 |
شبکه‌های حسگر بیسیم از مجموعه‌ای از سنسورهای خودکار تشکیل شده‌اند تا برشرایط فیزیکی یا محیطی نظارت کنند. این شرایط می‌تواند، حرارت، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلودگی‌ها باشد. این شبکه‌ها داده‌ها را از طریق شبکه به یک واحد مرکزی ارسال می‌کنند. شبکه‌های مدرن‌تر امروزی دو طرفه هستند و امکان کنترل فعالیت سنسورها را هم فراهم کرده‌اند.
|
توسعه شبكه‌هاي حسگر بيسيم در ابتدا در نيروي نظامي آغاز شد و در مواردي همچون نظارت بر زمين نبرد تحت آزمون قرار گرفت. امروزه اين شبكه‌ها كاربردهاي صنعتي و مصرفي زيادي پيدا كرده‌اند. از ميان اين كاربردها مي‌توان به نظارت توليد كارخانه‌اي و كنترل آنها، نظارت بر سلامت ماشين و... اشاره كرد.
يك شبكه WSN از مجموعه‌اي از گره‌ها تشكيل شده است كه مي‌توانند تعداد آنها از چندتا تا چندصد حسگر متغير باشد. در اين شبكه‌ها هر گره به گره ديگر (يا چند گره ديگر) متصل است. هر كدام از اين حسگرهاي شبكه، معمولا چند بخش دارند:
** گيرنده/فرستنده راديويي با آنتن داخلي يا اتصال به آنتن بيروني
** ميكروكنترلر كه مداري است الكترونيكي براي ارتباط برقرار كردن با سنسورها و منابع تغذيه
** باتري يا شكل متصلي از دستگاه ذخيره‌سازي انرژي
يك گره حسگر در اندازه‌هاي متفاوت وجود دارد و مي‌تواند به اندازه يك جعبه كفش يا حتي به اندازه گرد و غبار وجود داشته باشد، هر چند كه عملكرد اصلي اين گره‌هاي ميكروسكوپيك هنوز مشخص نشده است. هزينه اين گره‌هاي سنسوري متغير است و از چند صد ريال تا چند صد ميليون ريال مي‌توان آنها را تهيه كرد و بستگي به ساختار دروني گره حسگر و پيچيدگي معماري آن دارد.
اندازه و هزينه در حسگرها با منابع مرتبط با آن، از جمله انرژي، حافظه، سرعت محاسباتي و پهناي باند ارتباطاتي نسبت مستقيم دارد. توپولوژي شبكه‌هاي WSN مي‌تواند از يك حالت ستاره‌اي ساده تا يك شبكه مش پيچيده متغير باشد.
كاربردها
نظارت منطقه‌اي
نظارت منطقه‌اي يكي از كاربردهاي عمومي شبكه‌هاي حسگر بيسيم است. در اين مورد، شبكه روي ناحيه‌اي كه پديده‌اي بايد در آن تحت نظارت قرار گيرد، پهن مي‌شود. يكي از مثال‌هاي نظامي آن مي‌تواند در مرزها باشد تا هجوم دشمنان را تشخيص دهد. يكي از كاربردهاي عمومي اين شبكه‌ها، استفاده آنها در خطوط لوله نفت و گاز است تا نشت لوله را سريعا شناسايي كند.
وقتي حسگرها رويداد مورد نظر را نظارت مي‌كنند، اين رويداد به يكي از ايستگاه‌هاي اصلي گزارش مي‌شود، سپس عملكرد لازم در مقابل آن انجام مي‌شود (پيغامي به اينترنت يا ماهواره ارسال شود)
در نهايت از كاربردهاي ديگر نظارت منطقه‌اي مي‌توان به تشخيص حضور خودرو، و نوع آن (كاميون، موتورسيكلت يا خودروي سواري) اشاره كرد.
نظارت بر آلودگي هوا
شبكه‌هاي حسگر بيسيم براي تشخيص آلودگي هوا در شهرهاي بزرگي همچون (استكهلم، لندن يا بريزبن) استفاده مي‌شود تا شرايط آلودگي هوا براي شهروندان را بسنجد.
تشخيص آتش در جنگل‌ها
شبكه‌اي از گره‌هاي حسگر مي‌تواند در جنگل قرار بگيرد و هنگام شروع آتش در آن، هشدار بموقع صادر كند. اين گره‌ها كه مجهز به حسگرهاي كنترل دما، رطوبت و گازهاي توليدي از سوختن گياهان هستند، هشدارهاي لازم را در صورت آتش‌سوزي به واحد مركزي ارسال مي‌كنند. تشخيص سريع و بموقع باعث مي‌شود، عملكرد آتش‌نشانان مفيدتر باشد و با هزينه بسيار كمتري خطر آتش‌سوزي كل جنگل رفع شود. به كمك همين حسگرها مي‌توان حتي جهت گسترده شدن آتش را كشف كرد.
گلخانه‌ها
اين حسگرها مي‌توانند براي كنترل دما و رطوبت گلخانه‌ها نيز استفاده شوند. وقتي دما و رطوبت به پايين‌تر از حد استاندارد مي‌رسد، مدير گلخانه با دريافت يك ايميل يا پيامك تلفن همراه از شرايط با خبر شده و عملكرد لازم را انجام مي‌دهد. در موارد اتوماتيك‌تر، خود اين حسگرها كنترل سيستم‌هاي گرمايشي و توليد رطوبت را به‌دست مي‌گيرند و تا رسيدن به شرايط ايده‌آل آنها را روشن نگه مي‌دارند.
تشخيص زمين‌لرزه
سيستم تشخيص زمين‌لرزه از شبكه حسگرهاي بيسيم استفاده مي‌كند تا كوچك‌ترين حركت زمين و تغييرات پارامتريك آن را قبل يا هنگام زلزله ثبت كند و با توجه به اين داده‌ها مي‌توان حتي زلزله را مدت‌ها پيش از وقوع آن، تشخيص داد.
كاربردهاي صنعتي
نظارت بر سلامت ماشين‌ها
شبكه‌هاي حسگر بيسيم همچنين براي سيستم‌هاي نگهداري از ماشين‌هاي صنعتي نيز به‌كار مي‌آيند و علاوه بر امكاناتي كه عرضه مي‌كنند، مي‌توانند در هزينه صرفه‌جويي كنند. پيش‌از اين تشخيص و كنترل سلامت نواحي از ماشين صنعتي كه غير قابل دسترسي يا سمي بود، ممكن نبود و حالا با كمك اين حسگرها بسادگي مي‌توان آنها را كنترل كرد.
نظارت آب و فاضلاب
فرصت‌هاي زيادي براي استفاده از اين شبكه‌ها در صنعت آب و فاضلاب وجود دارد. تاسيساتي كه ارتباط داده‌اي ندارند، مي‌توانند از شبكه‌هاي بيسيم استفاده كرده و با كمك باتري (يا پنل خورشيدي) انرژي لازم براي حسگرها را تامين كنند.
دامداري
استفاده از شبكه‌هاي حسگر بيسيم در صنعت دامداري بشدت در حال عمومي شدن است؛ استفاده از يك شبكه حسگر مي‌تواند دامدار را از نگهداري تجهيزات و سيم‌ها در محيط‌هاي دشوار راحت كند. سيستم‌هاي آبرساني مي‌توانند با كمك حسگرهاي فشار كنترل شده و به صورت خودكار آب لازم را براي دام‌ها تامين كنند و حتي مقدار آب را براي محاسبه و حسابداري به دست بياورند.
قابليت‌هاي ساختاري
شبكه‌هاي بيسيم مجازي در درون خود قابليت‌هاي زير را دارا هستند:
* مصرف انرژي گره‌ها از طريق باتري يا استخراج انرژي از اطراف گره‌ها تامين مي‌شود.
* قابليت كنار آمدن با گره‌هاي از كار افتاده در سيستم وجود دارد.
* قابليت حمل گره‌ها
* توپولوژي ديناميك شبكه
* قطعي ارتباط
* قابليت بزرگ شدن براي پياده‌سازي در محيط‌هاي بزرگ
* مقاومت در برابر شرايط محيطي دشوار
* سادگي استفاده
* و اجراي عمليات بدون نظارت
گره‌هاي حسگر در حقيقت كامپيوترهاي كوچكي هستند كه رابط كاربري و مولفه‌هاي محدودي دارند. اين سنسورها از يك واحد پردازش، واحد حافظه و سنسورها تشكيل شده‌اند كه به يك دستگاه ارتباطي كه اغلب دستگاه فرستنده/گيرنده راديويي است، متصل هستند. در انواع پيچيده‌تر اين سنسورها، ماژول‌هاي استخراج انرژي يا دستگاه‌هاي ارتباطي ديگر نيز وجود دارند. ايستگاه‌هاي پايه در اين شبكه‌ها از كامپيوتري با قدرت‌هايي به‌مراتب بيشتر تشكيل شده است و توانايي دريافت و ارسال داده‌ها را از گره‌ها به سرور دارد. از ديگر مولفه‌هاي حياتي اين شبكه‌ها، در شبكه‌هايي كه توپولوژي وابسته به مسيرياب دارند، دستگاه‌هاي مسيرياب است. مسيرياب‌ها براي اتصال دستگاه‌هاي بيروني از جمله گوشي‌هاي تلفن همراه، تلفن‌هاي ماهواره‌اي، مودم‌هاي راديويي، لينك‌هاي واي‌فاي و... به شبكه حسگر بيسيم استفاده مي‌شوند. | 
