Сенсорные сети: определение и приложения

Сенсор сети предоставляют людям интегрированные системы мониторинга, управления и беспроводной связи. Применение сенсорных сетей помогает обеспечить нам более безопасную и эффективную жизнь. Люди могут использовать сенсорные сети во многих различных областях. Они могут быть как маленькими, например, для мониторинга одного дома, так и большими, например, для глобального обнаружения землетрясений.

Что такое сенсорная сеть?

Сенсорные сети состоят из небольших питающихся устройств с проводной или беспроводной сетевой инфраструктурой. Они ведут учет различных условий в среде, в которой находятся. Они могут использоваться на некоторых промышленных объектах, фермах и в больницах. Сенсорные сети поддерживают подключение к Интернету или компьютерным сетям. Они используют эти сети для загрузки данных в специальную систему. Затем данные хранятся, анализируются и используются системой. Внедрение сенсорных сетей делает компьютеры более универсальными. Люди могут взаимодействовать с окружающей средой без барьеров с помощью компьютеров.

Здесь определение сенсорных сетей из Википедии:

Беспроводные и проводные сенсорные сети

Сенсорные сети поддерживают как беспроводные, так и проводные сети. Беспроводной датчик (WSN) поддерживает использование многих технологий для подключения датчиков. Некоторые распространенные технологии - Bluetooth, WiFi, Near Field Communication (NFC), и сотовые. Проводные датчики относительно ограничены, поскольку для их подключения в основном используются кабели Ethernet.

WSN проще в развертывании и обслуживании, обеспечивая большую гибкость устройств по сравнению с проводными датчиками. Сочетание датчиков и беспроводных технологий превратило многие фантазии в реальность. Беспроводные сенсорные сети заменили традиционные технологии. Они стали ключевой технологией IoTs. По мере развития технологии, WSN поддерживают использование без изменения физической сетевой инфраструктуры.

Как работает сенсорная сеть?

Сенсорная сеть состоит из сенсорных узлов, исполнительных узлов, шлюзов и клиентов. Сенсоры могут группировать сенсорные узлы для формирования сетей различной топологии. Она работает в основном следующими способами.

• Сенсорные узлы отслеживают и отправляют данные другим сенсорным узлам.
• Поскольку датчики отправляют собранные данные в систему, многие сенсорные узлы могут обрабатывать данные по мере их поступления на шлюзовые узлы.
• Обработанные данные передаются на узел управления.
• Пользователь может определить, нужно ли отслеживать данные, и дать инструкции по сбору данных на узле управления.

Что такое сенсор?

Датчик — это просто сеть сенсорных сетевых узлов. Датчик также может быть устройством, используемым для измерять физические входы из окружающей среды. Он также преобразует физические элементы в данные, которые может интерпретировать человек или машина. Большинство датчиков являются электронными, преобразуя собранные данные в электронные данные. Некоторые датчики относительно проще, например, стеклянные термометры. Стеклянные термометры предоставляют пользователю в первую очередь визуальные данные. Датчики могут использоваться для различных целей. Примеры включают измерение температуры и расстояния, обнаружение дыма, регулирование давления и т. д.

Существует два основных типа электронных датчиков - аналоговые и цифровые. Аналоговый датчик преобразует собранные биологические данные в аналоговый сигнал. С другой стороны, цифровые датчики преобразуют его в ограниченный набор возможных значений. Таким образом, аналоговые датчики имеют более высокую степень точности, чем цифровые.

Существует множество типов датчиков. В наших обычных автомобилях присутствуют десятки различных типов датчиков. Специалист по техническому обслуживанию может использовать датчик давления в шинах, чтобы определить, протекает ли шина или ей нужно больше воздуха. Некоторые самодвижущиеся автомобили будут оснащены ультразвуковыми датчиками. Ультразвуковые датчики в основном используются для измерения расстояния между автомобилем и другими объектами в его окружении. Системы домашней безопасности обнаруживают движение крупных объектов с помощью датчиков движения. Датчики движения, используемые для домашнего наблюдения, также называются пассивными инфракрасными системами PIR. Эта система обнаруживает инфракрасное излучение в окружении датчика.

Приложения сенсорных сетей

Сенсорные сети домашней безопасности

Безопасность дома сенсорные сети предназначены для обнаружения несанкционированных посетителей. Обычно мы можем выбрать различные типы датчиков для сбора данных для обнаружения. Например, Вы можете выбрать камеры наблюдения, датчики открытия двери, магнитные датчики открытия. Конечно, Вы также можете выбрать более умные акустические датчики разбития стекла, датчики движения и т.д.

Данные, собранные этими датчиками, передаются в центральную систему. Система сохраняет данные для просмотра пользователем. Некоторые более сложные системы также могут анализировать данные. Они предупредят пользователя, когда будет собрано достаточно данных о вторжении. Применение этой сенсорной сети чрезвычайно важно для обеспечения безопасности дома.

Мониторинг окружающей среды

С помощью сенсорных сетей можно собрать больше данных, чем традиционными методами мониторинга окружающей среды. Традиционные методы мониторинга основаны на ручном сборе данных. Исследователи выезжают в поле для сбора образцов и привозят их обратно в лабораторию для анализа и записи результатов. Такой метод сбора является трудоемким и занимает больше времени. В результате, при использовании традиционных методов мониторинга не получается значительного количества данных.

Сенсорные сети - это автоматизированный и масштабируемый подход. Вы можете разместить множество датчиков в разных местах территории для автоматического сбора данных об окружающей среде. Эти данные включают скорость ветра, температуру воды и воздуха. Собранные данные об окружающей среде автоматически передаются на центральный сервер для обработки.

Буи с датчиками можно увидеть в районе Великих озер в США. Эти буи используют датчики для сбора данных об окружающей среде, таких как высота волны, температура воздуха и скорость ветра. Большинство этих буев принадлежат исследовательским группам, но некоторые находятся в частной собственности. Они отправляют собранные экологические данные на один и тот же сервер для хранения и обработки в едином порядке.

Данные, собранные датчиками на Буи Великих озер по сути, находятся в открытом доступе в Интернете. Вы можете просмотреть интересующую Вас информацию, посетив Портал буев Великих озер. Некоторые буи на озере Эри даже позволяют Вам отправлять на них текстовые сообщения. Буи автоматически ответят Вам последними данными об окружающей среде.

Муниципальный надзор

Создание сети наблюдения камеры могут помочь снизить уровень преступности. Преступление может произойти в любой части города. Полиция не может сразу добраться до места преступления, пока получает отчет. Таким образом, создание сети камер наблюдения в городе является одним из эффективных способов ускорить раскрытие преступлений полицией. Все камеры наблюдения в городе подключены к одной системе. Полицейские управления могут просматривать наблюдение за зарегистрированными местоположениями через систему. И тогда они могут искать информацию о преступниках. Собранная информация помогает полиции быстрее ловить преступников.

В городе Чикаго, штат Иллинойс, действует большая сеть камер наблюдения. Сеть состоит из более чем 30 000 камер наблюдения. Дополнительные камеры установлены на полицейских, катерах и командных автомобилях.

Некоторые камеры наблюдения также поставляются с другими аксессуарами. Эти аксессуары придают им дополнительную функциональность. Некоторые камеры для улиц и магистралей Чикаго оснащены автоматическим считывателем номерных знаков. Когда мимо проезжает автомобиль, технология автоматически фотографирует его номерной знак. Затем она преобразует фотографию в текст для загрузки в базу данных. Впоследствии база данных отслеживает каждый номерной знак. Полиция может использовать базу данных, чтобы узнать, где находится автомобиль, не пропал ли он и не находится ли водитель на свободе.

Применение сети детекторов выстрелов также позволило снизить уровень насилия с применением огнестрельного оружия в Чикаго. Сеть использует акустические и инфракрасные датчики в сочетании для обнаружения источника выстрелов. Они триангулируют местоположение выстрелов, чтобы определить их точное местонахождение. Поскольку ночью в городе бывает тише, чем днем, звук выстрелов разносится дальше. Собранные и переданные данные от этих датчиков дают более точное местоположение, чем то, которое сообщается в звонке 911.

Обнаружение землетрясений

Реализация сети сейсмических датчиков привнес более научный подход к обнаружению землетрясений. Эти сейсмические станции составляют большую сеть сейсмических станций. В мире насчитывается более 150 сейсмических станций. Каждая сейсмостанция будет специально оснащена сейсмо-геофизическими датчиками. Сейсмическая станция позволяет ученым просматривать свои данные в режиме реального времени через Интернет. Это позволяет ученым лучше понять, что может происходить во всем мире в земной коре.

Глобальная сеть датчиков фиксирует землетрясения высокого уровня во многих странах. Региональная сеть датчиков довольно плотная, поэтому люди могут легко фиксировать землетрясения низкого уровня. С помощью данных, полученных от тысяч датчиков по всему миру, компьютеры могут делать определения землетрясения. Система может определить, когда произойдет землетрясение и насколько оно сильное. Также посылается предупреждение в то место, где землетрясение вот-вот произойдет. Хотя несколько секунд предупреждения могут показаться незначительными, они могут спасти гораздо больше жизней. Когда люди получают предупреждение, они немедленно замедляют движение поездов и выключают газовые краны. То, что люди могут сделать за эти несколько секунд, может спасти жизнь.

Я полагаю, что Вы имеете предварительное представление о сенсорных сетях благодаря вышеизложенному содержанию. Они широко используются в экологическом мониторинге, муниципальном наблюдении и обнаружении землетрясений. Применение сенсорных сетей делает возможным выполнение многих задач автоматизации.

О сенсорных сетях Часто задаваемые вопросы

1. Что такое сенсорные сети и как они работают?

   Сенсорные сети — это сети небольших недорогих датчиков, которые собирают данные о физической среде и обмениваются данными по беспроводной связи с центральным узлом или базовой станцией. Они собирают и передают данные с отдельных датчиков в центральное место для обработки и анализа.

2. Какие типы датчиков используются в сенсорных сетях?

   Различные типы датчиков, используемых в сенсорных сетях, включают, среди прочего, датчики температуры, влажности, давления, движения и света.

3. Какие протоколы связи используются в сенсорных сетях?

   Различные протоколы связи, используемые в сенсорных сетях, включают, среди прочего, Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi и LoRaWAN.

4. Как Sensor Networks справляется с управлением и обработкой данных?

   Сенсорные сети обеспечивают управление данными и их обработку посредством локальной обработки на отдельных датчиках и централизованной обработки на базовой станции или облачном сервере.

5. Как Sensor Networks справляется с управлением питанием для долгосрочной работы?

   Сенсорные сети обеспечивают управление питанием для долгосрочной работы с помощью маломощных датчиков, сбора энергии и спящих режимов.

6. В чем разница между проводными и беспроводными сенсорными сетями?

   Сети проводных датчиков используют физические соединения для передачи данных, в то время как беспроводные сети датчиков используют протоколы беспроводной связи для передачи данных.

7. Как Sensor Networks справляется со связью и передачей данных без стабильного сетевого подключения?

   Сенсорные сети обеспечивают связь и передачу данных без стабильного сетевого соединения через ячеистую сеть, которая позволяет отдельным датчикам связываться друг с другом и передавать данные на базовую станцию.

8. Как можно интегрировать Sensor Networks с другими системами мониторинга и управления?

   Сенсорные сети могут быть интегрированы с другими системами мониторинга и управления с использованием API и протоколов, что обеспечивает обмен данными и совместимость.

9. Как можно использовать Sensor Networks для профилактического обслуживания и мониторинга состояния?

   Сенсорные сети можно использовать для профилактического обслуживания и мониторинга состояния путем сбора и анализа данных о производительности оборудования и выявления потенциальных проблем до того, как они станут серьезными.