Dağıtılmış sensör ağları. Zorlu endüstriyel ortamlarda kablosuz sensör ağları nasıl dağıtılır. Modern kablosuz teknolojilere genel bakış

Tarih ve kapsam

Sensör ağının ilk prototiplerinden biri, denizaltıları tespit etmek ve tanımlamak için tasarlanmış SOSUS sistemi olarak kabul edilebilir. Kablosuz sensör ağlarının teknolojileri, nispeten yakın zamanda - 1990'ların ortalarında - aktif olarak gelişmeye başladı. Bununla birlikte, yalnızca 21. yüzyılın başında, mikroelektronikteki gelişmeler, bu tür cihazlar için oldukça ucuz bir element tabanı üretmeyi mümkün kıldı. Modern kablosuz ağlar temel olarak ZigBee standardına dayanmaktadır. Önemli sayıda endüstri ve pazar segmenti (üretim, Farklı türde ulaşım, yaşam desteği, güvenlik) sensör ağlarının uygulanması için hazırdır ve bu sayı sürekli artmaktadır. Eğilim, artan karmaşıklıktan kaynaklanıyor teknolojik süreçler, üretimin gelişimi, güvenlik, kaynak kontrolü ve envanter kullanımı segmentlerinde bireylerin genişleyen ihtiyaçları. Yarı iletken teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, sensör ağlarının endüstri, konut ve toplumsal hizmetler ve evlerdeki uygulamalarıyla ilgili yeni pratik görevler ve teorik problemler ortaya çıkıyor. Düşük maliyetli kablosuz sensör kontrol cihazlarının kullanımı, telemetri ve kontrol sistemlerinin uygulanması için aşağıdakiler gibi yeni alanlar açar:

• Titreşim, sıcaklık, basınç vb. gibi parametreleri kontrol etmek için aktüatörlerin olası arızalarının zamanında tespiti;
• için gerçek zamanlı erişim kontrolü uzak sistemler izleme nesnesi;
• Endüstriyel varlıkların denetimi ve bakımının otomasyonu;
• Ticari varlık yönetimi;
• Enerji ve kaynak tasarrufu teknolojilerinde bileşen olarak uygulama;
• Çevrenin eko-parametrelerinin kontrolü.

Algılayıcı ağların uzun geçmişine rağmen, algılayıcı ağ kurma kavramının henüz şekillenmediğini ve belirli yazılım ve donanım (platform) çözümlerinde ifade edilmediğini belirtmek gerekir. Mevcut aşamada sensör ağlarının uygulanması, büyük ölçüde endüstriyel görevin özel gereksinimlerine bağlıdır. Mimari, yazılım ve donanım uygulaması, geleceğin üreticileri için teknolojik bir niş aramak amacıyla geliştiricilerin dikkatini çeken yoğun teknoloji oluşturma aşamasındadır.

teknolojiler

Kablosuz sensör ağları (WSN), belirli bir radyo aralığında çalışan sensörler (sıcaklık, basınç, ışık, titreşim seviyesi, konum vb. için sensörler) ve sinyal alıcı-vericileri ile donatılmış minyatür bilgi işlem cihazlarından oluşur. Esnek mimari, düşük kurulum maliyetleri, akıllı sensörlerin kablosuz ağlarını diğer kablosuz ağlardan ayırır ve kablolu arabirimler veri iletimi, özellikle Konuşuyoruz yaklaşık çok sayıda birbirine bağlı cihaz, sensör ağı 65.000 cihaza kadar bağlanmanıza izin verir. Kablosuz çözümlerin maliyetindeki sürekli azalma, operasyonel parametrelerindeki artış, telemetri verilerinin toplanması, uzaktan teşhis ve bilgi alışverişi için sistemlerde kablolu çözümlerden kademeli olarak yeniden yönlendirilmeyi mümkün kılar. "Duyusal ağ" bugün köklü bir terimdir. Sensör Ağları), gözetimsiz ve özel bir cihaz kurulumu gerektirmeyen, dağıtılmış, kendi kendini organize eden, ayrı elemanlardan oluşan hataya dayanıklı bir ağı ifade eder. Sensör ağının her düğümü, dış ortamı izlemek için çeşitli sensörler, bir mikro bilgisayar ve bir radyo alıcı-verici içerebilir. Bu, cihazın ölçüm almasına, ilk veri işlemeyi bağımsız olarak gerçekleştirmesine ve harici bir bilgi sistemi ile iletişimi sürdürmesine olanak tanır.

"Sensör Ağları" olarak bilinen 802.15.4/ZigBee aktarılan kısa menzilli radyo teknolojisi WSN - Kablosuz Sensör Ağı), kaynakları ve süreçleri izlemek ve yönetmek için kendi kendini organize eden, hataya dayanıklı dağıtılmış sistemlerin geliştirilmesindeki modern yönlerden biridir. Günümüzde kablosuz algılayıcı ağ teknolojisi, sensörlerin çalışma süresi için kritik olan izleme ve kontrol görevlerini çözebilen tek kablosuz teknolojidir. Bir kablosuz sensör ağında birleştirilen sensörler, bilgi toplamak, işlemek ve iletmek için bölgesel olarak dağıtılmış kendi kendini organize eden bir sistem oluşturur. Ana uygulama alanı, fiziksel ortam ve nesnelerin ölçülen parametrelerinin kontrolü ve izlenmesidir.

• radyo yolu;
• işlemci modülü;
• pil;
• çeşitli sensörler.

Tipik bir düğüm, üç tür aygıtla temsil edilebilir:

• Ağ koordinatörü (FFD - Tam İşlevli Cihaz);
  • ağ parametrelerinin küresel koordinasyonunu, organizasyonunu ve ayarını gerçekleştirir;
  • en fazla bellek ve güç kaynağı gerektiren üç cihaz türünün en karmaşıkı;

• Eksiksiz işlevlere sahip cihaz (FFD - Tam İşlevli Cihaz);
  • 802.15.4 desteği;
  • ek bellek ve güç tüketimi, bir ağ koordinatörü olarak hareket etmenizi sağlar;
  • her türlü topoloji desteği ("noktadan noktaya", "yıldız", "ağaç", "örgü ağı");
  • ağ koordinatörü olarak hareket etme yeteneği;
  • ağdaki diğer cihazlara erişme yeteneği;
• (RFD - Azaltılmış Fonksiyon Cihazı);
  • sınırlı sayıda 802.15.4 özelliğini destekler;
  • noktadan noktaya, yıldız topolojileri için destek;
  • koordinatör olarak hareket etmez;
  • ağ koordinatörünü ve yönlendiriciyi arar;

Şirket geliştiricileri

Piyasada farklı şirket türleri vardır:

notlar

Wikimedia Vakfı. 2010

Diğer sözlüklerde "Kablosuz Sensör Ağları" nın ne olduğuna bakın:

- (diğer isimler: kablosuz geçici ağlar, kablosuz dinamik ağlar) kalıcı bir yapıya sahip olmayan merkezi olmayan kablosuz ağlar. İstemci cihazlar anında bağlanır ve bir ağ oluşturur. Her ağ düğümü iletmeye çalışır ... ... Wikipedia

Bu sayfanın, Kablosuz ad hoc ağ olarak yeniden adlandırılması önerilmiştir. Nedenlerin açıklaması ve Wikipedia sayfasındaki tartışma: Yeniden adlandırılacak / 1 Aralık 2012. Belki de mevcut adı modernin standartlarını karşılamıyor ... ... Wikipedia

Kablosuz geçici ağlar, kalıcı bir yapıya sahip olmayan merkezi olmayan kablosuz ağlardır. İstemci cihazlar anında bağlanır ve bir ağ oluşturur. Ağdaki her düğüm, diğer düğümlere gönderilen verileri iletmeye çalışır. Aynı zamanda ... ... Vikipedi

Kablosuz geçici ağlar, kalıcı bir yapıya sahip olmayan merkezi olmayan kablosuz ağlardır. İstemci cihazlar anında bağlanır ve bir ağ oluşturur. Ağdaki her düğüm, diğer düğümlere gönderilen verileri iletmeye çalışır. Aynı zamanda ... ... Vikipedi

Tipik bir kablosuz sensör ağının mimarisi Bir kablosuz sensör ağı, bir radyo kanalı aracılığıyla birbirine bağlı birçok sensör (sensör) ve aktüatörden oluşan dağıtılmış, kendi kendini organize eden bir ağdır. Bölge ... ... Vikipedi

Bu makaleyi geliştirmek ister misiniz?: Makale yazım kurallarına uygun olarak tasarımı yeniden çalışın. Makalede dilbilgisi ve yazım hataları olup olmadığını kontrol edin. Makaleyi ... Wikipedia'ya göre düzeltin

Telemetri, telemetri (diğer Yunanca τῆλε “uzak” + μέτρεω “ölçüm”) operatöre veya kullanıcıya sağlanacak bilgilerin uzaktan ölçülmesine ve toplanmasına izin veren bir dizi teknoloji, ayrılmaz bir parça ... ... Wikipedia

Ultra geniş bant (UWB) sinyalleri, "ekstra geniş" bant genişliğine sahip radyo sinyalleridir (UHF sinyalleri). Ultra geniş bant radar ve ultra geniş bant radyo iletişimi için kullanılırlar. İçindekiler 1 Tanım 2 Yönetmelik ... Wikipedia

İlk Açık Protokol Kablosuz ağ bina otomasyonu ve dağıtılmış nesnelerin kontrolü amacıyla tasarlanmış veri iletimi. Bir Net, birçok mevcut alıcı-verici (alıcı-verici) ile kullanılabilir ve ... ... Wikipedia

Dağıtılmış sensör ağları

Kablosuz sensör ağları nedir?

Sensörler ve alıcı cihaz

Kablosuz algılayıcı ağlar, adı verilen düğümlerden oluşturulur. moty (zerre) - bir frekansta radyo iletişimine sahip piller ve mikroçiplerle çalışan küçük otonom cihazlar - örneğin 2,4 GHz. Özel yazılım zerrelerin kendi kendine organize olmasına izin verir dağıtılmış ağlar, birbirleriyle iletişim kurun, mesafeleri genellikle 100 metreyi geçmeyen en yakın düğümlerle sorgulayın ve veri alışverişi yapın.

İngiliz edebiyatında böyle bir ağa denir kablosuz sensör ağı(WSN), farklı alanlardaki fiziksel veya çevresel koşulları ortaklaşa izlemek için sensörler kullanan, coğrafi olarak dağıtılmış otonom cihazlardan oluşan bir kablosuz ağdır.

Sıcaklık, ses, titreşim, basınç, nesnelerin veya havanın hareketi gibi parametreleri ölçebilirler. Kablosuz sensör ağlarının gelişimi, başlangıçta savaş alanı gözetleme gibi askeri görevler tarafından motive edildi. Şu anda, kablosuz sensör ağları, endüstriyel ve çevresel izleme, sağlık ve nesne hareket kontrolü dahil olmak üzere sivil yaşamın birçok alanında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Kapsam genişliyor.

Temel çalışma ilkeleri

3 seviyeli ağ diyagramı. 1. seviye sensörler ve ağ geçidi. 2. sunucu seviyesi. Katman 3 ince istemci

Her ağ düğümü: mot bir radyo alıcı-vericisi veya başka bir cihazla donatılmış kablosuz iletişim, küçük bir mikrodenetleyici ve bir güç kaynağı, genellikle bir pil. Güneş panelleri veya diğer alternatif enerji kaynakları ile kullanılabilir

Uzak elemanlardan gelen veriler, bir radyo kanalı aracılığıyla, ağ üzerinden en yakın olanlar arasında düğümden düğüme iletilir. Sonuç olarak, en yakın zerreden ağ geçidine bir veri paketi iletilir. Ağ geçidi, kural olarak, sunucuya bir USB kablosuyla bağlanır. Sunucuda - toplanan veriler işlenir, saklanır ve WEB kabuğu aracılığıyla geniş bir kullanıcı yelpazesine erişilebilir.

Bir sensör düğümünün maliyeti, sensör ağının boyutuna ve karmaşıklığına bağlı olarak yüzlerce dolardan birkaç sente kadar değişir.

Donanım ve standartlar

Ağ Geçidi (2 adet), bir USB kablosuyla bir dizüstü bilgisayara bağlanır. Dizüstü bilgisayar internete UTP üzerinden bağlıdır ve bir sunucu görevi görür

Radyo antenli sensör cihazları

Kablosuz düğüm donanımı ve düğümler arasındaki ağ protokolleri, sağlamak için güç açısından optimize edilmiştir. uzun vadeli sistemin otonom güç kaynakları ile çalışması. Çalışma moduna bağlı olarak, bir düğümün ömrü birkaç yıla ulaşabilir.

Kablosuz sensör ağları için bir dizi standart şu anda onaylanmıştır veya geliştirilmektedir. ZigBee, endüstriyel kontrol, gömülü algılama, tıbbi veri toplama, bina otomasyonu gibi şeyler için bir standarttır. Zigbee'nin gelişimi, büyük bir endüstriyel şirketler konsorsiyumu tarafından kolaylaştırılmaktadır.

• WirelessHART, endüstriyel otomasyon için HART protokolünün bir uzantısıdır. WirelessHART, Haziran 2007'de HART Communications Foundation tarafından onaylanan HART 7 spesifikasyonunun bir parçası olarak jenerik HART protokolüne eklenmiştir.
• 6lowpan, ağ katmanı için açıklanan standarttır, ancak henüz benimsenmemiştir.
• ISA100, WSN teknolojisine girme girişimindeki başka bir çalışmadır, ancak daha geniş bir şekilde dahil etmek için oluşturulmuştur. geri bildirim kendi alanlarında kontrol. ANSI standartlarına dayalı ISA100 uygulamasının 2008 yılı sonuna kadar tamamlanması beklenmektedir.

WirelessHART, ISA100, ZigBee ve hepsi aynı standardı temel alır: IEEE 802.15.4 - 2005.

Kablosuz sensör ağı yazılımı

işletim sistemi

Kablosuz sensör ağları için işletim sistemleri, sınırlı kaynaklar nedeniyle genel işletim sistemlerinden daha az karmaşıktır. donanım sensör ağı Bu nedenle, işletim sistemi kullanıcı arabirimleri için destek eklemeye gerek yoktur.

Kablosuz sensör ağ donanımı, geleneksel gömülü sistemlerden farklı değildir ve bu nedenle sensör ağları için gömülü bir işletim sistemi kullanılabilir.

Görselleştirme Uygulamaları

Ölçüm sonuçları görselleştirme ve raporlama yazılımı MoteView v1.1

Kablosuz sensör ağlarından gelen veriler tipik olarak bir merkezi baz istasyonunda dijital veriler olarak depolanır. Çok var standart programlar TosGUI MonSense, SOT gibi, bu büyük miktardaki verileri görüntülemeyi kolaylaştırır. Buna ek olarak, Açık Konsorsiyum (OGC), bir Web Tarayıcı aracılığıyla herhangi biri tarafından bir kablosuz algılayıcı ağının gerçek zamanlı olarak izlenmesini veya kontrol edilmesini sağlayacak olan kodlama meta verilerinin birlikte çalışabilirlik ve birlikte çalışabilirlik standartlarını belirtir.

Kablosuz algılayıcı ağ düğümlerinden gelen verilerle çalışmak için verilerin görüntülenmesini ve değerlendirilmesini kolaylaştıran programlar kullanılır. Böyle bir program MoteView'dur. Bu program, verileri gerçek zamanlı olarak görüntülemenizi ve analiz etmenizi, her türlü grafiği oluşturmanızı, çeşitli bölümlerde raporlar yayınlamanızı sağlar.

kullanmanın faydaları

• Güç kaynağı ve veri iletimi için kablo döşemeye gerek yok;
• Bileşenlerin düşük maliyeti, sistemin kurulumu, devreye alınması ve bakımı;
• Hızlı ve kolay ağ dağıtımı;
• Bireysel düğümlerin veya bileşenlerin arızalanması durumunda bir bütün olarak tüm sistemin güvenilirliği ve hata toleransı;
• Ağı, nesnelerin kendi işleyiş sürecine müdahale etmeden herhangi bir nesnede uygulama ve değiştirme olasılığı
• Tüm sistemin bir bütün olarak hızlı ve gerekirse gizli montajı imkanı.

Her sensör bir bira kapağı büyüklüğündedir (ancak gelecekte yüzlerce kez küçültülebilir) ve bir işlemci, bellek ve bir radyo vericisi içerir. Bu tür kapaklar herhangi bir bölgeye dağılabilir ve kendileri birbirleriyle iletişim kuracak, tek bir kablosuz ağ oluşturacak ve en yakın bilgisayara veri iletmeye başlayacaktır.

Kablosuz bir ağda birleştirilen sensörler çevresel parametreleri izleyebilir: hareket, ışık, sıcaklık, basınç, nem vb. Teknoloji, pilleri değiştirmeden yıllarca (hatta on yıllarca) çalışmalarını sağlar. Sensör ağları, bilgisayarın evrensel duyu organlarıdır ve dünyadaki sensörlerle donatılmış tüm fiziksel nesneler bir bilgisayar tarafından tanınabilir. Gelecekte, milyarlarca sensörün her biri bir IP adresi alacak ve hatta Küresel Sensör Ağı gibi bir şey oluşturabilirler. Şimdiye kadar, yalnızca ordu ve endüstri, sensör ağlarının yetenekleriyle ilgilendi. Sensör ağları pazar araştırmasında uzman olan ON World'ün son raporuna göre, bu yıl pazar önemli bir toparlanma yaşıyor. Bu yıl dikkat çeken bir başka olay da dünyanın ilk tek çipli ZigBee sisteminin (Ember tarafından yapılmıştır) piyasaya sürülmesiydi. ON World tarafından ankete katılan büyük ABD sanayi şirketlerinin yaklaşık %29'u halihazırda sensör ağları kullanıyor ve diğer %40'ı da bunları 18 ay içinde devreye almayı planlıyor. Amerika'da, sensör ağlarının oluşturulması ve bakımıyla uğraşan yüzden fazla ticari firma ortaya çıktı.

Bu yılın sonunda gezegendeki sensör sayısı 1 milyonu aşacak, şimdi sadece ağ sayısı değil, boyutları da artıyor. İlk kez, 25.000 düğüm için bir ağ da dahil olmak üzere 1.000'den fazla düğümden oluşan birkaç ağ oluşturuldu ve başarıyla çalıştırıldı.

Kaynak: Web PLANET

uygulama alanı

WSN'nin uygulamaları çok sayıda ve çeşitlidir. Ticari olarak kullanılırlar ve endüstriyel sistemler kablolu sensörler kullanılarak kontrol edilmesi zor veya pahalı olan verilerin izlenmesi için. WSN'ler, güç kaynaklarını değiştirmeye gerek kalmadan uzun yıllar kalabilecekleri (çevresel çevre izleme) ulaşılması zor alanlarda kullanılabilir. Korunan bir tesisi ihlal edenlerin eylemlerini kontrol edebilirler.

WSN ayrıca izleme, izleme ve kontrol için de kullanılır. İşte bazı uygulamalar:

• Büyük ormanlardan ve turbalıklardan çıkan yangınların duman izlemesi ve tespiti
• Rusya Federasyonu Federasyonu Konularının İdaresinin Kriz Merkezleri için ek bir bilgi kaynağı
• Potansiyel gerilimin sismik tespiti
• Askeri gözlemler
• Güvenlik sistemlerinde akustik nesne hareketi algılama.
• Alan ve çevrenin ekolojik olarak izlenmesi
• Endüstriyel süreçlerin izlenmesi, MES sistemlerinde kullanım
• Tıbbi izleme

Bina otomasyonu:

	mikro iklimi korumak için sıcaklığın, hava akışının, insanların varlığının ve ekipmanın kontrolünün izlenmesi;
	aydınlatma kontrolü;
	enerji yönetimi;
	gaz, su, elektrik vb. için apartman sayaçlarının okumalarının toplanması;
	güvenlik ve yangın alarmı;
	bina ve yapıların taşıyıcı yapılarının durumunun izlenmesi.

Endüstriyel Otomasyon:

	endüstriyel ekipmanın uzaktan kontrolü ve teşhisi;
	Bakım mevcut duruma göre ekipman (güvenilirlik marjı tahmini);
	izleme üretim süreçleri;

Nesnelerin İnterneti (IoT) teknolojisinin kurumsal versiyonu günümüzde endüstride aktif olarak kullanılmaktadır. Kurumsal Nesnelerin İnterneti (EIoT), işletmelere makine ve ekipmanı kontrol etmenin yeni yollarını sağlamak için kablosuz sensör ağları ve kontrolleri kullanır. Kablolu bir güç kaynağına bağlanmadan küçük bir pille çalışan kablosuz sensörler, endüstriyel ortamlarda önceki nesil kontrollerin tamamen erişemeyeceği yerlere yerleştirilebilir.

EIoT, en katı uygulama gereksinimlerini karşılamak için sistemlerin ve ekipmanların güvenilirliğini, güvenliğini ve birlikte çalışabilirliğini geliştirmiştir. kablosuz teknolojiler Bu yön sadece endüstride değil, sağlık, finansal hizmetler vb. özellikler ve bu yeni teknolojinin tasarım öğeleri, daha az kritik tüketici veya ticari uygulamalar için tasarlanmış geleneksel cihazların benzer IoT teknolojilerinden çok daha üstündür.

EIoT sorunları

EIoT özellikli sensörler ve kontroller, endüstriyel bir ortamda neredeyse her yerde çalışabilir, ancak her endüstriyel ekipman kablosuz kullanım için ideal olmadığı için şimdiye kadar daha çok şans meselesi olmuştur. Bunun nedeni, bir IoT dağıtımında birbiriyle ilişkili ancak görünüşte çelişkili iki öğenin olmasıdır:

1. Düşük güç tüketimi ile kısa menzilli teknoloji ile ilişkili sensörler ve kontroller kullanılarak kurulan cihazların kablosuz ağı.
2. Halihazırda daha uzak bir mesafeden diğer ekipmanlarla, kontrolörlerle ve ağın parçalarıyla etkileşime giren IoT sensörlerinden oluşan bir ağ.

Pirinç. 1. Kuruluş için şehir merkezlerinden ve geleneksel telekomünikasyon hizmetlerinden uzakta bulunan uygulamalar küresel ağ LoRa gibi enerji tasarruflu bir iletişim protokolünden faydalanabilir

Endüstriyel bir ortamda genellikle en önemli engel uzun mesafelerde güvenilir iletişimin imkansızlığıdır. Bu sorunun basit bir nedeni vardır: kablolu kablo hatları üzerinden veya kuleler aracılığıyla sinyal iletimi kullanılarak gerçekleştirilen telekomünikasyon. hücresel iletişim, endüstriyel ekipman konumlarında her zaman mevcut değildir. Ek olarak, bir iletişim oturumunda sensörlerden yalnızca birkaç veri paketi iletmek için hücresel hizmetleri kullanmanın maliyeti, hem ekonomik açıdan hem de tamamen teknik hususlar açısından pek mantıklı değildir. Ek olarak, çoğu zaman sensörlerin ve iletişim cihazlarının güç kaynağı sorunu vardır ve bu, ekipmanın veya altyapının doğrudan endüstriyel ağdan beslenmediği uzak yerlerde organize edilmesi çok zordur.

Yerleşim yerlerinde geniş hücresel iletişim kapsamına rağmen, bazı yerlerde kablosuz iletişim düzenlemek için güvenilir bir hizmet yoktur. Bu, kırsal alanlarda ve yalıtılmış petrol ve gaz ekipmanı veya boru hattı taşımacılığı, su temini ve atık su sistemleri (Şekil 1) gibi endüstriyel ekipmanların uzak konumlarında yaygın bir sorundur (Şekil 1), vb. cihazların düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol eden personel. Bazen bir mühendisin ekipmana ulaşması ve onu incelemesi tüm gününü, hatta birkaç gününü alır. Bu tür uzak bölgelerde çalışmaya istekli uzmanlar bulmak genellikle zor ve kolaydır. Sınırlı iletişim kapsamı nedeniyle, uzak bölgelerde EIoT özellikli sensörler ve kontroller oldukça nadir olduğundan, düşük güçlü geniş alan ağları (LPWAN) burada imdada yetişir.

BLE ve LPWAN

EIoT sistemlerinde en yaygın olarak kullanılan kısa menzilli kablosuz teknoloji, Bluetooth Düşük Enerji - BLE'dir (Bluetooth düşük enerji, Bluetooth Smart olarak da bilinir). BLE'nin EIoT için yüksek popülaritesinin ana nedeni, sensörlerin ve kontrollerin çok düşük pil tüketimi ile uzun süre çalışmasına izin veren enerji verimliliğidir. BLE, uyku döngülerini, bekleme ve aktif döngüleri yönetir. BLE, RF sinyalinin gücü nedeniyle de yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu teknoloji, yüksek frekanslı gürültü seviyelerinin arttığı zorlu ortamlarda bile etkili bir şekilde çalışmasına olanak tanır. dijital sinyaller bilgisayar ekipmanından ve hatta radyo dalgalarının yayılmasına fiziksel engellerin varlığında bile. Ancak, bildiğiniz gibi, tüm bu faktörler endüstriyel ortama aşinadır.

EIoT'nin uygulanmasına yönelik projelerde, kısa mesafeli iletişimin düzenlenmesi için temel oluşturan BLE teknolojisidir. Ayrıca, hem halihazırda faaliyette olan hem de halen tasarlanmakta olan endüstriyel ekipman komplekslerinde kullanılabilir. Ancak, BLE özellikli cihazlardan oluşan böyle bir ağ, talimatları almak ve daha uzun mesafelerde veri aktarmak için bir yola ihtiyaç duyar. Çift yönlü Wi-Fi veya hücresel sinyallere izin veren geleneksel bir telekomünikasyon altyapısına güvenmek, bu sensör ve kontrol ağlarının uygulanmasını sınırlayan bariyer nedeniyle mümkün değildir. BLE'yi LoRa teknolojisinin ultra menzili ve enerji verimliliği ile birleştiren şirketler, telekomünikasyon altyapısının ve güç altyapısının bulunmadığı yerlerde EIoT'yi konuşlandırabildiler ve bu da İnternet'in uygulama coğrafyasını genişletti. şeyler teknolojisi.

Pirinç. 2. Sensörler önce LoRa istemcisine ve ardından LoRa ağ geçidi aracılığıyla bağlanır

LoRa WAN protokolü genellikle LPWAN'dır çünkü pil değiştirmeden yıllarca uzun mesafelerde güvenli çift yönlü veri iletimi ve IoT ağları ile iletişim sağlar. LoRa teknolojisini kullanırken yaklaşık 16 km mesafeye kadar sinyal gönderip almak mümkün oluyor ve gerekirse tekrarlayıcılar (tekrarlayıcılar) bu mesafeyi yüzlerce kilometreye kadar çıkarabiliyor. Şek. Şekil 2, LoRa'nın nasıl çalıştığını göstermektedir. IoT uygulamaları için, LoRa'nın ekonomik özellikleri ve yetenekleri nedeniyle birçok avantajı vardır:

• LoRa, BLE gibi ultra düşük güç teknolojisi olduğundan, pille çalışan IoT cihaz ağlarında çalışabilir ve sık bakım gerektirmeden uzun pil ömrü sağlayabilir.
• LoRa düğümleri ucuzdur ve şirketlerin hücresel sistemler üzerinden veri aktarım maliyetini azaltmasına ve ayrıca fiber optik veya bakır kabloların kurulumunu ortadan kaldırmasına olanak tanır. Bu, uzak konumdaki sensörleri ve ekipmanı birbirine bağlamanın önündeki büyük bir mali engeli ortadan kaldırır.
• LoRa teknolojisi, karmaşık endüstriyel ortamlar da dahil olmak üzere iç mekan ağ cihazlarıyla da iyi çalışır.
• LoRa, milyonlarca düğümü destekleyerek yüksek düzeyde ölçeklenebilir ve birlikte çalışabilir ve genel ve özel veri ağlarına ve çift yönlü iletişim sistemlerine bağlanabilir.

Yani diğer LPWAN teknolojileri uzun vadede IoT çözümlerinin uygulanmasında sadece iletişim menzili sorununu çözebilirken, LoRa teknolojisi bunun için çift yönlü iletişim, anti-jamming ve yüksek bilgi içeriği sunuyor.

LoRa'nın da önemli bir dezavantajı var - düşük verim. Bu, akış verileri gerektiren uygulamalar için uygun değildir. Ancak bu sınırlama, zaman zaman yalnızca küçük veri paketlerinin iletildiği çok çeşitli IoT uygulamalarında kullanılmasını engellemez.

Etkileşim

Pirinç. 3. Laird'den LoRa ve Bluetooth kablosuz ağ protokolleri için iletişim yetenekleri içeren RM1xx modülü

LoRa'nın potansiyeli, BLE gibi bir teknoloji ile birleştirildiğinde iki katına çıkar. Birlikte, EIoT ağlarının yeteneklerini artıran kısa ve uzun menzilli iletişim için bir dizi ultra düşük güçlü kablosuz yetenek sağlarlar. Örneğin, kentsel alanların merkezi kısmı, artık geleneksel telekomünikasyon altyapılarından bağımsız olan BLE sensör ağlarının temelini oluşturan yalnızca birkaç LoRaWAN ağ geçidi ile kapsanabilir. Böylece, LoRa ve BLE'nin simbiyozu, Nesnelerin İnterneti'nin yaygın olarak uygulanmasının önünde engelleri olan hem mega şehirlerde hem de küçük şehirlerde IoT'nin genişlemesinin önündeki bir dizi engeli ortadan kaldırır. Bununla birlikte, LoRA ve BLE kombinasyonundan en çok yararlananlar, artık kelimenin tam anlamıyla herhangi bir kısıtlama olmadan kurulabilen kablosuz sensörler, kontroller ve diğer ekipmanlardır (Şekil 3). Bu, BLE'nin özel bir değeridir. BLE ayrıca bu cihazların, örneğin bu durumda uzak kablosuz ekranlar olarak kullanılan akıllı telefonlardan veya tabletlerden kontrol edilen entegre, kısa menzilli bir ağda birlikte çalışmasına izin verir. Bu pakette, BLE'nin mobil özelliklerine dayanan LoRa teknolojisi, uzun mesafelerde veri gönderip alabilen bir tür radyo aktarma istasyonu görevi görür. Ayrıca, bu mesafeler sinyal iletimi için basit ağ geçitleri ile artırılabilir.

LoRa ve BLE eşleştirmesinin, EIoT ağlarının tamamen farklı bir teknik seviyeye ulaşmasını ve genişlemelerini artırmasını nasıl sağladığını gösteren birçok iyi örnek zaten var.

Kablosuz algılayıcı ağ teknolojilerinin avantajları, dağıtılmış bilgi toplama, analiz etme ve iletme ile ilgili çeşitli uygulamalı sorunları çözmek için etkili bir şekilde kullanılabilir.

Bina otomasyonu

Bazı bina otomasyonu uygulamalarında, geleneksel kablolu iletişim sistemlerinin kullanımı ekonomik nedenlerle mümkün değildir.

Örneğin, faaliyette olan bir binada yeni bir sistemin devreye alınması veya mevcut bir sistemin genişletilmesi gerekmektedir. Bu durumda kablosuz çözümlerin kullanılması en kabul edilebilir seçenek çünkü. Ek yok montaj işi binanın iç dekorasyonunun ihlali ile, çalışanlara veya bina sakinlerine vb. neredeyse hiçbir rahatsızlık verilmez. Sonuç olarak, sistemi uygulama maliyeti önemli ölçüde azalır.

Başka bir örnek, tasarım ve inşaat aşamasında sensörlerin tam olarak yerlerinin belirlenmesinin mümkün olmadığı açık plan ofis binaları olabilir. Aynı zamanda, binanın işletimi sırasında ofislerin düzeni birçok kez değişebilir, bu nedenle, sistemin yeniden yapılandırılması için harcanan zaman ve maliyet, kablosuz çözümler kullanılarak elde edilebilecek şekilde minimum düzeyde olmalıdır.

Ayrıca kablosuz sensör ağlarına dayalı sistemlere aşağıdaki örnekler verilebilir:

• mikro iklimi korumak için sıcaklığın, hava akışının, insanların varlığının izlenmesi ve ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme ekipmanlarının kontrolü;
• aydınlatma kontrolü;
• enerji yönetimi;
• gaz, su, elektrik vb. için apartman sayaçlarından okumaların toplanması;
• bina ve yapıların taşıyıcı yapılarının durumunun izlenmesi.

endüstriyel Otomasyon

Şimdiye kadar, endüstriyel otomasyon alanında kablosuz iletişimin yaygın kullanımı, zorlu endüstriyel ortamlarda kablolu bağlantılara kıyasla radyo bağlantılarının zayıf güvenilirliği nedeniyle kısıtlanmıştı, ancak kablosuz sensör ağları durumu önemli ölçüde değiştiriyor çünkü. doğası gereği çeşitli bozulma türlerine karşı dirençlidir (örneğin, düğümde fiziksel hasar, girişimin görünümü, değişen engeller, vb.). Ayrıca, bazı koşullar altında, bir kablosuz sensör ağı, kablolu bir iletişim sisteminden bile daha fazla güvenilirlik sağlayabilir.

Kablosuz sensör ağlarına dayalı çözümler, endüstrinin gereksinimlerini tam olarak karşılar:

• hata toleransı;
• ölçeklenebilirlik;
• çalışma koşullarına uyum;
• enerji verimliliği;
• uygulanan görevin özelliklerini dikkate alarak;
• ekonomik karlılık

Kablosuz algılayıcı ağ teknolojileri aşağıdaki endüstriyel otomasyon görevlerinde kullanılabilir:

• endüstriyel ekipmanın uzaktan kontrolü ve teşhisi;
• ekipmanın mevcut duruma göre bakımı (güvenlik marjının tahmini);
• üretim süreçlerinin izlenmesi;
• araştırma ve test için telemetri.

Diğer uygulamalar

Kablosuz algılayıcı ağların geleneksel kablolu ve kablosuz algılayıcı ağlardan benzersiz özellikleri ve farklılıkları kablosuz sistemler veri iletimi, uygulamalarını çok çeşitli alanlarda etkili kılar. Örneğin:

• güvenlik ve savunma:
  • insanların ve ekipmanın hareketi üzerinde kontrol;
  • operasyonel iletişim ve istihbarat araçları;
  • çevre kontrolü ve uzaktan izleme;
  • kurtarma operasyonlarında yardım;
  • mülk ve değerli eşyaların izlenmesi;
  • güvenlik ve yangın alarmı;
• çevresel izleme:
  • kirlilik izleme;
  • Tarım;
• sağlık hizmeti:
  • hastaların fizyolojik durumunun izlenmesi;
  • sağlık personelinin yer kontrolü ve bildirimi.