WSN(무선 센서 네트워크)이란 무엇입니까?

최근 몇 년 동안 전 세계적으로 더 많은 사람들이 무선을 사용하고 있습니다. 센서 네트워크. WSN의 효과적인 설계는 주요 연구 사이트에서 연구 영역이 되고 있습니다. 이 백서에서는 무선 센서 네트워크의 정의와 관련 응용 프로그램에 대해 설명합니다.

무선 센서 네트워크란 무엇입니까?

무선 센서 네트워크(WSN)는 자가 구성 무선 네트워크로 정의할 수 있습니다. 그리고 추가 인프라가 필요하지 않습니다. 물리적 또는 기타 환경 조건을 관찰하도록 설계되었습니다. 압력, 운동, 온도, 소리 및 진동과 같은. 또한 이 데이터 또는 정보를 네트워크를 통해 수신기에 직접 연결합니다. 이 수신기는 종종 정보를 관찰하고 분석하기 위한 기본 위치로 간주됩니다.

사용자와 네트워크 간의 인터페이스는 기지국 또는 수신기로 구성되는 것 같습니다. 이 시점에서 사람들은 이 인터페이스에 쿼리를 삽입하고 수신자가 결과를 수집할 수 있습니다. 그런 다음 네트워크에서 필요한 정보를 검색할 수 있습니다.

무선 센서 네트워크에는 수천 개의 센서 노드가 있습니다. 이러한 노드를 사용하여 서로 통신할 수 있습니다. 무선 신호. 무선 센서 노드에는 강력한 구성 요소도 장착되어 있습니다. 이러한 구성 요소는 감지, 무선 트랜시버, 컴퓨팅 장치 및 전원 공급 장치입니다.

무선 센서 노드는 본질적으로 리소스가 제한되어 있습니다. 이러한 노드는 처리 속도, 저장 용량 및 통신 대역폭이 제한되어 있습니다.

그들은 해당 지역에 센서 노드를 배치합니다. 그런 다음 적절한 네트워크 인프라 구성을 담당합니다. 그런 다음 이들과의 다중 홉 통신이 이루어집니다. 온보드 센서는 사용자가 관심 있는 데이터에 대한 정보를 수집하기 시작합니다. 무선 센서 네트워크 장치는 제어 스테이션에서 보낸 쿼리에 대한 응답을 처리합니다. 쿼리를 받으면 즉시 특정 명령을 실행하거나 센싱 샘플을 사용자에게 제공합니다.

센서 노드는 일반적으로 연속 또는 이벤트 기반 방식으로 작동합니다. GPS LPS 로컬 포지셔닝 알고리즘은 특정 위치 및 포지셔닝 정보를 얻을 수 있습니다.

무선 센서 장치에는 일반적으로 효율적인 액추에이터가 장착되어 있습니다. 이러한 액추에이터는 특정 조건에서 "작동"하도록 설계되었습니다. 이러한 네트워크는 종종 무선 네트워크라고 합니다. 센서 및 액추에이터 네트워크.

무선 센서는 기존의 독립형 센서 및 컨트롤러보다 더 많은 이점을 제공합니다. WSN은 사이트별로 다르며 프로덕션 사이트 근처에 배치할 수 있습니다. 또한 사용자가 관심 있는 변수를 추적하도록 네트워크 노드를 사용자 정의할 수 있습니다. 사용자는 또한 많은 노드를 사용하여 단위 면적당 센서 및 컨트롤러의 수를 늘릴 수 있습니다. 무선 센서 네트워크를 사용하면 사용자가 배치된 센서 수와 네트워크 비용을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

무선 센서 네트워크의 유형

무선 센서 네트워크는 사용 환경에 따라 여러 가지 유형으로 분류됩니다. 사람들은 이러한 네트워크를 지상, 지하, 수중 등에 배치할 수 있습니다. WSN 유형에는 다음이 포함됩니다.

• 지상 무선 센서 네트워크
• 지하 무선 센서 네트워크
• 수중 무선 센서 네트워크
• 멀티미디어 무선 센서 네트워크
• 모바일 무선 센서 네트워크

지상파 무선 센서 네트워크

지상 무선 센서 네트워크는 기지국과 통신하도록 설계되었습니다. 무선 센서는 수천 개의 WSN 노드에 대해 구조화(임시) 또는 비구조화(사전 계획) 모드로 배치됩니다. 구조화되지 않은 배치에서 센서 노드는 설정된 평면에서 떨어진 대상 영역에 무작위로 분포됩니다. 생략, 구조화 모드는 최적 배치, 그리드 배치, 2D 및 3D 배치 모델을 고려합니다.

지상 무선 센서 네트워크에는 태양 전지가 장착되어 있습니다. 배터리는 보조 에너지원으로만 사용되며 네트워크 배터리 자체의 전력은 제한됩니다. WSN은 몇 가지 작업을 통해 에너지 절약을 달성합니다. 낮은 듀티 사이클, 최적화된 라우팅, 최소화된 대기 시간 등

지하 무선 센서 네트워크

지하 무선 센서 네트워크는 지상 무선 센서 네트워크보다 비용이 많이 듭니다. 사용자는 이 WSN을 사용하기 전에 배포, 유지 관리 및 장비 비용을 고려해야 합니다. 지하 무선 센서 네트워크에는 지하 상태를 추적할 수 있는 여러 센서 노드가 있습니다. 이러한 지하 센서 노드는 일반적으로 숨겨져 있습니다. 나머지 노드는 지면 위에 있습니다. 특수 센서 노드를 통해 기지국으로 데이터를 전송합니다.

지하 무선 센서 네트워크는 몇 가지 문제에 직면해 있습니다. 지하에 배치된 지하 무선 센서 네트워크를 사람이 충전하기는 어렵습니다. 배터리가 장착된 센서 노드도 에너지에 쉽게 접근할 수 없습니다. 둘째, 지하 환경도 통신 신호를 상당히 약하게 만듭니다. 이러한 환경에서는 사람이 무선 통신을 사용하기 어렵습니다.

수중 무선 센서 네트워크

관련 연구에 따르면 지구 면적의 70% 이상이 해양 자원에 속합니다. 수중 무선 센서 네트워크는 수중에서 많은 센서 노드와 차량으로 구성됩니다. 이러한 수중 장치 및 차량은 배치된 센서 노드에서 데이터를 수집합니다.

수중 환경은 무선 통신을 큰 도전으로 만듭니다. 수중 환경은 전파 지연, 대역폭 및 센서 오류가 발생하기 쉽습니다. 하나는 또한 WSN에 에너지 문제로 인해 재충전하거나 교체할 수 없는 제한된 배터리를 장착합니다.

멀티미디어 무선 센서 네트워크

멀티미디어 무선 센서 네트워크를 통해 사람들은 멀티미디어 이벤트를 추적하고 추적할 수 있습니다. 예를 들어 일부 비디오, 이미징 및 오디오입니다. 네트워크 센서 노드에는 주로 카메라와 마이크가 장착되어 있습니다. 이러한 센싱 노드는 인터넷을 통해 연결됩니다. 사용자에게 데이터 검색, 데이터 압축 및 상관 관계 기능을 제공합니다.

멀티미디어 WSN에는 많은 문제가 있습니다. 예를 들어, 높은 대역폭, 높은 에너지 소비, 어려운 처리 및 압축 기술. 또한 콘텐츠를 제대로 전달하려면 멀티미디어가 고대역폭에 있어야 합니다.

모바일 무선 센서 네트워크

모바일 무선 센서 네트워크는 자유롭게 이동할 수 있는 센서 노드로 구성됩니다. 이러한 노드는 물리적 환경과 상호 작용하고 감지 및 통신을 계산할 수 있습니다. 모바일 무선 센서 네트워크는 정적 센서보다 다재다능합니다. 더 많은 장점도 있습니다. 모바일 WSN은 우수한 채널 용량, 더 나은 에너지 효율성 등을 가지고 있습니다.

무선 센서 네트워크 애플리케이션

WSN의 다양한 응용 분야는 전 세계적으로 널리 사용되고 있습니다. 무선 센서 네트워크 응용 프로그램의 특성에 따라 다섯 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 그것들은 다음과 같습니다:

• 군대
• 건강
• 환경
• 동물과 식물
• 산업

군사용 애플리케이션

군사 부문은 대부분 센서 네트워크 연구의 원동력으로 간주됩니다. 이 필드는 또한 WSN을 사용하는 인간 활동의 첫 번째 영역입니다. 센서 기술이 발전함에 따라 광범위한 작업을 지원할 수 있습니다. WSN 군사 응용 프로그램은 주로 전장 감시, 전투 감시 및 침입자 탐지입니다.

센서는 화학적, 생물학적 및 방사선학적으로 구성된 물질을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 그리고 유독성 산업 물질(TIM). 침입을 감지하려면 여러 유형의 WSN을 사용해야 합니다. 적외선, 광전자, 레이저 및 진동 센서와 같은. 그 중 WSN의 노드는 RADAR, LIDAR, LADAR 및 초음파 센서를 사용하여 대상 물체까지의 거리를 감지합니다. 여기서 RADAR는 무선 탐지 및 거리 측정을 의미하고 LIDAR는 빛 탐지 및 거리 측정을 의미합니다. 그리고 LADAR는 레이저 탐지 및 범위 지정입니다. LADAR 및 적외선 센서는 빠른 이미징에도 도움이 됩니다.

적군이 사용할 수 있는 경로 근처의 전장에 센서 노드를 배치하는 것은 효과적인 WSN 애플리케이션 중 하나입니다. 전장의 WSN은 지속적인 수동 참석 및 유지 관리 없이 작업할 수 있으며 위치를 보낼 수 있습니다. 전장에는 변수가 많다는 사실을 알고 계셔야 합니다. 따라서 센서 노드의 커버리지와 에너지 소비는 여기에서 중요한 역할을 합니다.

건강 애플리케이션

무선 센서 네트워크는 건강 분야에서 첨단 의료 및 웨어러블 장치를 사용합니다. 의료용 센서 환자 추적 의료 시설, 병원 또는 가정에서. 동시에 웨어러블 장치는 이러한 환자의 생체 신호를 실시간으로 추적합니다. 의료용 센서와 웨어러블 기기의 조합은 많은 이점을 제공합니다. 이를 통해 의사는 환자의 건강 상태를 원격으로 추적할 수 있습니다. 환자의 치료비를 획기적으로 줄여줍니다.

대표적인 예가 실시간 심전도(ECG)입니다. ECG에서 사용하는 실시간 센서는 환자에게 개인화된 의료 지원을 제공합니다. 또한 실시간 센서를 통해 의사는 환자의 혈당 수치 및 기타 진단을 추적할 수 있습니다.

환경 애플리케이션

WSN을 사용하여 특정 지역의 환경 조건을 지속적으로 모니터링합니다. WSN은 또한 환경 응용 프로그램을 개선하는 데 도움이 됩니다. 네트워크는 위험한 공기 매개 질병을 통해 사람들의 건강을 해치는 것을 방지할 수 있습니다. 보다 일반적인 WSN 환경 응용 프로그램은 수질 모니터링 및 공기 모니터링입니다.

수질 모니터링을 위한 무선 센서 네트워크

사람들은 PipeSense의 사이버-물리 시스템을 사용하여 신선한 식수의 품질을 평가할 수 있습니다. 시스템은 RFID 기반 WSN을 사용합니다. 수질 모니터링을 위한 파이프라인 내. 네트워크는 물 수요나 수질에 대한 다양한 정보 제공을 지원합니다. 약점이나 파이프 누수와 같은 일부 유지보수 정보도 볼 수 있습니다. 파이프라인은 RFID 센서를 처리하여 시스템에서 정보를 수집하고 지정된 데이터 서비스로 보냅니다. 그런 다음 알고리즘은 이 정보를 사용하여 의사 결정 지원을 제공합니다.

에어 모니터링

사람들은 무선 센서 네트워크를 사용하여 적군이 점유하고 있는 공기질 영역을 추적할 수 있습니다. WSN-AQMS는 공기 모니터링 애플리케이션의 전형적인 예입니다. 이 시스템은 가스 센서를 Libelium waspmotes와 결합합니다. 이 둘의 조합은 오존, CO 및 NO2와 같은 가스에 대한 공기 품질 매개변수를 측정할 수 있습니다.

식물 및 동물 응용

WSN은 온실 모니터링 및 운영 개선에 적용될 수 있습니다. 농부는 AEMS라는 시스템을 사용하여 환경 매개변수를 수집할 수 있습니다. 이 시스템은 CCTV 카메라와 함께 WSN 센서를 사용합니다. 농부는 온실 안팎에서 작물 성장 데이터를 수집하고 추적할 수 있습니다. 주로 환경 매개변수를 수집합니다. 온도, 광도, 습도, 기압, 강우량 등

사람들은 이 시스템을 통해 온실에서 작물의 성장을 추적할 수 있습니다. 동시에 사람들은 특정 환경 요인을 변경하여 수확량을 늘리거나 작물 품질을 개선하는 데 사용할 수도 있습니다.

산업용 애플리케이션

다양한 산업 응용 분야에서 WSN을 적용하면 많은 문제가 해결됩니다. 많은 물류 시스템은 다양한 환경 매개변수를 실시간으로 모니터링하기 위해 WSN을 사용할 것입니다. 작업자가 패키지를 더 잘 처리하는 데 도움이 됩니다. WSN 기반 시스템 구축으로 기업은 다양한 운송 경로의 운송 상황을 추적할 수 있습니다. 예를 들어 움직이는 트럭 컨테이너 내부의 온도와 습도입니다. 연구 결과는 물류에서 WSN을 사용하면 더 나은 감독을 제공하여 품질을 향상시킨다는 것을 보여줍니다. 또한 운송 중 손실을 줄임으로써 비용 절감에도 도움이 됩니다.

콜드체인 물류에 WSN을 적용하면 모니터링 및 관리를 개선할 수 있습니다. WSN은 다양한 환경 매개변수를 실시간으로 추적할 수 있습니다. 콜드 체인 물류 요구 사항을 충족하는 정확한 데이터를 기업에 제공할 수 있습니다.

무선 센서 네트워크에는 더 많은 잠재적 응용 분야가 있습니다.

• 사물 인터넷
• 자동화 및 스마트 홈
• 비디오 감시
• 트래픽 모니터링
• 의료 기기 모니터링

무선 센서 네트워크가 특별한 기능을 가지고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 무선 센서 네트워크는 인간 활동의 모든 영역에서 상당한 이점을 제공합니다. 기술이 계속 발전함에 따라 WSN 애플리케이션의 범위가 확장될 것으로 예상됩니다.

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무선 센서 네트워크 FAQ 정보

1. 무선 센서 네트워크는 무엇이며 어떻게 작동합니까?

   무선 센서 네트워크는 물리적 환경을 모니터링하고 제어하기 위해 무선으로 통신하는 작고 저렴한 센서 네트워크입니다. 센서는 데이터를 수집하고 처리를 위해 중앙 노드 또는 기지국으로 보냅니다.

2. 무선 센서 네트워크에서 사용되는 다양한 유형의 센서는 무엇입니까?

   무선 센서 네트워크에 사용되는 센서에는 온도, 습도, 압력, 모션 및 광 센서가 포함됩니다.

3. 무선 센서 네트워크에서 사용되는 다양한 통신 프로토콜은 무엇입니까?

   무선 센서 네트워크에 사용되는 통신 프로토콜에는 Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi 및 LoRaWAN 등이 있습니다.

4. 무선 센서 네트워크는 데이터 관리 및 처리를 어떻게 처리합니까?

   무선 센서 네트워크는 개별 센서의 로컬 처리와 기지국 또는 클라우드 서버의 중앙 집중식 처리를 통해 데이터 관리 및 처리를 처리합니다.

5. 무선 센서 네트워크를 구현할 때 보안 고려 사항은 무엇입니까?

   무선 센서 네트워크를 구현할 때 보안 고려 사항에는 인증, 액세스 제어, 암호화 및 침입 감지가 포함됩니다.

6. 무선 센서 네트워크는 장기간 작동을 위해 전원 관리를 어떻게 처리합니까?

   무선 센서 네트워크는 저전력 센서, 에너지 수확 및 절전 모드를 통해 장기 작동을 위한 전력 관리를 처리합니다.

7. 무선 센서 네트워크의 일반적인 배포 시나리오는 무엇입니까?

   무선 센서 네트워크의 일반적인 배포 시나리오에는 건물 자동화, 산업 프로세스 제어 및 환경 모니터링이 포함됩니다.

8. 무선 센서 네트워크는 최대 적용 범위를 위해 센서 배치 및 최적화를 어떻게 처리합니까?

   무선 센서 네트워크는 환경 요인 및 적용 범위 요구 사항에 따라 센서 배치를 최적화하는 알고리즘을 사용하여 최대 적용 범위를 위한 센서 배치 및 최적화를 처리합니다.

9. 중앙 집중식 무선 센서 네트워크와 분산형 무선 센서 네트워크의 차이점은 무엇입니까?

   중앙 집중식 무선 센서 네트워크는 데이터 처리 및 제어를 위해 중앙 노드 또는 기지국에 의존하는 반면 분산 무선 센서 네트워크는 개별 센서 간에 처리 및 제어 기능을 분산합니다.

10. 무선 센서 네트워크를 다른 모니터링 및 제어 시스템과 어떻게 통합할 수 있습니까?

    무선 센서 네트워크는 API 및 프로토콜을 사용하여 다른 모니터링 및 제어 시스템과 통합할 수 있으므로 데이터 교환 및 상호 운용이 가능합니다.

11. 예측 유지 보수 및 상태 모니터링에 무선 센서 네트워크를 어떻게 사용할 수 있습니까?

    무선 센서 네트워크는 장비 성능에 대한 데이터를 수집 및 분석하고 잠재적인 문제가 심각해지기 전에 식별함으로써 예측 유지 관리 및 상태 모니터링에 사용할 수 있습니다.