เครือข่ายเซนเซอร์ไร้สายและแอปพลิเคชัน

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการออกแบบเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สายที่มีประสิทธิภาพได้กลายเป็นส่วนสำคัญในการค้นคว้าวิจัย เซนเซอร์คืออุปกรณ์ที่ตอบสนองและตรวจจับอินพุตบางประเภทจากทั้งสภาพทางกายภาพหรือสิ่งแวดล้อมเช่นความดันความร้อนแสงเป็นต้นโดยทั่วไปเอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังคอนโทรลเลอร์เพื่อการประมวลผลต่อไป .

เครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย (WSN)

เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายสามารถกำหนดให้เป็นเครือข่ายของอุปกรณ์ที่สามารถสื่อสารข้อมูลที่รวบรวมจากฟิลด์ที่ตรวจสอบผ่านลิงก์ไร้สาย ข้อมูลจะถูกส่งต่อผ่านหลายโหนดและด้วยเกตเวย์ข้อมูลจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นเช่น อีเธอร์เน็ตไร้สาย .




เครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

เครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

WSN เป็นเครือข่ายไร้สายที่ประกอบด้วยสถานีฐานและจำนวนโหนด (เซ็นเซอร์ไร้สาย) เครือข่ายเหล่านี้ใช้เพื่อตรวจสอบสภาพทางกายภาพหรือสิ่งแวดล้อมเช่นเสียงความดันอุณหภูมิและส่งผ่านข้อมูลผ่านเครือข่ายไปยังตำแหน่งหลักตามที่แสดงในรูป



WSN Network Topologies

สำหรับเครือข่ายการสื่อสารทางวิทยุโครงสร้างของ WSN ประกอบด้วยโทโพโลยีต่างๆเช่นเดียวกับที่ระบุด้านล่าง

Wireless Sensor Network Topologie

โครงสร้างเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

โครงสร้างดาว

โทโพโลยีแบบดาวเป็นโทโพโลยีการสื่อสารโดยแต่ละโหนดเชื่อมต่อโดยตรงกับเกตเวย์ เกตเวย์เดียวสามารถส่งหรือรับข้อความไปยังโหนดระยะไกลหลาย ๆ Instar topologies โหนดไม่ได้รับอนุญาตให้ส่งข้อความถึงกัน สิ่งนี้ช่วยให้การสื่อสารมีเวลาแฝงต่ำระหว่างโหนดระยะไกลและเกตเวย์ (สถานีฐาน)

เนื่องจากการพึ่งพาโหนดเดียวในการจัดการเครือข่ายเกตเวย์ต้องอยู่ในช่วงการส่งสัญญาณวิทยุของแต่ละโหนด ข้อดีรวมถึงความสามารถในการควบคุมการใช้พลังงานของโหนดระยะไกลให้น้อยที่สุดและอยู่ภายใต้การควบคุม ขนาดของเครือข่ายขึ้นอยู่กับจำนวนการเชื่อมต่อกับฮับ


โครงสร้างต้นไม้

โทโพโลยีแบบต้นไม้เรียกอีกอย่างว่าโทโพโลยีแบบดาวเรียงซ้อน ในโครงสร้างโครงสร้างแบบทรีแต่ละโหนดจะเชื่อมต่อกับโหนดที่อยู่สูงกว่าในทรีจากนั้นไปยังเกตเวย์ ข้อได้เปรียบหลักของโครงสร้างโครงสร้างแบบทรีคือการขยายเครือข่ายสามารถทำได้อย่างง่ายดายและการตรวจจับข้อผิดพลาดก็กลายเป็นเรื่องง่าย ข้อเสียของเครือข่ายนี้คือต้องอาศัยสายเคเบิลบัสเป็นอย่างมากหากขาดเครือข่ายทั้งหมดจะพังทลาย

โครงสร้างแบบตาข่าย

โครงสร้างแบบตาข่ายช่วยให้สามารถส่งข้อมูลจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งซึ่งอยู่ในช่วงการส่งสัญญาณวิทยุ หากโหนดต้องการส่งข้อความไปยังโหนดอื่นซึ่งอยู่นอกระยะการสื่อสารทางวิทยุจำเป็นต้องมีโหนดกลางเพื่อ ส่งต่อข้อความ ไปยังโหนดที่ต้องการ ข้อดีของโทโพโลยีแบบตาข่ายนี้รวมถึงการแยกและตรวจจับความผิดพลาดในเครือข่ายได้ง่าย ข้อเสียคือเครือข่ายมีขนาดใหญ่และต้องลงทุนมหาศาล

ประเภทของ WSN (เครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย)

ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ประเภทของเครือข่าย ได้รับการตัดสินใจเพื่อให้สามารถใช้งานได้ทั้งใต้น้ำใต้ดินบนบกและอื่น ๆ WSN ประเภทต่างๆ ได้แก่ :

  1. WSN ภาคพื้นดิน
  2. WSN ใต้ดิน
  3. WSN ใต้น้ำ
  4. WSNs มัลติมีเดีย
  5. WSN มือถือ

1. WSN ภาคพื้นดิน

WSN ภาคพื้นดินสามารถสื่อสารกับสถานีฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพและประกอบด้วยโหนดเซ็นเซอร์ไร้สายหลายร้อยถึงหลายพันโหนดที่ใช้งานในลักษณะที่ไม่มีโครงสร้าง (เฉพาะกิจ) หรือแบบมีโครงสร้าง (วางแผนล่วงหน้า) ในโหมดที่ไม่มีโครงสร้างโหนดเซ็นเซอร์จะกระจายแบบสุ่มภายในพื้นที่เป้าหมายที่หลุดจากระนาบคงที่ โหมดที่วางแผนไว้ล่วงหน้าหรือแบบมีโครงสร้างจะพิจารณาตำแหน่งที่เหมาะสมการจัดวางกริดและโมเดลการจัดวาง 2D, 3D

ใน WSN นี้ไฟล์ พลังงานแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด แบตเตอรี่มีแผงโซล่าเซลล์เป็นแหล่งพลังงานสำรอง การอนุรักษ์พลังงานของ WSN เหล่านี้ทำได้โดยใช้รอบการทำงานต่ำลดความล่าช้าและกำหนดเส้นทางที่เหมาะสมและอื่น ๆ

2. WSN ใต้ดิน

เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายใต้ดินมีราคาแพงกว่า WSN ภาคพื้นดินในแง่ของการใช้งานการบำรุงรักษาและการพิจารณาต้นทุนอุปกรณ์และการวางแผนอย่างรอบคอบ เครือข่าย WSN ประกอบด้วยโหนดเซ็นเซอร์หลายตัวที่ซ่อนอยู่ในพื้นดินเพื่อตรวจสอบสภาพใต้ดิน ในการถ่ายทอดข้อมูลจากโหนดเซ็นเซอร์ไปยังสถานีฐานโหนดซิงก์เพิ่มเติมจะอยู่เหนือพื้นดิน

WSN ใต้ดิน

WSN ใต้ดิน

เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายใต้ดินที่ติดตั้งลงดินนั้นยากที่จะชาร์จใหม่ โหนดแบตเตอรี่ของเซ็นเซอร์ที่มีพลังงานแบตเตอรี่ จำกัด จะชาร์จใหม่ได้ยาก นอกจากนี้สภาพแวดล้อมใต้ดินยังทำให้การสื่อสารไร้สายเป็นเรื่องท้าทายเนื่องจากการลดทอนและการสูญเสียสัญญาณในระดับสูง

3. WSN ใต้น้ำ

มากกว่า 70% ของโลกถูกครอบครองด้วยน้ำ เครือข่ายเหล่านี้ประกอบด้วยโหนดเซ็นเซอร์หลายตัวและยานพาหนะที่ติดตั้งใต้น้ำ ยานพาหนะใต้น้ำที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองใช้สำหรับรวบรวมข้อมูลจากโหนดเซ็นเซอร์เหล่านี้ ความท้าทายของการสื่อสารใต้น้ำคือความล่าช้าในการแพร่กระจายที่ยาวนานและแบนด์วิดท์และเซ็นเซอร์ล้มเหลว

WSN ใต้น้ำ

WSN ใต้น้ำ

ใต้น้ำ WSN มีแบตเตอรี่ที่ จำกัด ซึ่งไม่สามารถชาร์จหรือเปลี่ยนใหม่ได้ ประเด็นการอนุรักษ์พลังงานสำหรับ WSN ใต้น้ำเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเทคนิคการสื่อสารและเครือข่ายใต้น้ำ

4. มัลติมีเดีย WSN

เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายมัลติมีเดียได้รับการเสนอให้สามารถติดตามและตรวจสอบเหตุการณ์ในรูปแบบของมัลติมีเดียเช่นภาพวิดีโอและเสียง เครือข่ายเหล่านี้ประกอบด้วยโหนดเซ็นเซอร์ราคาประหยัดที่มาพร้อมไมโครโฟนและกล้องถ่ายรูป โหนดเหล่านี้เชื่อมต่อกันผ่านการเชื่อมต่อไร้สายสำหรับการบีบอัดข้อมูลการดึงข้อมูลและความสัมพันธ์

WSNs มัลติมีเดีย

WSNs มัลติมีเดีย

ความท้าทายของ WSN มัลติมีเดีย ได้แก่ การใช้พลังงานสูงความต้องการแบนด์วิธสูงการประมวลผลข้อมูลและเทคนิคการบีบอัดข้อมูล นอกจากนี้เนื้อหามัลติมีเดียยังต้องการแบนด์วิดท์สูงเพื่อให้สามารถส่งเนื้อหาได้อย่างถูกต้องและง่ายดาย

5. WSN มือถือ

เครือข่ายเหล่านี้ประกอบด้วยชุดของโหนดเซ็นเซอร์ที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ด้วยตัวเองและสามารถโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมทางกายภาพได้ โหนดเคลื่อนที่สามารถคำนวณความรู้สึกและสื่อสารได้

เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายมือถือนั้นมีความหลากหลายมากกว่าเครือข่ายเซ็นเซอร์แบบคงที่ ข้อดีของ MWSN บนเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายแบบคงที่ ได้แก่ การครอบคลุมที่ดีขึ้นและการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้นความจุช่องสัญญาณที่เหนือกว่าและอื่น ๆ

ข้อ จำกัด ของเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

  1. มีพื้นที่จัดเก็บน้อยมาก - ไม่กี่ร้อยกิโลไบต์
  2. มีพลังในการประมวลผลปานกลาง -8MHz
  3. ทำงานในช่วงการสื่อสารสั้น - ใช้พลังงานมาก
  4. ต้องใช้พลังงานน้อยที่สุด - โปรโตคอล จำกัด
  5. มีแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งาน จำกัด
  6. อุปกรณ์แฝงให้พลังงานเพียงเล็กน้อย

แอพพลิเคชั่นเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

แอพพลิเคชั่นเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

แอพพลิเคชั่นเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สาย

  • เครือข่ายเหล่านี้ใช้ในการติดตามสิ่งแวดล้อมเช่นการตรวจจับป่าการติดตามสัตว์การตรวจจับน้ำท่วมการพยากรณ์และการพยากรณ์อากาศและยังใช้ในการใช้งานเชิงพาณิชย์เช่นการทำนายและตรวจสอบกิจกรรมแผ่นดินไหว
  • การใช้งานทางทหาร เช่นแอปพลิเคชันการเฝ้าระวังการติดตามและตรวจสอบสภาพแวดล้อมใช้เครือข่ายเหล่านี้ โหนดเซ็นเซอร์จากเครือข่ายเซ็นเซอร์จะหลุดไปยังพื้นที่ที่สนใจและผู้ใช้ควบคุมจากระยะไกล การติดตามศัตรูการตรวจจับความปลอดภัยยังดำเนินการโดยใช้เครือข่ายเหล่านี้
  • แอปพลิเคชันด้านสุขภาพเช่นการติดตามและตรวจสอบผู้ป่วยและแพทย์ใช้เครือข่ายเหล่านี้
  • แอปพลิเคชันเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่ใช้บ่อยที่สุดในด้านระบบการขนส่งเช่นการตรวจสอบการจราจรการจัดการเส้นทางแบบไดนามิกและการตรวจสอบที่จอดรถ ฯลฯ ใช้เครือข่ายเหล่านี้
  • การตอบสนองฉุกเฉินอย่างรวดเร็ว การตรวจสอบกระบวนการอุตสาหกรรม , การควบคุมสภาพอากาศในอาคารอัตโนมัติ, การตรวจสอบระบบนิเวศและที่อยู่อาศัย, การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้างพลเรือน ฯลฯ ใช้เครือข่ายเหล่านี้

ทั้งหมดนี้เกี่ยวกับเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายและแอปพลิเคชัน เราเชื่อว่าข้อมูลเกี่ยวกับเครือข่ายประเภทต่างๆทั้งหมดจะช่วยให้คุณรู้จักเครือข่ายได้ดีขึ้นสำหรับความต้องการในทางปฏิบัติของคุณ นอกเหนือจากนี้สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ SCADA ไร้สาย คำถามและข้อสงสัยเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ และข้อเสนอแนะใด ๆ โปรดแสดงความคิดเห็นหรือเขียนถึงเราในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ