Distribuerte sensornettverk. Hvordan distribuere trådløse sensornettverk i komplekse industrielle miljøer. Oversikt over moderne trådløse teknologier

Historikk og bruksomfang

En av de første prototypene til et sensornettverk kan betraktes som SOSUS-systemet, designet for å oppdage og identifisere ubåter. Trådløse sensornettverksteknologier begynte aktivt å utvikle seg relativt nylig - på midten av 90-tallet. Men først på begynnelsen av det 21. århundre gjorde utviklingen av mikroelektronikk det mulig å produsere en tilstrekkelig billig elementær base for slike enheter. Moderne trådløse nettverk er hovedsakelig basert på ZigBee-standarden. Et betydelig antall bransjer og markedssegmenter (produksjon, forskjellige typer transport, livsstøtte, sikkerhet), klar for implementering av sensornettverk, og dette antallet øker kontinuerlig. Trenden er drevet av økende kompleksitet teknologiske prosesser, utviklingen av produksjonen, de økende behovene til enkeltpersoner i segmentene sikkerhet, ressurskontroll og bruk av inventar. Med utviklingen av halvlederteknologier oppstår nye praktiske oppgaver og teoretiske problemer knyttet til anvendelser av sensornettverk i industri, boliger og kommunale tjenester og husholdninger. Bruker billig trådløst berøringsenheter Parameterovervåking åpner for nye områder for anvendelse av telemetri- og kontrollsystemer, for eksempel:

• Rettidig identifisering av mulige feil på aktuatorer ved å overvåke parametere som vibrasjon, temperatur, trykk, etc.;
• Sanntids tilgangskontroll til eksterne systemer overvåking objekt;
• Automatisering av inspeksjon og vedlikehold av industrielle eiendeler;
• Kommersiell kapitalforvaltning;
• Anvendelse som komponenter i energi- og ressursbesparende teknologier;
• Overvåking av øko-miljøparametere.

Det skal bemerkes at til tross for den lange historien til sensornettverk, har ikke konseptet med å bygge et sensornettverk endelig tatt form og har ikke blitt uttrykt i spesifikke programvare- og maskinvareløsninger (plattform). Implementeringen av sensornettverk på det nåværende stadiet avhenger i stor grad av de spesifikke kravene til den industrielle oppgaven. Arkitekturen, programvaren og maskinvareimplementeringen er på stadiet av intensiv teknologidannelse, som trekker oppmerksomheten til utviklere for å finne en teknologisk nisje for fremtidige produsenter.

Teknologier

Trådløse sensornettverk (WSN) består av miniatyrdataenheter - motes, utstyrt med sensorer (temperatur, trykk, lys, vibrasjonsnivå, plasseringssensorer, etc.) og signaltransceivere som opererer i et gitt radioområde. Fleksibel arkitektur og reduserte installasjonskostnader skiller trådløse smarte sensornettverk fra andre trådløse og kablede grensesnitt dataoverføring, spesielt når vi snakker om om et stort antall sammenkoblede enheter, lar et sensornettverk deg koble til opptil 65 000 enheter. Den konstante reduksjonen i kostnadene for trådløse løsninger og økningen i deres driftsparametre gjør det mulig å gradvis reorientere seg fra kablede løsninger i systemer for innsamling av telemetriske data, fjerndiagnostikk og informasjonsutveksling. «Sensornettverk» er et veletablert begrep i dag. Sensornettverk), som betegner et distribuert, selvorganiserende, motstandsdyktig mot svikt i individuelle elementer nettverk av vedlikeholdsfrie enheter som ikke krever spesiell installasjon. Hver sensornettverksnode kan inneholde ulike sensorer for overvåking av det eksterne miljøet, en mikrodatamaskin og en radiosender/mottaker. Dette gjør at enheten kan utføre målinger, selvstendig utføre innledende databehandling og opprettholde kommunikasjon med et eksternt informasjonssystem.

802.15.4/ZigBee videresendt kortdistanseradioteknologi kjent som Sensor Networks. WSN - Wireless Sensor Network), er en av de moderne trendene i utviklingen av selvorganiserende feiltolerante distribuerte systemer for overvåking og styring av ressurser og prosesser. I dag er trådløs sensornettverksteknologi den eneste trådløse teknologien som kan brukes til å løse overvåkings- og kontrolloppgaver som er kritiske for driftstiden til sensorer. Sensorer integrert i et trådløst sensornettverk danner et geografisk distribuert selvorganiserende system for innsamling, prosessering og overføring av informasjon. Hovedanvendelsesområde er kontroll og overvåking av målte parametere for fysiske miljøer og objekter.

• radiobane;
• prosessor modul;
• batteri;
• ulike sensorer.

En typisk node kan representeres av tre typer enheter:

• Nettverkskoordinator (FFD - Fully Function Device);
  • utfører global koordinering, organisering og installasjon av nettverksparametere;
  • den mest komplekse av de tre typene enheter, som krever den største mengden minne og strømforsyning;

• Enhet med et komplett sett med funksjoner (FFD - Fully Function Device);
  • 802.15.4-støtte;
  • ekstra minne og strømforbruk lar deg fungere som nettverkskoordinator;
  • støtte for alle typer topologier ("punkt-til-punkt", "stjerne", "tre", "nettverk");
  • evne til å fungere som nettverkskoordinator;
  • muligheten til å få tilgang til andre enheter på nettverket;
• (RFD - Redusert funksjonsenhet);
  • støtter begrensede 802.15.4-funksjoner;
  • støtte for punkt-til-punkt- og stjernetopologier;
  • fungerer ikke som koordinator;
  • kontakter nettverkskoordinatoren og ruteren;

Utviklerbedrifter

Det finnes ulike typer selskaper på markedet:

Notater

Wikimedia Foundation. 2010.

Se hva "Trådløse sensornettverk" er i andre ordbøker:

- (andre navn: trådløse ad hoc-nettverk, trådløse dynamiske nettverk) desentraliserte trådløse nettverk som ikke har en permanent struktur. Klientenheter kobles til mens de er på farten og danner et nettverk. Hver nettverksnode prøver å videresende... ... Wikipedia

Det foreslås å gi nytt navn til denne siden til Wireless Self-Organizing Network. Forklaring av årsakene og diskusjonen på Wikipedia-siden: Å gi nytt navn / 1. desember 2012. Kanskje dets nåværende navn ikke samsvarer med standardene til moderne ... ... Wikipedia

Trådløse ad hoc-nettverk er desentraliserte trådløse nettverk som ikke har en permanent struktur. Klientenheter kobles til mens de er på farten og danner et nettverk. Hver nettverksnode prøver å videresende data beregnet på andre noder. Samtidig... ... Wikipedia

Trådløse ad hoc-nettverk er desentraliserte trådløse nettverk som ikke har en permanent struktur. Klientenheter kobles til mens de er på farten og danner et nettverk. Hver nettverksnode prøver å videresende data beregnet på andre noder. Samtidig... ... Wikipedia

Arkitektur av et typisk trådløst sensornettverk Et trådløst sensornettverk er et distribuert, selvorganiserende nettverk av mange sensorer og aktuatorer koblet sammen via en radiokanal. Område... ...Wikipedia

For å forbedre denne artikkelen, vil du: Omarbeide formateringen i samsvar med reglene for å skrive artikler. Sjekk artikkelen for grammatiske feil og stavefeil. Rett artikkelen i henhold til ... Wikipedia

Telemetri, telemetri (fra andre greske τῆλε "langt" + μέτρεω "jeg måler") et sett med teknologier som gjør det mulig å gi fjernmålinger og innsamling av informasjon til operatøren eller brukeren, en integrert del ... ... Wikipedia

Ultra-wideband (UWB)-signaler er radiosignaler (mikrobølgesignaler) med "ultra-stor" frekvensbåndbredde. Brukes for ultrabredbåndsradar og ultrabredbåndsradiokommunikasjon. Innhold 1 Definisjon 2 Forskrift ... Wikipedia

Første åpne protokoll trådløst nettverk dataoverføring, utviklet for bygningsautomatisering og distribuert anleggsstyring. One Net kan brukes med mange eksisterende transceivere og... ... Wikipedia

Distribuerte sensornettverk

Hva er trådløse sensornettverk?

Sensorer og mottaksenhet

Trådløse sensornettverk er bygget fra noder kalt sløseri (mote) - små autonome enheter drevet av batterier og mikrobrikker med radiokommunikasjon på en frekvens - for eksempel 2,4 GHz. Spesiell programvare lar pengebrukere organisere seg i distribuerte nettverk, kommunisere med hverandre, spørre og utveksle data med nærliggende noder, avstanden som vanligvis ikke overstiger 100 meter.

I engelskspråklig litteratur kalles et slikt nettverk trådløst sensornettverk(WSN) er et trådløst nettverk som består av geografisk distribuerte autonome enheter som bruker sensorer for i fellesskap å overvåke fysiske eller miljømessige forhold i ulike områder.

De kan måle parametere som temperatur, lyd, vibrasjon, trykk, bevegelse av gjenstander eller luft. Utviklingen av trådløse sensornettverk var opprinnelig motivert av militære applikasjoner som slagmarksovervåking. For tiden brukes trådløse sensornettverk i økende grad på mange områder av det sivile livet, inkludert industri- og miljøovervåking, helsetjenester og trafikkkontroll. Anvendelsesområdet blir bredere.

Grunnleggende driftsprinsipper

3-nivå nettverksdiagram. 1. nivå av sensorer og gateway. 2. nivå server. Tynnklient nivå 3

Hver nettverksnode: sløseri utstyrt med en radiosender/mottaker eller annen enhet trådløs kommunikasjon, en liten mikrokontroller og en strømkilde, vanligvis et batteri. Mulig bruk av solcellelysbatterier eller andre alternative energikilder

Data fra fjerne elementer overføres over nettverket mellom nærliggende, fra node til node, over en radiokanal. Som et resultat blir en datapakke overført fra nærmeste mote til gatewayen. Gatewayen er vanligvis koblet til serveren med en USB-kabel. På serveren - de innsamlede dataene behandles, lagres og kan nås gjennom et WEB-skall til et stort antall brukere.

Kostnaden for en sensornode varierer fra hundrevis av dollar til noen få cent, avhengig av størrelsen på sensornettverket og dets kompleksitet.

Maskinvare og standarder

Gateway (2 stk), koblet til en bærbar PC med en USB-kabel. Den bærbare datamaskinen er koblet til Internett via UTP og fungerer som en server

Berør enheter med radioantenne

Den trådløse nodemaskinvaren og netmellom noder er optimalisert for strømforbruk for å sikre langsiktig drift av systemet med autonome strømkilder. Avhengig av driftsmodus kan levetiden til en node nå flere år.

En rekke standarder er for tiden enten ratifisert eller under utvikling for trådløse sensornettverk. ZigBee er en standard designet for bruk i ting som industriell kontroll, innebygd sensing, medisinsk datainnsamling og bygningsautomatisering. Utviklingen av Zigbee tilrettelegges av et stort konsortium av industribedrifter.

• WirelessHART er en videreføring av HART-protokollen for industriell automasjon. WirelessHART ble lagt til den generelle HART-protokollen som en del av HART 7-spesifikasjonen, som ble godkjent av HART Communications Foundation i juni 2007.
• 6lowpan er en uttalt standard for nettverkslaget, men den er ikke tatt i bruk ennå.
• ISA100 er et annet arbeid i et forsøk på å gå inn i WSN-teknologi, men er bygget for å inkludere bredere tilbakemelding kontroll i ditt område. Implementering av ISA100 basert på ANSI-standarder skal etter planen være fullført innen utgangen av året 2008.

WirelessHART, ISA100, ZigBee, og de er alle basert på samme standard: IEEE 802.15.4 - 2005.

Nettverksprogramvare for trådløs sensor

operativsystem

Operativsystemer for trådløse sensornettverk er mindre komplekse enn generelle operativsystemer på grunn av begrensede ressurser i maskinvare sensornettverk. På grunn av dette, operativsystem ikke nødvendig å aktivere brukergrensesnittstøtte.

Maskinvaren til trådløse sensornettverk er ikke forskjellig fra tradisjonelle innebygde systemer, og derfor kan et innebygd operativsystem brukes for sensornettverk

Visualiseringsapplikasjoner

Program for visualisering av måleresultater og generering av rapporter MoteView v1.1

Data fra trådløse sensornettverk lagres vanligvis som digitale data i en sentral basestasjon. Det er mange standard programmer, slik som TosGUI MonSense, GNS, noe som gjør det enklere å se disse store datamengdene. I tillegg spesifiserer Open Consortium (OGC) standarder for interoperabilitet og interoperabilitet av kodingsmetadata som vil muliggjøre sanntidsovervåking eller kontroll av et trådløst sensornettverk av hvem som helst gjennom en nettleser.

For å jobbe med data som kommer fra trådløse sensornettverksnoder, brukes programmer som gjør det enklere å se og evaluere dataene. Et slikt program er MoteView. Dette programmet lar deg se data i sanntid og analysere dem, bygge alle slags grafer og utstede rapporter i ulike seksjoner.

Fordeler ved bruk

• Ingen grunn til å legge kabler for strømforsyning og dataoverføring;
• Lave kostnader for komponenter, installasjon, igangkjøring og vedlikehold av systemet;
• Hastighet og enkelhet i nettverksdistribusjon;
• Pålitelighet og feiltoleranse for hele systemet som helhet i tilfelle feil på individuelle enheter eller komponenter;
• Mulighet for å implementere og modifisere nettverket på ethvert anlegg uten å forstyrre funksjonen til selve anlegget
• Mulighet for rask og om nødvendig diskret installasjon av hele systemet som helhet.

Hver sensor er på størrelse med en ølhette (men i fremtiden kan størrelsen reduseres hundrevis av ganger) inneholder en prosessor, minne og en radiosender. Slike deksler kan være spredt over ethvert territorium, og de vil etablere kommunikasjon med hverandre, danne et enkelt trådløst nettverk og begynne å overføre data til nærmeste datamaskin.

Integrert i et trådløst nettverk kan sensorer overvåke miljøparametere: bevegelse, lys, temperatur, trykk, fuktighet osv. Overvåking kan utføres over et veldig stort område, fordi sensorer overfører informasjon langs en kjede fra nabo til nabo. Teknologien gjør at de kan jobbe i årevis (til og med tiår) uten å bytte batterier. Sensornettverk er datamaskinens universelle sanser, og alle fysiske objekter i verden utstyrt med sensorer kan gjenkjennes av datamaskinen. I fremtiden vil hver av de milliarder av sensorer motta en IP-adresse, og de kan til og med danne noe som et globalt sensornettverk. Så langt er det bare militæret og industrien som har vært interessert i mulighetene til sensornettverk. Ifølge den siste rapporten fra ON World, som spesialiserer seg på markedsundersøkelser for sensornettverk, opplever markedet et betydelig oppsving i år. En annen bemerkelsesverdig begivenhet i år var utgivelsen av verdens første ZigBee-system på en enkelt brikke (produsert av Ember). Blant store amerikanske industribedrifter undersøkt av ON World, bruker omtrent 29 % allerede sensornettverk, og ytterligere 40 % planlegger å distribuere dem innen 18 måneder. Mer enn hundre kommersielle firmaer har dukket opp i Amerika som er engasjert i opprettelse og vedlikehold av sensornettverk.

Ved utgangen av dette året vil antallet sensorer på planeten overstige 1 million. Nå vokser ikke bare antallet nettverk, men også størrelsen. For første gang er flere nettverk med mer enn 1000 noder, inkludert en med 25 tusen noder, opprettet og fungerer vellykket.

Kilde: Web PLANET

applikasjoner

Applikasjonene til WSN er mange og varierte. De brukes i kommersielle og industrielle systemerå overvåke data som er vanskelige eller dyre å overvåke ved hjelp av kablede sensorer. WSN-er kan brukes i vanskelig tilgjengelige områder hvor de kan ligge i mange år (økologisk miljøovervåking) uten behov for å bytte ut strømforsyninger. De kan kontrollere handlingene til overtredere av et beskyttet anlegg

WSN brukes også til overvåking, sporing og kontroll. Her er noen applikasjoner:

• Røykovervåking og branndeteksjon fra store skoger og torvmarker
• Ytterligere informasjonskilde for krisesentre for administrasjonen av emnene til den russiske føderasjonen
• Deteksjon av seismisk potensiell spenning
• Militære observasjoner
• Akustisk deteksjon av objektbevegelse i sikkerhetssystemer.
• Økologisk overvåking av rom og miljø
• Overvåking av industrielle prosesser, bruk i MES-systemer
• Medisinsk overvåking

Bygningsautomatisering:

	overvåking av temperatur, luftstrøm, tilstedeværelse av mennesker og kontroll av utstyr for å opprettholde mikroklimaet;
	lysstyring;
	energiledelse;
	innsamling av avlesninger fra boligmålere for gass, vann, elektrisitet, etc.;
	sikkerhet og brannalarm system;
	overvåking av tilstanden til bærende konstruksjoner av bygninger og konstruksjoner.

Industriell automatisering:

	fjernkontroll og diagnostikk av industrielt utstyr;
	Vedlikehold utstyr basert på dets nåværende tilstand (forutsigelse av sikkerhetsmarginen);
	overvåkning produksjonsprosesser;

Bedriftsversjonen av Internet of Things (IoT)-teknologien brukes aktivt i industrien i dag. Enterprise Internet of Things (EIoT) bruker trådløse sensornettverk og administrasjonsverktøy, noe som åpner for nye muligheter for bedrifter til å administrere maskiner og utstyr. Trådløse sensorer, drevet av et lite batteri uten å være koblet til en kablet strømforsyning, kan finnes i industrielle miljøer på steder som er fullstendig utilgjengelige for tidligere generasjoner av kontroller.

EIoT forbedrer påliteligheten, sikkerheten og ende-til-ende interoperabiliteten til systemer og utstyr for å møte de strengeste implementeringskravene trådløse teknologier dette området ikke bare innen industri, men også innen helsevesen, finansielle tjenester osv. EIoT tar hensyn til behovene til disse områdene på grunn av at spesifikasjoner og enhetsdesignelementene i denne nye teknologitrenden er langt overlegne lignende IoT-teknologier til tradisjonelle enheter beregnet for mindre kritiske forbruker- eller kommersielle applikasjoner.

EIoT-utfordringer

EIoT-aktiverte sensorer og kontroller kan operere praktisk talt hvor som helst i et industrielt miljø, men til nå har dette i stor grad vært et spørsmål om flaks, siden ikke alt industrielt utstyr er ideelt for bruk i trådløse nettverk. Dette er fordi det er to sammenhengende, men tilsynelatende motstridende elementer ved en IoT-distribusjon:

1. Selve det trådløse nettverket av enheter, som er installert ved hjelp av sensorer og kontroller knyttet til kort rekkevidde, lavstrømsteknologi.
2. Et nettverk av IoT-sensorer som samhandler med annet utstyr, kontrollere og deler av nettverket over en større avstand.

Ris. 1. Applikasjoner plassert langt fra urbane sentre og tradisjonelle teletjenester for organisering globalt nettverk kan dra nytte av en energieffektiv kommunikasjonsprotokoll som LoRa

Det er umuligheten av pålitelig kommunikasjon over lange avstander som ofte er den viktigste hindringen i et industrielt miljø. Dette problemet har en enkel grunn: telekommunikasjon, som utføres over kablede kabellinjer eller ved bruk av signaloverføring gjennom tårn mobilkommunikasjon, er ikke alltid tilgjengelig på industriutstyrssteder. I tillegg gir ikke kostnadene ved å bruke mobiltjenester kun for å levere flere pakker med data fra sensorer i én kommunikasjonsøkt mye mening, både fra et økonomisk synspunkt og fra rent tekniske hensyn. I tillegg oppstår ganske ofte problemet med strømforsyning til sensorer og kommunikasjonsenheter, noe som er svært vanskelig å organisere på avsidesliggende steder der utstyr eller infrastruktur ikke drives direkte fra industrinettverket.

Til tross for den brede dekningen av mobilkommunikasjon i befolkede områder, er det noen steder ingen pålitelig tjeneste for organisering av trådløs kommunikasjon. Dette er et vanlig problem i landlige områder og avsidesliggende steder for industrielt utstyr, som isolert olje- og gass- eller rørledningsutstyr, vann- og avløpsvannsystemer (Figur 1), etc. Slike steder er også ofte plassert langt fra nærmeste tekniske støttepersonell, som kontrollerer at enhetene fungerer som de skal. Noen ganger tar det en ingeniør en hel arbeidsdag, eller til og med flere, for å komme til utstyret og inspisere det. Det er ofte vanskelig og enkelt å finne spesialister som er villige til å jobbe i slike avsidesliggende områder. Siden, på grunn av begrenset kommunikasjonsdekning, EIoT-aktiverte sensorer og kontroller er ganske sjeldne på avsidesliggende steder, kommer lavstrøms wide area-nettverk (LPWAN) til unnsetning.

BLE og LPWAN

Den mest brukte kortdistanse trådløse teknologien i EIoT-systemer er Bluetooth Low Energy (BLE), også kjent som Bluetooth Smart. Hovedårsaken til den høye populariteten til BLE for EIoT er energieffektiviteten, som gjør at sensorer og kontroller kan fungere i lang tid med svært lite batteristrømforbruk. BLE styrer søvnsykluser, hvilemodus og aktive sykluser. BLE er også mye brukt på grunn av styrken til RF-signalet, som gjør at denne teknologien kan fungere effektivt selv i utfordrende miljøer med økte nivåer av høyfrekvent støy fra digitale signaler fra datautstyr og til og med i nærvær av fysiske hindringer for forplantning av radiobølger. Men, som du vet, er alle disse faktorene vanlige i industrimiljøet.

I EIoT-prosjekter er BLE-teknologien grunnlaget for organisering av kortdistansekommunikasjon. Dessuten kan den brukes både på allerede i drift og på industrielt utstyrskomplekser som fortsatt er under utforming. Imidlertid trenger et slikt nettverk av BLE-aktiverte enheter en måte å motta instruksjoner og videresende data over lengre avstander. Å stole på tradisjonell telekommunikasjonsinfrastruktur, som tillater toveis Wi-Fi-kommunikasjon eller mobilsignaler, er ikke mulig på grunn av barrieren som begrenser bruken av disse sensor- og kontrollnettverkene. Ved å kombinere BLE med ultrarekkevidden og energieffektiviteten til LoRa-teknologien, har selskaper vært i stand til å distribuere EIoT på steder der telekommunikasjon og kraftinfrastruktur ikke er tilgjengelig, og dette har igjen utvidet geografien for implementering av tingenes internett-teknologi .

Ris. 2. Sensorer kobles først til LoRa-klienten og deretter gjennom LoRa-gatewayen

LoRa wide area network-protokollen er ofte LPWAN fordi den muliggjør sikker toveis dataoverføring og kommunikasjon med IoT-nettverk over lange avstander i mange år uten å bytte batterier. Ved bruk av LoRa-teknologi blir det mulig å sende og motta signaler i en avstand på opptil ca. 16 km, og repeatere (repeatere) installert, om nødvendig, kan øke denne avstanden til hundrevis av kilometer. I fig. Figur 2 viser LoRa-operasjonsdiagrammet. For IoT-applikasjoner har LoRa mange fordeler nettopp på grunn av sine økonomiske egenskaper og muligheter:

• Fordi LoRa, i likhet med BLE, er en teknologi med ultralav strøm, er den i stand til å kjøre på batteridrevne IoT-enhetsnettverk og kan gi lang batterilevetid uten å kreve hyppig vedlikehold.
• Noder basert på LoRa-teknologi er rimelige og lar bedrifter redusere kostnadene ved å overføre data over mobilsystemer, samt eliminere installasjonen av fiberoptiske eller kobberkabler. Dette fjerner en stor økonomisk barriere for å kommunisere eksternt plasserte sensorer og utstyr.
• LoRa-teknologi fungerer også godt med nettverksenheter plassert innendørs, inkludert i komplekse industrielle miljøer.
• LoRa er svært skalerbar og interoperabel, støtter millioner av noder, og kan kobles til offentlige og private datanettverk og toveis kommunikasjonssystemer.

Så mens andre LPWAN-teknologier bare vil kunne løse problemet med kommunikasjonsrekkevidde ved implementering av tingenes internett-løsninger på lang sikt, tilbyr LoRa-teknologi toveis kommunikasjon, interferensbeskyttelse og høyt informasjonsinnhold for dette formålet.

LoRa har også en betydelig ulempe - lav gjennomstrømning. Dette gjør den uegnet for applikasjoner som krever strømming av data. Denne begrensningen forhindrer imidlertid ikke at den brukes til et bredt spekter av IoT-applikasjoner der det bare overføres små pakker med data fra tid til annen.

Interaksjon

Ris. 3. RM1xx-modul fra Laird, som inkluderer kommunikasjonsmuligheter for LoRa og Bluetooth trådløse nettverksprotokoller

Potensialet til LoRa dobles når det kombineres med teknologi som BLE. Sammen gir de en rekke trådløse funksjoner med ultralav effekt for kort- og langdistansekommunikasjon, og forbedrer mulighetene til EIoT-nettverk. For eksempel kan urbane kjerner dekkes med bare noen få LoRaWAN-gatewayer, og gir grunnlaget for BLE-aktiverte sensornettverk som nå er uavhengige av tradisjonell telekommunikasjonsinfrastruktur. Dermed eliminerer symbiosen til LoRa og BLE en rekke hindringer for utvidelsen av IoT i både megabyer og småbyer som har barrierer for den utbredte implementeringen av tingenes internett. Den største fordelen ved å kombinere LoRA og BLE er imidlertid trådløse sensorer, kontroller og annet utstyr, som nå kan installeres bokstavelig talt hvor som helst uten noen begrensninger (Figur 3). Dette er en spesiell fortjeneste ved BLE. BLE lar også disse enhetene fungere sammen i et integrert nettverk med kort rekkevidde, kontrollert for eksempel fra smarttelefoner eller nettbrett, som i dette tilfellet brukes som fjernkontroll trådløse skjermer. I den forbindelse fungerer LoRa-teknologien, basert på de mobile egenskapene til BLE, som en slags radioreléstasjon som kan sende og motta data over lange avstander. Dessuten kan disse avstandene økes med enkle gatewayer for signaloverføring.

Det er allerede mange klare eksempler som viser hvordan sammenkobling av LoRa og BLE lar EIoT-nettverk nå et helt annet teknisk nivå og øke utvidelsen deres.

Fordelene med trådløse sensornettverksteknologier kan effektivt brukes til å løse ulike anvendte problemer knyttet til distribuert innsamling, analyse og overføring av informasjon.

Bygningsautomatisering

I noen bygner bruk av tradisjonelle kablede dataoverføringssystemer ikke praktisk av økonomiske årsaker.

For eksempel må du implementere et nytt eller utvide et eksisterende system i et eksisterende bygg. I dette tilfellet er bruk av trådløse løsninger det mest akseptable alternativet, fordi ingen ekstra arbeid kreves installasjonsarbeid med forstyrrelse av innredningen av lokalene, påføres det praktisk talt ingen ulemper for ansatte eller beboere i bygget mv. Som et resultat reduseres kostnadene ved å implementere systemet betydelig.

Et annet eksempel vil være kontorbygg med åpen planløsning der det ikke er mulig å spesifisere de eksakte sensorplasseringene i prosjekterings- og byggefasen. Samtidig kan utformingen av kontorer endres mange ganger under driften av bygningen, derfor bør tiden og pengene brukt på å rekonfigurere systemet være minimal, noe som kan oppnås ved å bruke trådløse løsninger.

I tillegg kan følgende eksempler på systemer basert på trådløse sensornettverk gis:

• overvåking av temperatur, luftstrøm, belegg og kontroll av utstyr for oppvarming, ventilasjon og klimaanlegg for å opprettholde mikroklimaet;
• lysstyring;
• energiledelse;
• innsamling av avlesninger fra boligmålere for gass, vann, elektrisitet, etc.;
• overvåking av tilstanden til bærende konstruksjoner av bygninger og konstruksjoner.

Industriell automasjon

Til nå har den utbredte bruken av trådløs kommunikasjon innen industriell automasjon blitt hemmet av den lave påliteligheten til radiokanaler sammenlignet med kablede tilkoblinger i tøffe industrielle miljøer, men trådløse sensornettverk endrer dagens situasjon radikalt, fordi av sin natur, motstandsdyktig mot ulike typer forstyrrelser (for eksempel fysisk skade på noden, utseendet på forstyrrelser, endringer i hindringer, etc.). Dessuten, under noen forhold, kan et trådløst sensornettverk gi enda større pålitelighet enn et kablet kommunikasjonssystem.

Løsninger basert på trådløse sensornettverk oppfyller bransjens krav fullt ut:

• feiltoleranse;
• skalerbarhet;
• tilpasningsevne til driftsforhold;
• energieffektivitet;
• tar hensyn til spesifikasjonene til den brukte oppgaven;
• økonomisk lønnsomhet.

Trådløse sensornettverksteknologier kan brukes i følgende industrielle automasjonsoppgaver:

• fjernkontroll og diagnostikk av industrielt utstyr;
• utstyrsvedlikehold basert på gjeldende tilstand (forutsigelse av sikkerhetsmarginen);
• overvåking av produksjonsprosesser;
• telemetri for forskning og testing.

Andre applikasjoner

Unike funksjoner og forskjeller mellom trådløse sensornettverk og tradisjonelle kablede og trådløse systemer dataoverføringer gjør applikasjonen effektiv på en lang rekke områder. For eksempel:

• sikkerhet og forsvar:
  • kontroll over bevegelsen av mennesker og utstyr;
  • midler for operativ kommunikasjon og rekognosering;
  • perimeterkontroll og fjernovervåking;
  • assistanse i redningsaksjoner;
  • overvåking av eiendom og verdisaker;
  • sikkerhet og brannalarm system;
• Miljøovervåking:
  • forurensning overvåking;
  • Jordbruk;
• helsevesen:
  • overvåking av den fysiologiske tilstanden til pasienter;
  • lokaliseringskontroll og varsling av medisinsk personell.