1.3-rasm. Sensor tarmog'ining asosiy elementlari va interfeyslari
Rasmdan ko'rinib turibdiki, datchiklar majmuasi quyidagilardan iborat: apparat;
asosiy dasturiy ta'minot; amaliy dasturiy ta'minot.
Arxitektura to'rtta asosiy interfeysni belgilaydi:
1. Sensorning asosiy va amaliy dasturiy ta'minoti o'rtasidagi interfeys
tugun.
2. Asosiy dasturiy ta'minot va apparat o'rtasidagi interfeys
sensorli tugun (datchiklar, aktuatorlar va / yoki aloqa tugunlari va boshqalar).
3. Sensor tarmog'idagi tugunlar orasidagi simsiz yoki simli interfeyslar.
4. Sensor tarmog'i va tashqi muhit (xizmat ko'rsatuvchilar, foydalanuvchilar) o'rtasidagi interfeys.
SST ma'lum bir radiochastota diapazonida ishlaydigan sensorlar, aktuatorlar va qabul qiluvchilar (uzatuvchilar) bilan jihozlangan miniatyura hisoblash qurilmalaridan iborat. Bunday BSS tuguniga sensorli tugun yoki oddiygina sensor deyiladi. Sensor majmuasi odatda bir kub dyuymdan oshmaydigan taxtadir. Doskada protsessor, xotira - flesh va operatsion, raqamli-analog va analog-raqamga o'zgartirgichlar, radiochastota qabul qiluvchi, quvvat manbai va turli sensorlar va aktuatorlar mavjud. Shunday qilib, simsiz tarmoq tugunining apparat qismini quyidagi to'rtta quyi tizimga bo'lish mumkin (3.4-rasm):
1) aloqa quyi tizimi - sensor tarmog'idagi boshqa tugunlar bilan simsiz ulanishni ta'minlaydi va radio qabul qiluvchini o'z ichiga oladi;
2) hisoblash quyi tizimi - ma'lumotlarni qayta ishlash va tugun funksionalligini ta'minlaydi va MCU mikrokontrolleridan iborat bo'lib, unga protsessor, operatsion SRAM, uchuvchan bo'lmagan EEPROM va flesh-xotira, ADC analog-raqamli konvertor, taymer, kirish / chiqish portlari kiradi;
3) sensor quyi tizimi - sensor simsiz tugunni tashqi dunyo bilan ulanishni ta'minlaydi, bu analog va raqamli sensorlar, aktuatorlarni o'z ichiga olishi mumkin;
4) elektr ta'minoti quyi tizimi - simsiz sensor tugunining barcha elementlarini elektr ta'minoti bilan ta'minlaydi va energiya ishlab chiqarish va saqlash, shuningdek kuchlanishni tartibga solish uchun qurilmalarni o'z ichiga oladi.
1.4-rasm. Simsiz sensor tarmog'ining tugunlari
Sensorlar juda xilma-xil bo'lishi mumkin. Boshqalarga qaraganda tez harorat, bosim, namlik, yorug'lik, tebranish, joylashuv sensorlari ishlatiladi, kamroq - magnetoelektrik, kimyoviy (masalan, CO, CO2, fon radiatsiya darajasini o'lchash), tovush va boshqalar. Amaldagi sensorlar to'plami simsiz sensor tarmoqlari tomonidan bajariladigan funktsiyalarga bog'liq.
Sensordan olingan elektr signallari ko'pincha ishlov berishga tayyor emas, shuning uchun ular motedagi konversiya bosqichidan o'tadi. Masalan, signal ko'pincha uning amplitudasini oshirish uchun kuchaytirilishi kerak, ma'lum chastota diapazonlarida kiruvchi shovqinlarni olib tashlash uchun filtrlardan foydalanish mumkin va hokazo. O'zgartirilgan signal analog-raqamli konvertor (ADC) tomonidan raqamli signalga aylantiriladi. Natijada, signal raqamli shaklda olinadi va u keyinchalik protsessorda qayta ishlashga va mikrokontroller xotirasida saqlashga tayyor bo'ladi. Aktuatorlar mavjud bo'lganda, boshqaruv harakatlarini tarmoq tugunlaridan tashqi muhitga aktuator orqali o'tkazish ham mumkin. Sensor bloki odatda kichik batareyadan quvvatlanadi.
Hajmidan tashqari, SST tugunlari uchun boshqa qattiq cheklovlar mavjud. Ular: -juda kam energiya iste'mol qilishlari kerak;
-qisqa masofalarda ko'p sonli tugunlar bilan ishlash;
- past ishlab chiqarish narxiga ega;
-avtonom bo'lish va texnik xizmat ko'rsatmasdan ishlash;
- muhitga moslashish.
1.5 – rasm. Sensor tugunlarining ko'rinishi
Funktsiyalarni bajarish uchun har bir sensor tuguniga maxsus operatsion tizim (OT) o'rnatilgan. Sensorli tugunlar uchun taniqli operatsion tizimga misol sifatida Berkli universitetida ishlab chiqilgan ochiq manba TinyOS tizimi, cheklangan hisoblash resurslari ostida ishlashga mo'ljallangan, voqeaga asoslangan real vaqtda operatsion tizimdir. Ushbu OT sensorlarga avtomatik ravishda qo'shnilar bilan aloqa o'rnatish va berilgan topologiyaning sensor tarmog'ini yaratish imkonini beradi.
Sensorlarning eng muhim funktsiyalaridan biri tarmoqni tashkil etish sxemasi va ma'lumotlarni uzatish yo'llarini avtomatik tanlash bo'lganligi sababli, simsiz sensor tarmoqlari asosan o'z-o'zini sozlashdir. Ko'pincha, sensorli tugun hech bo'lmaganda ma'lumotlarni uzatadigan boshqa sensorga nisbatan o'z joyini mustaqil ravishda aniqlay olishi kerak. Ya'ni, birinchi navbatda, barcha sensorlar aniqlanadi, so'ngra marshrutlash sxemasi shakllanadi.
Sensor tugunlar statsionar bo'lishi mumkin, shuningdek, nisbiy harakatchanlikka ega bo'lishi mumkin, ya'ni ular tarmoqning mantiqiy ulanishini buzmasdan, ma'lum bir fazoda bir-biriga nisbatan o'zboshimchalik bilan harakatlanishi mumkin. Ikkinchi holda, sensor tarmog'i qattiq doimiy topologiyaga ega emas va uning strukturasi vaqt o'tishi bilan dinamik ravishda o'zgaradi.
Sensor tarmog'ida tugunlar odatda simsiz aloqa qiladi. Aloqa radio, infraqizil nurlanish (infraqizil) yoki optik signallar orqali amalga oshirilishi mumkin. Eng keng tarqalgan radio aloqa variantlaridan biri chastota diapazonlaridan sanoat, ilmiy va tibbiy maqsadlarda foydalanish ISM (Sanoat, ilmiy va tibbiy), ular Xalqaro elektraloqa ittifoqi ITU-R radioaloqa sektori tomonidan belgilanadi va koʻpchilik mamlakatlarda litsenziyasiz foydalanish mumkin.
Ushbu chastotalarning ba'zilari allaqachon simsiz mahalliy tarmoqlarda (WLAN) ishlatilgan. Kichik o'lchamdagi va arzon narxlardagi sensorli tarmoqlar uchun signal kuchaytirgich kerak emas. Uskuna cheklovlari va antenna samaradorligi va quvvat iste'moli o'rtasidagi muvozanat mikroto'lqinli diapazonda uzatish chastotasini tanlashga ma'lum cheklovlar qo'yadi. Eng ko'p ishlatiladigan ISM chastotalari Evropada 433 MGts va Shimoliy Amerikada 915 MGts. ISM radiochastotalaridan foydalanishning asosiy afzalliklari chastotalarning keng spektri va butun dunyo bo'ylab mavjudligidir. Ular ma'lum bir standartga bog'lanmagan, shuning uchun sensorli tarmoqlarda energiya tejash strategiyalarini amalga oshirish uchun ko'proq erkinlik beradi.
|
