Сенсорная сеть на основе технологии IEEE 802.15.4

Сенсорная сеть – беспроводная самоорганизующаяся сеть, состоящая из территориально распределенных автономных устройств (рисунок 1) и подключенных к ним датчиков (рисунок 2) для мониторинга физических и экологических условий, например, температуры, звука, вибрации, давление, движение и т.д.

           Рисунок 1                                                       Рисунок 2

Каждый узел в сети оснащен радио трансивером или другим устройством беспроводной связи, небольшим микроконтроллером и источником энергии. Размеры сенсоров могут варьироваться и изменятся от размера коробки для обуви до размеров пылинки. Стоимость сенсоров, также переменная — от сотни до нескольких долларов в зависимости от вычислительной мощности, количества и типа датчиков. Сенсоры ограничены по ресурсам, таким как: запас энергии, память, вычислительная мощность и скорость передачи данных. Можно выделить следующие основные типы датчиков для сенсоров:

• Акселерометр (измерение ускорений)
• Рассеянного света
• Барометрического давления
• Магнитного поля
• Влажности
• Температуры
• Вибрации
• Биомедицинские (давление, пульс, сердцебиение, уровень сахара в крови и т.д.)

Сенсорная сеть дает возможность построить единое информационное пространство для любой организации. Ниже приведены основные возможности таких сетей:

• Снятие показаний со всевозможных датчиков
• Унификация выходных интерфейсов измерительных устройств
• Единая система мониторинга и управления
• Слежение за состоянием технических сооружений
• Слежение за протеканием технологических процессов
• Мониторинг местоположения людей, оборудования и спец. техники
• Мониторинг состояния здоровья человека

Принцип функционирования системы

На территории предприятия довольно часто используются различные измерительные приборы и датчики. К каждому из таких датчиков может быть подключен сенсор, после чего все данные передаются по беспроводной сети к центральному контролирующему устройству. В качестве такого устройства обычно выступает компьютер с установленным на нем специализированным программным обеспечением (ПО). ПО может изменяться, в процессе эксплуатации, развития предприятия, и всегда четко отвечает всем потребностям заказчика.

Существует возможность подключение измерительных приборов и датчиков к сенсору через стандартные интерфейсы I2C, RS-232.

После установки сенсоров и их предварительного программирования, сенсоры автоматически организуются в беспроводную сеть и начинают передавать данные. Сенсоры могут располагаться на расстоянии до 20 метров, чувствительность зависит от типа датчика и его антенны. Соединение сенсорной сети и ЛВС, в которой находятся компьютеры управления, осуществляется с помощью шлюза. Система управления принимает данные от сенсоров, обрабатывает, сохраняет в базе, и в случае необходимости выносит решение о каком-либо действии. События и реакция на них управляющей системой настраиваются по требованию заказчика.

В качестве примера использования можно привести противопожарную систему. При возгорании на центральный контроллер посылается сигнал тревоги. Контроллер в свою очередь включает местную систему оповещения, пожарную сигнализацию и посылает сигнал тревоги в пожарную часть.

Использование биомедицинских сенсоров позволяет вести удаленный контроль состояния здоровья работников.

В качестве дополнительного решения на базе построенной сети можно реализовать систему RTLS – систему определения местоположения в реальном времени, предназначенную для определения текущего местоположения объекта. Каждый объект, за которым производится наблюдение, помечается специальной меткой-сенсором, после этого можно наблюдать за его перемещениями на карте, а также сохранять историю перемещений для последующего анализа. Точность определения местоположения до одного метра.

Преимущества системы «Сенсорная сеть»

• Легкость в развертывании сети, нет необходимости в прокладке сигнальных проводов и питающих кабелей
• Возможность хранение показаний сенсоров за длительный период
• Возможность подключения нескольких типов датчиков к одному сенсору
• Включение существующих датчиков в беспроводную сенсорную сеть (при использовании стандартных интерфейсов), единый центр обработки показаний датчиков
• Настраиваемая реакция на изменение показаний сенсоров
• Контроль технического состояния объектов, окружающей среды и состоянием здоровья сотрудников
• Оперативное определение местоположения объекта (в случае использования системы локального позиционирования)

  Подробнее о системе «Сенсорная сеть»

 Примеры внедрений