijas avots Krievijas Federācijas vienību administrācijas krīzes centriem
• Potenciālās spriedzes seismiskā noteikšana
• Militārie novērojumi
• Akustisko objektu kustības noteikšana drošības sistēmās.
• Telpas un vides ekoloģiskais monitorings
• Rūpniecisko procesu uzraudzība, izmantošana IZM sistēmās
• Medicīniskā uzraudzība

Ēku automatizācija:

	temperatūras, gaisa plūsmas, cilvēku klātbūtnes un aprīkojuma kontrole mikroklimata uzturēšanai;
	apgaismojuma kontrole;
	enerģijas pārvaldība;
	dzīvokļu skaitītāju rādījumu savākšana gāzes, ūdens, elektrības u.c.;
	apsardzes un ugunsdrošības signalizācija;
	ēku un būvju nesošo konstrukciju stāvokļa monitorings.

Rūpnieciskā automatizācija:

	rūpniecisko iekārtu tālvadība un diagnostika;
	Apkope iekārtas atbilstoši pašreizējam stāvoklim (uzticamības rezerves prognozēšana);
	uzraudzību ražošanas procesi;

Mūsdienās rūpniecībā aktīvi tiek izmantota lietiskā interneta (IoT) tehnoloģijas korporatīvā versija. Uzņēmuma lietiskais internets (EIoT) izmanto bezvadu sensoru tīklus un vadības ierīces, lai nodrošinātu uzņēmumus ar jauniem veidiem, kā kontrolēt mašīnas un iekārtas. Bezvadu sensorus, kas tiek darbināti ar nelielu akumulatoru, nepievienojot tos vadu barošanas avotam, var novietot industriālā vidē vietās, kas nav pilnībā pieejamas iepriekšējās paaudzes vadības ierīcēm.

EIoT ir uzlabojis sistēmu un iekārtu uzticamību, drošību un savietojamību, lai atbilstu visstingrākajām ieviešanas prasībām bezvadu tehnoloģijasšis virziens ne tikai rūpniecībā, bet arī veselības aprūpes, finanšu pakalpojumu uc jomā. EIoT ņem vērā šo jomu vajadzības, jo specifikācijas un šīs jaunās tehnoloģijas dizaina elementi ir daudz pārāki par līdzīgām tradicionālo ierīču IoT tehnoloģijām, kas paredzētas mazāk kritiskiem patērētāju vai komerciāliem lietojumiem.

EIoT problēmas

Ar EIoT iespējoti sensori un vadības ierīces var darboties gandrīz jebkur rūpnieciskā vidē, taču līdz šim tas vairāk ir bijis veiksmes jautājums, jo ne visas rūpnieciskās iekārtas ir ideāli piemērotas bezvadu lietošanai. Tas ir tāpēc, ka IoT izvietošanā ir divi savstarpēji saistīti, bet šķietami pretrunīgi elementi:

1. Pats ierīču bezvadu tīkls, kas tiek uzstādīts, izmantojot sensorus un vadības ierīces, kas saistītas ar maza darbības attāluma tehnoloģiju ar zemu enerģijas patēriņu.
2. IoT sensoru tīkls, kas mijiedarbojas ar citām iekārtām, kontrolleriem un tīkla daļām jau lielākā attālumā.

Rīsi. 1. Lietojumprogrammas, kas atrodas prom no pilsētu centriem un organizācijas tradicionālajiem telekomunikāciju pakalpojumiem globālais tīkls var izmantot energoefektīvu sakaru protokolu, piemēram, LoRa

Tas ir uzticamas komunikācijas neiespējamība lielos attālumos, kas bieži vien ir būtiskākais šķērslis industriālajā vidē. Šai problēmai ir vienkāršs iemesls: telekomunikācijas, kas tiek veiktas pa vadu kabeļu līnijām vai izmantojot signālu pārraidi caur torņiem. šūnu komunikācija, ne vienmēr ir pieejams rūpniecisko iekārtu vietās. Turklāt mobilo sakaru pakalpojumu izmantošanas izmaksām, lai vienā sakaru sesijā piegādātu vairākas datu paketes no sensoriem, nav lielas jēgas gan no ekonomiskā viedokļa, gan no tīri tehniskiem apsvērumiem. Turklāt diezgan bieži ir problēma ar sensoru un sakaru ierīču barošanu, ko ir ļoti grūti organizēt attālās vietās, kur iekārtas vai infrastruktūra netiek barota tieši no industriālā tīkla.

Neskatoties uz plašo mobilo sakaru pārklājumu apdzīvotās vietās, dažviet nav uzticama pakalpojuma bezvadu sakaru organizēšanai. Tā ir izplatīta problēma lauku apvidos un attālās vietās, kur atrodas rūpnieciskās iekārtas, piemēram, izolētas naftas un gāzes iekārtas vai cauruļvadu transports, ūdensapgādes un notekūdeņu sistēmas (1. att.) utt. Šādas vietas bieži atrodas arī tālu no tuvākā tehniskā dienesta personāls, kas pārbauda ierīču pareizu darbību. Dažreiz inženierim ir nepieciešama vesela diena vai pat vairākas, lai tiktu pie iekārtas un to pārbaudītu. Bieži vien ir grūti un viegli atrast speciālistus, kas vēlas strādāt šādos attālos rajonos. Tā kā ierobežotā sakaru pārklājuma dēļ attālās vietās ar EIOT iespējoti sensori un vadības ierīces ir diezgan reti, šeit palīgā nāk mazjaudas teritoriālie tīkli (LPWAN).

BLE un LPWAN

Visplašāk izmantotā maza darbības attāluma bezvadu tehnoloģija EIoT sistēmās ir Bluetooth Low Energy — BLE (Bluetooth zemas enerģijas patēriņš, pazīstams arī kā Bluetooth Smart). Galvenais iemesls BLE for EIoT augstajai popularitātei ir tā energoefektivitāte, kas ļauj sensoriem un vadības ierīcēm darboties ilgu laiku ar ļoti zemu akumulatora patēriņu. BLE pārvalda miega ciklus, gaidīšanas režīmu un aktīvos ciklus. BLE tiek plaši izmantots arī tā RF signāla stipruma dēļ, kas ļauj šai tehnoloģijai efektīvi darboties pat sarežģītās vidēs ar paaugstinātu augstfrekvences trokšņu līmeni no digitālie signāli no datortehnikas un pat fizisku šķēršļu klātbūtnē radioviļņu izplatībai. Bet, kā jūs zināt, visi šie faktori ir pazīstami industriālajai videi.

EIoT ieviešanas projektos tieši BLE tehnoloģija ir pamats maza attāluma sakaru organizēšanai. Turklāt to var izmantot gan jau ekspluatētos, gan rūpniecisko iekārtu kompleksos, kas vēl tiek projektēti. Tomēr šādam ar BLE iespējotu ierīču tīklam ir nepieciešams veids, kā saņemt norādījumus un pārraidīt datus no lielākiem attālumiem. Paļaušanās uz tradicionālo telekomunikāciju infrastruktūru, kas nodrošina divvirzienu Wi-Fi vai mobilos signālus, nav iespējama barjeras dēļ, kas ierobežo šo sensoru un vadības tīklu izmantošanu. Apvienojot BLE ar LoRa tehnoloģijas ultra diapazonu un energoefektivitāti, uzņēmumi ir spējuši izvietot EIoT vietās, kur nav pieejama telekomunikāciju infrastruktūra un energoinfrastruktūra, un tas, savukārt, ir paplašinājis interneta ieviešanas ģeogrāfiju. lietu tehnoloģija.

Rīsi. 2. Sensori vispirms tiek savienoti ar LoRa klientu un pēc tam caur LoRa vārteju

LoRa WAN protokols bieži ir LPWAN, jo tas nodrošina drošu divvirzienu datu pārraidi un saziņu ar IoT tīkliem lielos attālumos gadiem ilgi, nenomainot akumulatoru. Izmantojot LoRa tehnoloģiju, signālus iespējams nosūtīt un saņemt aptuveni 16 km attālumā, un nepieciešamības gadījumā atkārtotāji (retranslatori) var palielināt šo attālumu līdz simtiem kilometru. Uz att. 2. attēlā parādīts, kā darbojas LoRa. IoT lietojumiem LoRa ir daudz priekšrocību tieši tā ekonomisko īpašību un iespēju dēļ:

• Tā kā LoRa, tāpat kā BLE, ir īpaši mazjaudas tehnoloģija, tā var darboties ar akumulatoru darbināmos IoT ierīču tīklos un var nodrošināt ilgu akumulatora darbības laiku, neprasot biežu apkopi.
• LoRa mezgli ir lēti un ļauj uzņēmumiem samazināt datu pārraides izmaksas, izmantojot mobilo sakaru sistēmas, kā arī novērst optisko šķiedru vai vara kabeļu uzstādīšanu. Tādējādi tiek novērsts liels finansiāls šķērslis attālināti izvietotu sensoru un aprīkojuma savienošanai.
• LoRa tehnoloģija labi darbojas arī ar iekštelpu tīkla ierīcēm, tostarp sarežģītā industriālā vidē.
• LoRa ir ļoti mērogojams un sadarbspējīgs, atbalstot miljoniem mezglu, un to var savienot ar publiskiem un privātiem datu tīkliem un divvirzienu sakaru sistēmām.

Tātad, lai gan citas LPWAN tehnoloģijas var atrisināt tikai sakaru diapazona problēmu IoT risinājumu ieviešanā ilgtermiņā, LoRa tehnoloģija šim nolūkam piedāvā divvirzienu komunikāciju, prettraucēšanu un augstu informācijas saturu.

LoRa ir arī būtisks trūkums - zems caurlaidspēja. Tas padara to nepiemērotu lietojumprogrammām, kurām nepieciešami straumēšanas dati. Tomēr šis ierobežojums neliedz to izmantot daudzām IoT lietojumprogrammām, kurās laiku pa laikam tiek pārsūtītas tikai nelielas datu paketes.

Mijiedarbība

Rīsi. 3. RM1xx modulis no Laird, kas ietver sakaru iespējas LoRa un Bluetooth bezvadu tīkla protokoliem

LoRa potenciāls tiek dubultots, ja to apvieno ar tādu tehnoloģiju kā BLE. Kopā tie nodrošina īpaši mazjaudas bezvadu iespēju kopumu maza un liela attāluma sakariem, kas uzlabo EIoT tīklu iespējas. Piemēram, pilsētu teritoriju centrālo daļu var pārklāt tikai ar dažām LoRaWAN vārtejām, kas ir BLE sensoru tīklu pamatā, kas tagad ir neatkarīgi no tradicionālajām telekomunikāciju infrastruktūrām. Tādējādi LoRa un BLE simbioze novērš vairākus šķēršļus IoT paplašināšanai gan megapilsētās, gan mazās pilsētās, kurās ir šķēršļi plašai lietiskā interneta ieviešanai. Taču lielākie ieguvēji no LoRA un BLE kombinācijas ir bezvadu sensori, vadības ierīces un citas iekārtas, kuras tagad bez ierobežojumiem var uzstādīt burtiski jebkur (3. att.). Tas ir īpašs BLE nopelns. BLE arī ļauj šīm ierīcēm strādāt kopā integrētā, maza darbības attāluma tīklā, ko kontrolē, piemēram, no viedtālruņiem vai planšetdatoriem, kas šajā gadījumā tiek izmantoti kā attālināti bezvadu displeji. Šajā komplektā LoRa tehnoloģija, kuras pamatā ir BLE mobilās iespējas, darbojas kā sava veida radio releja stacija, kas var nosūtīt un saņemt datus lielos attālumos. Turklāt šos attālumus var palielināt, izmantojot vienkāršas vārtejas signālu pārraidīšanai.

Jau ir daudz labu piemēru, kas parāda, kā LoRa un BLE savienošana pārī ļauj EIoT tīkliem sasniegt pilnīgi citu tehnisko līmeni un palielināt to paplašināšanos.

Bezvadu sensoru tīklu tehnoloģiju priekšrocības var efektīvi izmantot dažādu lietišķo problēmu risināšanai, kas saistītas ar izplatītu informācijas vākšanu, analīzi un pārraidi.

Ēku automatizācija

Dažos ēku automatizācijas lietojumos tradicionālo vadu sakaru sistēmu izmantošana nav iespējama ekonomisku iemeslu dēļ.

Piemēram, ekspluatācijas ēkā ir jāievieš jauna vai jāpaplašina esošā sistēma. Šajā gadījumā bezvadu risinājumu izmantošana ir vispieņemamākā iespēja, jo. nekādu papildu uzstādīšanas darbi ar telpu iekšējās apdares pārkāpumu praktiski netiek radītas neērtības darbiniekiem vai ēkas iedzīvotājiem u.c. Rezultātā sistēmas ieviešanas izmaksas tiek ievērojami samazinātas.

Vēl viens piemērs varētu būt atvērtā plānojuma biroju ēkas, kurām projektēšanas un būvniecības stadijā nav iespējams norādīt precīzu sensoru atrašanās vietu. Tajā pašā laikā biroju plānojums ēkas ekspluatācijas laikā var mainīties daudzkārt, tādēļ sistēmas pārkonfigurēšanai tērētajam laikam un izmaksām jābūt minimālām, ko iespējams panākt, izmantojot bezvadu risinājumus.

Turklāt var sniegt šādus sistēmu piemērus, kuru pamatā ir bezvadu sensoru tīkli:

• temperatūras, gaisa plūsmas, cilvēku klātbūtnes un apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas iekārtu kontrole, lai uzturētu mikroklimatu;
• apgaismojuma kontrole;
• enerģijas pārvaldība;
• rādījumu savākšana no dzīvokļa skaitītājiem gāzes, ūdens, elektrības u.c.;
• ēku un būvju nesošo konstrukciju stāvokļa monitorings.

rūpnieciskā automatizācija

Līdz šim plašo bezvadu sakaru izplatību rūpnieciskās automatizācijas jomā ierobežoja radiosakaru vājā uzticamība, salīdzinot ar vadu savienojumiem skarbos rūpnieciskos apstākļos, taču bezvadu sensoru tīkli situāciju krasi maina, jo. pēc būtības izturīgs pret dažāda veida traucējumiem (piemēram, mezgla fiziski bojājumi, traucējumu parādīšanās, mainīgi šķēršļi utt.). Turklāt dažos apstākļos bezvadu sensoru tīkls var nodrošināt pat lielāku uzticamību nekā vadu sakaru sistēma.

Risinājumi, kuru pamatā ir bezvadu sensoru tīkli, pilnībā atbilst nozares prasībām:

• defektu tolerance;
• mērogojamība;
• spēja pielāgoties ekspluatācijas apstākļiem;
• energoefektivitāte;
• ņemot vērā pieteiktā uzdevuma specifiku;
• ekonomiskā rentabilitāte.

Bezvadu sensoru tīkla tehnoloģijas var izmantot šādos rūpnieciskās automatizācijas uzdevumos:

• rūpniecisko iekārtu tālvadība un diagnostika;
• iekārtu apkope atbilstoši pašreizējam stāvoklim (drošības robežas prognozēšana);
• ražošanas procesu uzraudzība;
• telemetrija izpētei un testēšanai.

Citas lietojumprogrammas

Bezvadu sensoru tīklu unikālas īpašības un atšķirības no tradicionālajiem vadu un bezvadu sistēmas datu pārraide padara to pielietojumu efektīvu dažādās jomās. Piemēram:

• drošība un aizsardzība:
  • cilvēku un aprīkojuma kustības kontrole;
  • operatīvie sakaru un izlūkošanas līdzekļi;
  • perimetra kontrole un attālināta uzraudzība;
  • palīdzība glābšanas darbos;
  • īpašuma un vērtību uzraudzība;
  • apsardzes un ugunsdrošības signalizācija;
• vides monitorings:
  • piesārņojuma monitorings;
  • Lauksaimniecība;
• veselības aprūpe:
  • pacientu fizioloģiskā stāvokļa uzraudzība;
  • atrašanās vietas kontrole un ārstniecības personu apziņošana.