Bezdrátová senzorová síť nebo bezdrátová senzorová síť je distribuovaná, samoorganizující se síť mnoha senzorů a akčních členů , vzájemně propojených rádiovým kanálem .
Oblast pokrytí takové sítě [1] se může pohybovat od několika metrů do několika kilometrů díky schopnosti přenášet zprávy z jednoho uzlu do druhého a závisí na prostředí šíření (les [2] , městská zástavba, vodní útvary) a terénem.
Za jeden z prvních prototypů senzorové sítě lze považovat SOSUS , určený k detekci a identifikaci ponorek .
V polovině 90. let se začaly aktivně rozvíjet technologie bezdrátových senzorových sítí, na počátku 20. století vývoj mikroelektroniky umožnil vyrobit poměrně levnou základnu prvků pro taková zařízení . Bezdrátové senzorové sítě z počátku roku 2010 jsou založeny především na standardu ZigBee .
O implementaci senzorových sítí má zájem mnoho odvětví a oblastí činnosti (průmysl, doprava, utility, bezpečnost) a počet spotřebitelů se neustále zvyšuje [3] . Trend je dán komplikovaností technologických procesů, rozvojem výroby, rozšiřujícími se potřebami jednotlivců v segmentech zabezpečení, řízení zdrojů a využívání zásob. S rozvojem mikroelektronických technologií se objevují nové praktické úkoly a teoretické problémy související s aplikací senzorových sítí v průmyslu , bydlení a komunálních službách a domácnostech . Použití levných bezdrátových senzorových řídicích zařízení otevírá nové oblasti pro aplikaci telemetrických a řídicích systémů [4] , jako jsou:
Je třeba poznamenat, že navzdory dlouhé historii senzorových sítí [3] se koncept budování senzorové sítě nakonec nezformoval a nebyl vyjádřen v určitých softwarových a hardwarových (platformových) řešeních. Implementace senzorových sítí v současné fázi do značné míry závisí na konkrétních požadavcích průmyslové úlohy. Implementace architektury, softwaru a hardwaru je ve fázi intenzivního formování technologie, což přitahuje pozornost vývojářů, aby hledali technologickou mezeru pro budoucí výrobce [3] .
Bezdrátové senzorové sítě se skládají z miniaturních výpočetních zařízení - motes , vybavených senzory (například teploty, tlaku, osvětlení, úrovně vibrací, polohy atd.) a vysílačů pracujících v daném rádiovém dosahu. Flexibilní architektura, snížené náklady na instalaci odlišují bezdrátové sítě chytrých senzorů od jiných bezdrátových a kabelových rozhraní pro přenos dat, zejména pokud jde o velký počet vzájemně propojených zařízení, senzorová síť umožňuje připojit až 65 000 zařízení. Neustálé zlevňování bezdrátových řešení, zvyšování jejich provozních parametrů umožňuje postupný přechod od drátových řešení v systémech telemetrického sběru dat, vzdálených diagnostických nástrojích a výměně informací k bezdrátovým. „Síť senzorů“ je dnes zažitý pojem označující distribuovanou, samoorganizující se síť jednotlivých uzlů odolnou vůči poruchám, bez obsluhy a nevyžadující žádnou speciální instalaci zařízení [5] . Každý uzel senzorové sítě může obsahovat různé senzory pro monitorování vnějšího prostředí, mikropočítač a rádiový transceiver. To umožňuje zařízení provádět měření, samostatně provádět počáteční zpracování dat a udržovat komunikaci s externím informačním systémem.
Reléová radiokomunikační technologie krátkého dosahu 802.15.4 / ZigBee , známá jako „Sítě senzorů“, je jedním z moderních směrů ve vývoji samoorganizujících se distribuovaných systémů odolných proti chybám pro monitorování a řízení zdrojů a procesů. Technologie bezdrátových senzorových sítí je dnes jedinou bezdrátovou technologií, kterou lze použít k řešení úkolů monitorování a řízení, které jsou kritické pro provoz senzorů. Senzory integrované do bezdrátové sítě tvoří územně distribuovaný samoorganizační systém pro sběr, zpracování a přenos informací. Hlavní oblastí použití je kontrola a sledování měřených parametrů fyzických médií a objektů [6] .
Přijatý standard IEEE 802.15.4 popisuje řízení přístupu k bezdrátovému spoji a fyzickou vrstvu pro nízkorychlostní bezdrátové osobní sítě, tedy dvě nižší vrstvy podle modelu sítě OSI . „Klasická“ architektura senzorové sítě je založena na typickém uzlu, který zahrnuje [7] , příklad typického uzlu RC2200AT-SPPIO [8] :
Použití druhého vysílače v typickém uzlu senzorové sítě, který odpovídá normě ISO 24730-5, jako senzoru umožňuje využít senzorovou síť nejen k pozorování parametrů médií a objektů, ale také k lokalizaci a pozorovat pohyby předmětů vybavených speciálními radiofrekvenčními štítky . Senzorová síť vybudovaná z takových uzlů tvoří bezdrátovou infrastrukturu RTLS .
Typický uzel může být reprezentován třemi typy zařízení [9] :
Bezdrátové senzorové sítě | |
---|---|
Operační systémy | |
Průmyslové standardy |
|
Programovací jazyky | |
Hardware |
|
Software | |
Aplikace |
|
Protokoly | |
Konference / Časopisy |
|
Ambient Intelligence | |
---|---|
Koncepty |
|
Technika |
|
Platformy | |
aplikace |
|
První průzkumníci |
|
viz také |
|