Принципы построения беспроводных систем сбора первичной измерительной информации

Предлагаемые в текущее время на рынке современных технологий беспроводные методы соединения модулей в единые измерительно-информационные комплексы основаны на использовании в качестве несущего сигнала оптического и радиоизлучения. Для этих целей международными соглашениями закреплено несколько частотных интервалов безлицензионного использования, в том числе спектр 2,4 ГГц (ISM – Industry, Science, Medicine). В нем, зависимо от желания заказчика, критерий «видимости», расстояний, наличия помех выбор разработчика может быть остановлен на той либо другой стандартизированной технологии передачи данных, к примеру, Блютуз, WiFi, WiMax, ZigBee, NanoNet и др. В таблице приведены свойства приемопередатчиков разных производителей, выпускающих чипы для радиосвязи.

Черта

ZigBee

NanoNet

WiFi

USB

ATR2406

Блютуз

Скорость передачи данных, Кбит/с

250

500-2000

1000-11000

64

1152

1000

Дальность, м

70

900

200

300

160

100

Ток передачи, мА

19,7

55-78

600

69,1

57

70

Ток приема, мА

17,4

40

57,7

42

45

Спящий режим, мкА

1

1

1

1

2000

Выходная мощность, мВт

1

8

100

1

6

100

По значению энерговклада на передачу 1-го бита фаворитом является германская компания Nanotron Technologies Gmbh, выпускающая продукцию для сетей NanoNet. Конкретно этот параметр (энергозатраты на передачу определенного объема инфы) является определяющим в выборе технологии при разработке сетей датчиков, большая часть которых питается от батарей, аккумов.

При разработке беспроводных систем сбора данных рассматривают последующие принципиальные нюансы проектирования:

· протоколы маршрутизации в сетях;

· экономия используемой энергии;

· цена обслуживания;

· обеспечение безопасности сетей датчиков;

· надежность связи меж узлами;

· трудности, связанные с скоплением собранных данных;

· организация соответственной базы данных.

В текущее время реализуют три типа таких измерительных сетей. В первом случае употребляется только один узел-сток сбора измерительной инфы. Во 2-м типе сетей узлов может быть много, их число находится в зависимости от требуемой зоны покрытия, радиуса деяния связи, конфигурации и режима работы сети, периода опроса датчиков, специфичности решаемой задачки и других причин. 3-ий тип узлов – это ретрансляторы (маршрутизаторы). Может быть также существование смешанных типов узлов сбора измерительной инфы.

Механизм работы сетей данного типа основан на том, что датчики определяют некий параметр, потом передают измерительную информацию в пакетном режиме узлу-стоку или впрямую, или через цепочку ретрансляторов. Пункт сбора инфы подключен к компу, на котором осуществляется обработка данных, их визуализация, скопление, передача через глобальные сети юзерам сети датчиков.

В состав узла-датчика входят четыре главных компонента:

· источник питания;

· преобразователь измеряемой физической величины в сигнал цифрового вида;

· вычислительный блок (микроконтроллер);

· приемопередатчик.

Время от времени в состав узла может быть включен модуль для определения координаты (географической).

При разработке измерительных сетей данного типа нужно учесть ряд особенностей.

· Часто топология сети и местоположения датчиков не является детерминированными.

· Датчики, маршрутизаторы и пункт сбора могут быть мобильными. Потому такие сети должны быть способными к самоконфигурированию, к самоорганизации.

· Более остро, по сопоставлению с проводными сетями стоит неувязка организации доступа к среде передачи инфы. К примеру, в случае одновременного прихода инфы от нескольких датчиков, растет воздействие помех. Для решения этих заморочек употребляют разные способы разделения во времени режимов приема и передачи инфы.

· Существенное воздействие на выбор аппаратуры, алгоритмов маршрутизации оказывает энергетический фактор. Такие датчики-узлы должны быть дешевыми.