Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Принципи на изграждане на сензорни самоорганизиращи се системи

<== предишна статия | следващата статия ==>

Сегашното ниво на развитие на измервателната техника, телекомуникационните технологии и компютърната технология ни позволява да започнем да прилагаме нова мрежова парадигма, която е много по-амбициозна дори от интернет - парадигмата на сетивните самоорганизиращи се мрежи. Стотици милиарди микроскопични сензори, вградени в почти всички обекти, от ключови пръстени до системи за мониторинг на околната среда, ще могат да следят състоянието на голямо разнообразие от обекти, да събират, обработват и предават необходимата информация за измерване до местоназначението (включително безжично използване на ad hoc) мрежи), докато решават много полезни задачи.

Преводът на специалната фраза, създадена за тази цел, отразява същността на сензорните мрежи, които се създават всеки път за решаване на конкретни проблеми и веднага след тяхното изпълнение се разделят на отделни елементи, които са готови да формират нови мрежи веднага щом възникне необходимост. Малките (прахообразни) микроустройства, които едновременно изпълняват изчислителни и комуникационни функции и са в състояние оптимално автоматично да се конфигурират в самоорганизиращи се мрежи, са в основата на нова мрежова парадигма, която подобрява производителността и сигурността на мрежовите компютри.

Понастоящем експертите наричат екологията и спасителните служби най-очевидните области на приложение за мрежите ad hoc . Например, малки прахови частици - сензори, разпръснати от самолети над големи горски площи, в зависимост от зададените параметри, могат да проследяват появата на горски пожари, маршрута на загубена туристическа група, чрез наблюдение на състоянието „зелен океан“ до контролния център чрез самоорганизирана безжична мрежа. Сензорните мрежи могат да наблюдават узряването на културите, информиране на земеделските производители за необходимостта от поливане на разсад, състоянието на климата в промишлени и обществени сгради и др.

Концепцията за сензорни мрежи значително променя ролята на човека, тъй като техните елементи - сетивни микрокомпютри - стават много по-независими, често предвиждайки задачите, генерирани от човека, много преди да пристигнат. „Хомоцентричният” модел на мрежово изчисление с човек като централна връзка в мрежата се превръща в минало - човек „се премества” от центъра на компютрите към своята периферия, концентрирайки се върху управлението на процеса, превръщайки се в посредник между реалния свят и компютрите.

Естествено, за да се събудят съблазнителни мечти за сензорни безжични мрежи, остава много да се направи. Сензорни устройства, или "моти" (от английски. Mote - "прашинка") трябва да бъде интегрирана платформа, която съчетава възможностите на сензорите (външни сензори, които записват определени параметри или тяхната комбинация), компютри и комуникационни устройства. Малките компютри трябва не само да "различават" света около нас, но и да действат в зависимост от неговото състояние. Всички те трябва да са свързани към една безжична мрежа, за да могат да предават записаната информация "по веригата". И накрая, те трябва да имат впечатляващо количество енергия за живота на батерията и да струват толкова малко, че да са по-евтини, отколкото да се зареждат.

Някои експерти смятат, че разпространението на малки устройства с докосване може да създаде ефект стотици или хиляди пъти по-мощен от разпространението на интернет. Бързото намаляване на размера на съвременните сензори, заедно с тяхното намаляване и намаляване на потреблението на енергия, приближава времето за пристигане на сензорните мрежи и следователно настъпването на ерата на новата мрежова парадигма.

Увеличен е интересът към разработването и изучаването на безжични самоорганизиращи се сензорни мрежи - мрежи, състоящи се от набор от прости миниатюрни устройства (възли), всяка от които съдържа микроконтролер, радиоприемник, датчик и автономен източник на енергия . Възлите са в състояние да записват информация за параметрите на околната среда и да ги предават чрез многосмъртна верига (от възел към възел) към базовата станция. Тези мрежи са предназначени за решаване на проблемите на мониторинга, контрола и защитата на големи територии или големи инженерни съоръжения. Много често количеството информация, което трябва да се предава от мрежов възел към базова станция, е ограничено до няколко килобайта на ден, следователно приемо-предавателите на възлите трябва да осигуряват само достатъчно ниски скорости на предаване (~ 30 kbit / s). Липсата на необходимост от високи скорости на пренос на данни и малък необходим радиус на комуникация (равна на разстоянието до съседния възел) значително опростява проектирането на мрежовите възли, повишава тяхната надеждност и намалява разходите за цялата мрежа. Едно от основните изисквания за сензорни мрежови възли е дълъг живот на батерията. Задачата за намаляване на потреблението на енергия може да бъде решена чрез оптимизиране на проектирането и режимите на работа на аналоговите и цифровите схеми на възли, както и чрез извличане на енергия, необходима за работата на тези вериги от околната среда. В момента се използват за извличане на енергия от околната среда, слънчеви батерии, преобразуватели на механични вибрации в напрежение, термоелементи, ректони и др. Такива източници на енергия и необходимостта от допълнително преобразуване на получените напрежения и токове до нивата, необходими за нормалната работа на радиочестотата на възела, не винаги позволяват да се постигнат желаните резултати. Един от основните консуматори на енергия в автономните възли е радиопредавателно устройство, така че задачата за намаляване на консумацията на мощност на предавателя може да се счита за една от приоритетните области на изследване в тази област. Ако консумацията на енергия от цифровите схеми, изисквани за обработка на малко информация, постоянно се намалява с подобряването на техните производствени техники, енергията, необходима за предаване на бит, не може да бъде по-малка от необходимата за създаване на ниво на откриваем сигнал в приемащото място и се определя от разстоянието между източника и приемника и също и нивото на шума. Повечето от съществуващите технологии за установяване на радиоконтакт се основават на използването на активни (енергоемки източници на енергия) предавателни устройства. Привлекателна алтернатива на използването на активни предавателни устройства за поддържане на радиокомуникации на къси разстояния е използването на пасивни дифузори, излъчващи електромагнитни полета, генерирани от външни източници (базови станции) като източници на радиосигнали. В този случай предадената информация може да бъде записана в повторно излъчваното поле чрез модулиране на параметрите на товара, включени в дифузора. В сравнение с активните устройства, системите, използващи пасивни дифузори за радиокомуникации, консумират значително по-малко енергия от източник на енергия, който е структурно по-прост, по-надежден и по-евтин. В същото време пасивните радиопредавателни устройства могат да осигурят много високо ниво на честота и фазова стабилност на носителя, определен от стабилността на излъчването на базовата станция.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Хелиев йон микроскоп

Квантов осцилатор на базата на електромеханичен резонатор

Mössbauer ефект

Физически основи на СКВИД - микроскопия

Подредени въглеродни наноструктури и области на тяхното практическо приложение

Метод на Laue

фулерени

Примери за практическо използване на NMR

Използването на хаос в устройствата за обработка на информация

Устройство и принцип на работа на атомно-енергиен микроскоп

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 1923

11.45.9.55 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .