Reti di sensori: definizione e applicazioni

Sensore Le reti forniscono alle persone sistemi integrati di monitoraggio, controllo e comunicazione wireless. L'applicazione delle reti di sensori ci aiuta a vivere in modo più sicuro ed efficiente. Le persone possono utilizzare le reti di sensori in molti ambiti diversi. Possono essere piccole come il monitoraggio di una singola casa o grandi come il rilevamento globale dei terremoti.

Che cos'è una rete di sensori?

Le reti di sensori sono costituite da piccoli dispositivi alimentati con infrastruttura di rete cablata o wireless. Registrano le varie condizioni dell'ambiente in cui si trovano. Possono essere utilizzate in alcuni impianti industriali, aziende agricole e siti ospedalieri. Le reti di sensori supportano connessioni a Internet o a reti di computer. Utilizza queste reti per caricare i dati in un sistema designato. I dati vengono poi archiviati, analizzati e utilizzati dal sistema. L'implementazione delle reti di sensori rende i computer più versatili. Le persone possono interagire con l'ambiente circostante senza barriere attraverso i computer.

Ecco il definizione di reti di sensori da Wikipedia:

Reti di sensori wireless e cablate

Le reti di sensori supportano sia le reti wireless che quelle cablate. Sensore wireless (WSN) supporta l'utilizzo di molte tecnologie per collegare i sensori. Alcune tecnologie comuni sono Bluetooth, WiFi, Near Field Communication (NFC), e cellulari. I sensori cablati sono relativamente limitati perché utilizzano principalmente i cavi Ethernet per collegarli.

Le WSN sono più facili da implementare e mantenere, consentendo una maggiore flessibilità del dispositivo rispetto ai sensori cablati. La combinazione di sensori e tecnologia wireless ha trasformato molte immaginazioni in realtà. Le reti di sensori wireless hanno sostituito le tecnologie tradizionali. È diventata la tecnologia chiave degli IoT. Con l'evoluzione della tecnologia, le WSN supportano l'uso senza modificare l'infrastruttura di rete fisica.

Come funziona una rete di sensori?

Una rete di sensori è composta da nodi sensore, nodi attuatori, gateway e client. I sensori possono raggruppare i nodi sensore per formare reti di diverse topologie. Funziona principalmente nei seguenti modi.

• I nodi sensore tracciano e inviano i dati agli altri nodi sensore.
• Quando i sensori inviano i dati raccolti al sistema, molti nodi sensore possono elaborare i dati mentre raggiungono i nodi gateway.
• I dati elaborati vengono trasmessi al nodo di gestione.
• L'utente può stabilire se i dati devono essere monitorati e dare istruzioni per raccogliere i dati presso il nodo di gestione.

Che cos'è un sensore?

Un sensore è semplicemente un nesso di nodi di rete di rilevamento. Un sensore può anche essere un dispositivo utilizzato per misurare gli input fisici dal suo ambiente. Converte anche elementi fisici in dati che un essere umano o una macchina possono interpretare. La maggior parte dei sensori sono elettronici e convertono i dati raccolti in dati elettronici. Alcuni sensori sono relativamente più semplici, come i termometri in vetro. I termometri in vetro presentano principalmente dati visivi all'utente. I sensori possono essere utilizzati per una varietà di scopi. Gli esempi includono la misurazione della temperatura e della distanza, il rilevamento del fumo, la regolazione della pressione, ecc.

Esistono due tipi principali di sensori elettronici, analogici e digitali. Un sensore analogico converte i dati biologici raccolti in un segnale analogico. D'altra parte, i sensori digitali lo convertono in una serie limitata di valori possibili. Pertanto, i sensori analogici hanno un grado di precisione maggiore rispetto ai sensori digitali.

Esistono molti tipi di sensori. Ci sono decine di tipi diversi di sensori presenti nelle nostre auto comuni. Un tecnico dell'assistenza può utilizzare un sensore di pressione degli pneumatici per capire se uno pneumatico perde o ha bisogno di più aria. Alcune auto a guida autonoma saranno dotate di sensori a ultrasuoni. I sensori a ultrasuoni sono utilizzati principalmente per misurare la distanza tra un veicolo e altri oggetti nel suo ambiente. I sistemi di sicurezza domestica rilevano il movimento di oggetti più grandi utilizzando sensori di movimento. I sensori di movimento utilizzati per la sorveglianza domestica sono chiamati anche sistemi PIR a infrarossi passivi. Questo sistema rileva la radiazione infrarossa nell'ambiente del sensore.

Applicazioni delle reti di sensori

Reti di sensori per la sicurezza domestica

Sicurezza domestica Le reti di sensori sono progettate per rilevare i visitatori non autorizzati. Di solito, possiamo scegliere diversi tipi di sensori per raccogliere i dati per il rilevamento. Può scegliere tra telecamere di sicurezza, sensori di apertura delle porte e sensori magnetici di apertura, ad esempio. Naturalmente, può anche scegliere sensori di rottura del vetro più intelligenti e acustici, rilevatori di movimento, ecc.

I dati raccolti da questi sensori vengono trasmessi a un sistema centrale. Il sistema memorizza i dati che l'utente può visualizzare. Alcuni sistemi più sofisticati possono anche analizzare i dati. Avviseranno l'utente quando saranno stati raccolti dati sufficienti sulle intrusioni. Questa applicazione della rete di sensori è estremamente importante per la sicurezza domestica.

Monitoraggio ambientale

Con le reti di sensori si possono raccogliere più dati rispetto ai metodi di monitoraggio ambientale tradizionali. I metodi di monitoraggio tradizionali si basano sulla raccolta manuale. I ricercatori si recano sul campo per raccogliere i campioni e li riportano in laboratorio per l'analisi e la registrazione dei risultati. Questo metodo di raccolta è ad alta intensità di lavoro e richiede più tempo. Di conseguenza, i metodi di monitoraggio tradizionali non generano una quantità significativa di dati.

Le reti di sensori sono un approccio automatizzato e scalabile. È possibile posizionare molti sensori in punti diversi di un'area per raccogliere automaticamente i dati ambientali. Questi dati includono la velocità del vento, la temperatura dell'acqua e la temperatura dell'aria. I dati ambientali raccolti vengono trasmessi automaticamente a un server centrale per l'elaborazione.

Le boe che utilizzano sensori si possono vedere nella regione dei Grandi Laghi degli Stati Uniti. Queste boe utilizzano sensori per raccogliere dati ambientali come l'altezza delle onde, la temperatura dell'aria e la velocità del vento. La maggior parte di queste boe appartiene a gruppi di ricerca, ma alcune sono di proprietà privata. Inviano i dati ambientali raccolti allo stesso server per l'archiviazione e l'elaborazione in modo unificato.

I dati raccolti dai sensori sul Boe dei Grandi Laghi sono essenzialmente condivisi pubblicamente sul web. Può visualizzare le informazioni che desidera visitando il Great Lakes Buoy Portal. Alcune boe sul Lago Erie consentono persino di inviare messaggi di testo. Le boe le risponderanno automaticamente con i dati ambientali più recenti.

Sorveglianza comunale

Creazione di una rete di sorveglianza le telecamere possono aiutare a ridurre l'incidenza della criminalità. Il crimine può accadere ovunque in città. La polizia non può raggiungere subito la scena del crimine mentre riceve un rapporto. Pertanto, stabilire una rete di telecamere di sorveglianza in una città è uno dei modi efficaci per accelerare la polizia nella risoluzione dei crimini. Tutte le telecamere di sorveglianza della città sono collegate allo stesso sistema. I dipartimenti di polizia possono visualizzare la sorveglianza dei luoghi segnalati attraverso il sistema. E poi possono cercare informazioni sui criminali. Le informazioni raccolte aiutano la polizia a catturare i criminali più velocemente.

La città di Chicago, nell'Illinois, gestisce un'ampia rete di telecamere di sorveglianza. La rete è composta da oltre 30.000 telecamere di sicurezza. Altre telecamere sono disponibili sugli agenti di polizia, sulle imbarcazioni e sui veicoli di comando.

Alcune telecamere di sicurezza sono dotate di altri accessori. Questi accessori conferiscono loro ulteriori funzionalità. Alcune telecamere per strade e autostrade di Chicago sono dotate di lettori automatici di targhe. Quando un veicolo passa, la tecnologia scatta automaticamente una foto della sua targa. Poi, converte la foto in testo da caricare nel database. Successivamente, il database traccia ogni targa. La polizia può utilizzare il database per sapere dove si trova il veicolo, se si tratta di un veicolo scomparso e se il conducente è un sospetto a piede libero.

L'applicazione della rete di rilevatori di spari ha anche ridotto l'incidenza della violenza da arma da fuoco a Chicago. La rete utilizza sensori acustici e a infrarossi per rilevare la fonte degli spari. Triangolano la posizione degli spari per determinarne l'esatta ubicazione. Poiché la città può essere più silenziosa di notte che di giorno, il suono degli spari viaggia più lontano. I dati raccolti e trasmessi da questi sensori forniscono una posizione più precisa rispetto a quella riportata in una chiamata al 911.

Rilevamento dei terremoti

Implementazione reti di sensori sismici ha portato un approccio più scientifico alla rilevazione dei terremoti. Queste stazioni sismiche costituiscono una vasta rete di stazioni sismiche. Ci sono oltre 150 stazioni sismiche in tutto il mondo. Ogni stazione sismica sarà appositamente dotata di sensori sismici e geofisici. La stazione sismica consente agli scienziati di visualizzare i propri dati in tempo reale tramite Internet. Permette agli scienziati di capire meglio cosa potrebbe accadere in tutto il mondo nella crosta terrestre.

La rete di sensori globale cattura terremoti di alto livello in molti Paesi. La rete di sensori regionali è abbastanza densa, quindi le persone possono facilmente catturare terremoti di basso livello. Con i dati provenienti da migliaia di sensori in tutto il mondo, i computer possono determinare i terremoti. Il sistema può determinare quando il terremoto è in arrivo e quanto è forte. Viene anche inviato un avviso al luogo in cui sta per verificarsi il terremoto. Anche se pochi secondi di preavviso possono sembrare insignificanti, possono salvare molte altre vite. Quando le persone ricevono l'avviso, rallentano immediatamente i treni in movimento e chiudono le valvole del gas. Le cose che le persone possono fare in quei pochi secondi possono salvare delle vite.

Credo che abbia una comprensione preliminare delle reti di sensori con il contenuto di cui sopra. Sono ampiamente utilizzate nel monitoraggio ambientale, nella sorveglianza municipale e nel rilevamento dei terremoti. L'applicazione delle reti di sensori rende possibili molti compiti di automazione.

Domande frequenti sulle reti di sensori

1. Cosa sono le reti di sensori e come funzionano?

   Le reti di sensori sono reti di piccoli sensori a basso costo che raccolgono dati su un ambiente fisico e comunicano in modalità wireless con un nodo centrale o una stazione base. Raccolgono e trasmettono i dati dai singoli sensori a una posizione centrale per l'elaborazione e l'analisi.

2. Quali sono i diversi tipi di sensori utilizzati nelle reti di sensori?

   I diversi tipi di sensori utilizzati nelle reti di sensori includono sensori di temperatura, umidità, pressione, movimento e luce, tra gli altri.

3. Quali sono i diversi protocolli di comunicazione utilizzati nelle reti di sensori?

   I diversi protocolli di comunicazione utilizzati nelle reti di sensori includono Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi e LoRaWAN, tra gli altri.

4. In che modo le reti di sensori gestiscono la gestione e l'elaborazione dei dati?

   Le reti di sensori gestiscono la gestione e l'elaborazione dei dati attraverso l'elaborazione locale su singoli sensori e l'elaborazione centralizzata su una stazione base o un server cloud.

5. In che modo le reti di sensori gestiscono la gestione dell'alimentazione per il funzionamento a lungo termine?

   Le reti di sensori gestiscono la gestione dell'alimentazione per il funzionamento a lungo termine tramite sensori a bassa potenza, raccolta di energia e modalità di sospensione.

6. Quali sono le differenze tra reti di sensori cablate e wireless?

   Le reti di sensori cablate utilizzano connessioni fisiche per trasmettere dati, mentre le reti di sensori wireless utilizzano protocolli di comunicazione wireless per trasmettere dati.

7. In che modo le reti di sensori gestiscono la comunicazione e il trasferimento dei dati senza una connessione di rete stabile?

   Le reti di sensori gestiscono la comunicazione e il trasferimento dei dati senza una connessione di rete stabile attraverso la rete mesh, che consente ai singoli sensori di comunicare tra loro e trasmettere i dati a una stazione base.

8. In che modo le reti di sensori possono essere integrate con altri sistemi di monitoraggio e controllo?

   Le reti di sensori possono essere integrate con altri sistemi di monitoraggio e controllo utilizzando API e protocolli, consentendo lo scambio di dati e l'interoperabilità.

9. Come si possono utilizzare le reti di sensori per la manutenzione predittiva e il monitoraggio delle condizioni?

   Le reti di sensori possono essere utilizzate per la manutenzione predittiva e il monitoraggio delle condizioni raccogliendo e analizzando i dati sulle prestazioni delle apparecchiature e identificando potenziali problemi prima che diventino seri.