Sieć czujników

Sieć czujników to typ sieci czujników , który w dużym stopniu wykorzystuje sieć WWW i jest szczególnie odpowiedni do monitorowania środowiska . Platforma Sensor Web Enablement (SWE) firmy OGC definiuje zestaw interfejsów usług sieciowych i protokołów komunikacyjnych, abstrahując od heterogeniczności komunikacji czujników (sieci).

Definicja

Termin „sieć czujników” został po raz pierwszy użyty przez Kevina Delina z NASA w 1997 r. do opisania nowatorskiej architektury bezprzewodowej sieci czujników, w której poszczególne elementy mogą działać i koordynować jako całość. W tym sensie termin ten opisuje określony typ sieci czujników : amorficzną sieć rozmieszczonych przestrzennie platform czujników ( strąków ), które komunikują się ze sobą bezprzewodowo. Ta amorficzna architektura jest wyjątkowa, ponieważ jest zarówno synchroniczna, jak i routera , co odróżnia ją od bardziej typowego protokołu TCP/IP - jak schematy sieciowe. Kapsuła jako fizyczna platforma dla czujnika może być orbitalna lub naziemna, stała lub mobilna, a nawet może mieć dostęp w czasie rzeczywistym przez Internet . Komunikacja między kapsułami jest zarówno wielokierunkowa, jak i dwukierunkowa, w której każda kapsuła wysyła zebrane dane do wszystkich innych kapsuł w sieci. W związku z tym architektura pozwala każdej kapsułce wiedzieć, co dzieje się z każdą inną kapsułą w sieci czujników w każdym cyklu pomiarowym. Poszczególne pody (węzły) były równoważne sprzętowo, a architektura Delin nie wymagała specjalnych bram ani tras, aby każdy z poszczególnych elementów komunikował się ze sobą lub z użytkownikiem końcowym. Definicja sieci czujników Delina brzmiała: autonomiczna, autonomiczna jednostka wyczuwająca – zdolna do interpretacji i reagowania na mierzone dane – która niekoniecznie wymaga obecności sieci World Wide Web do działania . W rezultacie fuzja danych w locie, taka jak fałszywie dodatnia identyfikacja i śledzenie pióropuszy, może wystąpić w samej sieci czujników, a następnie system reaguje jako skoordynowana, zbiorowa całość na przychodzący strumień danych. Na przykład, zamiast mieć nieskoordynowane czujniki dymu, sieć czujników może reagować jako pojedynczy, rozproszony przestrzennie lokalizator ognia.

Termin „sieć czujników” również przekształcił się w czasami kojarzony z dodatkową warstwą łączącą czujniki z siecią WWW . Inicjatywa Sensor Web Enablement (SWE) Open Geospatial Consortium (OGC) definiuje interfejsy usług, które umożliwiają interoperacyjne wykorzystanie zasobów czujników, umożliwiając ich wykrywanie , dostęp , przydzielanie zadań , a także zdarzenia i alerty . Dzięki zdefiniowaniu znormalizowanych interfejsów usług sieć czujników oparta na usługach SWE ukrywa heterogeniczność podstawowej sieci czujników, jej szczegóły komunikacji i różne komponenty sprzętowe przed aplikacjami zbudowanymi na jej podstawie. Inicjatywa SWE OGC definiuje termin „sieć czujników” jako infrastrukturę umożliwiającą dostęp do sieci czujników i zarchiwizowanych danych z czujników, które można wykryć i uzyskać do nich dostęp za pomocą standardowych protokołów i interfejsów programowania aplikacji . Dzięki tej abstrakcji od szczegółów czujnika, ich użycie w aplikacjach jest ułatwione.

architektury sieci czujników Delin

Delin zaprojektował sieć czujników jako sieć połączonych ze sobą strąków. Wszystkie strąki w sieci czujników są równoważne sprzętowo (nie ma specjalnych „bram” ani „podrzędnych” strąków). Niemniej jednak istnieją dodatkowe funkcje, które strąki mogą wykonywać oprócz udziału w ogólnej funkcji sieci czujników. Każda kapsuła sieci czujników może być kapsułą portalu i zapewnia użytkownikom dostęp do sieci czujników (zarówno danych wejściowych, jak i wyjściowych). Dostęp może być zapewniony przez modem RF, połączenie z telefonem komórkowym, połączenie z laptopem, a nawet serwer internetowy. W niektórych przypadkach kapsuła będzie miała dołączoną wymienną jednostkę pamięci (taką jak pamięć USB lub laptop), która przechowuje zebrane dane.

Termin kapsuła macierzysta odnosi się do kapsuły, która zawiera główny zegar synchronicznego systemu sieci czujników. Kapsuła-matka nie jest z nią powiązana ze specjalnym sprzętem, jej oznaczenie jako matki opiera się jedynie na numerze identyfikacyjnym powiązanym z kapsułką. Często kapsuła-matka służy jako główny punkt portalowy do Internetu, ale jest to robione tylko dla wygody wdrożenia. Wczesne artykuły określały kapsułę macierzystą jako „główny węzeł”, jeśli dodatkowo zawierała specjalny sprzęt dla określonego typu urządzenia wejścia/wyjścia (powiedzmy modem RF).

Ze względu na nieodłączne przeskakiwanie danych w sieci czujników, kapsuła bez podłączonych czujników może zostać wdrożona jako przekaźnik w jednym celu ułatwienia komunikacji między innymi kapsułami i rozszerzenia zasięgu komunikacji do określonego punktu końcowego (takiego jak strąk matki). Czujniki można później podłączyć do kapsuł przekaźnikowych, a przekaźniki mogą również służyć jako kapsuły portalowe.

Każdy strąk zwykle zawiera:

  • jeden lub więcej czujników prowadzących do jednego lub więcej kanałów danych,
  • jednostka przetwarzająca, taka jak mikrokontroler lub mikroprocesor ,
  • element komunikacji dwukierunkowej, taki jak radio i antena (zasięgi radiowe są zwykle ograniczone przez rządowe wymagania dotyczące widma; pasma nielicencjonowane pozwolą na komunikację na odległość kilkuset metrów w obszarach niezakłóconych, chociaż linia wzroku nie jest wymagana),
  • źródło energii, takie jak bateria sprzężona z ogniwem słonecznym ,
  • pakiet chroniący komponenty przed niekiedy trudnym środowiskiem,

Każda kapsuła zwykle wymaga również wsparcia, takiego jak słup lub statyw. Liczba strąków może się różnić, z przykładami sieci czujników zawierających od 12 do 30 strąków. Kształt sieci czujników może mieć wpływ na jej użyteczność, na przykład określone wdrożenie zapewniało, że każda kapsuła była w zasięgu, aby komunikować się z co najmniej dwoma innymi kapsułami. Do tej pory cykle pomiaru sieci czujników wynosiły zazwyczaj od 30 sekund do 15 minut w przypadku wdrożonych systemów.

Wdrożono sieci czujników składające się z kapsuł, które rozciągają się na mile i działają nieprzerwanie od lat. Sieci czujników zostały rozmieszczone w trudnych warunkach (w tym na pustyniach, w górach i na Antarktydzie) do celów nauk o środowisku, a także okazały się cenne w miejskich poszukiwaniach i ratownictwie oraz ochronie infrastruktury. Technologia to nie tylko monitorowanie środowiska, ale czasami także sterowanie środowiskiem za pomocą urządzeń uruchamiających.

Zobacz też

Dalsza lektura

  • Sensor Webs, KA Delin, SP Jackson i RR Some NASA Tech Briefs 1999, 23, 90 [1] publikacja o otwartym dostępie .
  • The Sensor Web: Distributed Sensing for Collective Action, Kevin A. Delin Sensors Online , lipiec 2006, 18 [2] publikacja w otwartym dostępie .
  • The Sensor Web: A Distributed, Wireless Monitoring System, Kevin A. Delin Sensors Online , kwiecień 2004, 21 [3] publikacja w otwartym dostępie .
  • New Generation Sensor Web Enablement, Arne Bröring, Johannes Echterhoff, Simon Jirka, Ingo Simonis, Thomas Everding, Christoph Stasch, Steve Liang, Rob Lemmens Sensors 2011, tom 11, numer 3, 2652-2699 [4] publikacja w otwartym dostępie .
  • Badania środowiskowe za pomocą sieci czujników: zasady i praktyka, Kevin A. Delin, Shannon P. Jackson, David W. Johnson, Scott C. Burleigh, Richard R.Woodrow, J. Michael McAuley, James M. Dohm, Felipe Ip, Ty PA Ferré, Dale F. Rucker, Victor R. Baker Sensors 2005, 5, 103-117 [5] publikacja o otwartym dostępie .
  • OGC Sensor Web Enablement: Overview and High Level Architecture, Botts, Percivall, Reed i Davidson [6] Biała księga OGC, lipiec 2006 publikacja w otwartym dostępie .
  •   Open Sensor Web Architecture: Core Services, Xingchen Chu, Tom Kobiałka, Bohdan Durnota i Rajkumar Buyya, Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Sensing and Information Processing (ICISIP 2006, IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, ISBN 1- 4244-0611-0 , 98-103 strony), 15-18 grudnia 2006, Bangalore, Indie. [7] publikacja w otwartym dostępie .
  • A SensorWeb Middleware with Stateful Services for Heterogeneous Sensor Networks, Tom Kobiałka, Rajkumar Buyya, Christopher Leckie i Rao Kotagiri, Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing (ISSNIP 2007, IEEE Press, Piscataway, New Jersey , USA), 3-6 grudnia 2007, Melbourne, Australia. [8] publikacja w otwartym dostępie .

Linki zewnętrzne

  • SensorWare Systems — firma wyodrębniona z NASA w celu komercjalizacji technologii sieci czujników.
  • Sensor Web Alliance – organizacja, która opracowuje wspólną platformę badawczą o nazwie Sensor Web Alliance (SWA). Celem jest połączenie zasobów w SWA, koordynacja badań i umożliwienie uczestniczącym organizacjom współdzielenia własności intelektualnej, co rozłoży ryzyko i obniży koszty wejścia.
  • SenseWeb Project — projekt firmy Microsoft Research, który umożliwia użytkownikom wizualizację i przeszukiwanie danych w czasie rzeczywistym za pomocą interfejsu geograficznego, takiego jak Windows Live Local, oraz umożliwia właścicielom danych łatwe publikowanie ich danych na żywo za pomocą interfejsu usługi internetowej.
  • GeoSensor Web Lab, University of Calgary — uniwersyteckie laboratorium badawcze, które opracowuje infrastrukturę GIS dla sieci czujników i jej aplikacji. Opracowano i wdrożono kilka aplikacji internetowych z czujnikami do zastosowań środowiskowych i rolniczych. Informacje o projekcie, publikacje i filmy demonstracyjne można znaleźć na tej stronie.
  • 52°North – Otwarta organizacja partnerska zajmująca się interoperacyjnymi usługami internetowymi i modelami kodowania danych, które stanowią techniczne elementy składowe infrastruktury danych przestrzennych (SDI).
  • SWSL w Instytucie Geoinformatyki (IFGI) Uniwersytetu w Muenster – The Sensor web, Web -based geoprocessing and Simulation Lab (SWSL) to uniwersyteckie laboratorium pracujące nad elementami budulcowymi sieci geosensorowej, aby różne rodzaje czujników wykrywalnych, dostępnych i zadaniowych w interoperacyjny sposób.
  • OGC SWE – Od 2002 roku Open Geospatial Consortium (OGC) prowadzi skoncentrowaną działalność w zakresie Sensor Web Enablement (SWE). Z perspektywy OGC sieć czujników odnosi się do dostępnych sieci czujników i zarchiwizowanych danych czujników, które można wykryć i uzyskać do nich dostęp za pomocą standardowych protokołów i interfejsów aplikacji (API).
  • Open SensorWeb Architecture Project – projekt koncentruje się na opracowaniu zorientowanego na usługi oprogramowania pośredniego dla SensorWeb, które integruje sieci czujników i rozproszone środowiska obliczeniowe, takie jak siatki obliczeniowe.
  • Laboratorium Badawcze Sensorweb – Laboratorium badawcze na Georgia State University, opracowujące systemy sieci czujników i stosujące je w zastosowaniach naukowych i społecznych, takich jak monitorowanie środowiska, inteligentne środowiska i aplikacje inteligentnych sieci.
  • Projekt SEPS — koncepcja samodostosowującego się systemu prognozowania Ziemi (SEPS) łączy modele systemów Ziemi (ESM) i obserwacje Ziemi (EO) w jeden system za pośrednictwem standardowych usług sieciowych. Jest to wspólny projekt, w skład którego wchodzą naukowcy z Centrum Informacji Przestrzennej i Systemów (CSISS) Uniwersytetu George'a Masona , NASA GSFC i UMBC.
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sensor_web&oldid=1139519709 ”