Интелигентни сензорни мрежи

АвтоматизацияСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 3, 2015

Интелигентните сензорни мрежи скоро ще придобият значението на Интернет. Така както глобалната компютърна мрежа позволява достъп до цифрова информация отвсякъде и по всяко време, интелигентните сензорни мрежи ще осигуряват дистанционно взаимодействие с физическия свят в реално време.

Умните, свързани в мрежа сензори, ще бъдат навсякъде, събиращи и обработващи огромни количества данни – от качество на въздуха и състояние на трафика, до метеорологични условия и др. Това означава не просто наблюдение на няколко отделни сензора, а десетки хиляди сензорни възли, които извършват не само локални измервания, а променят модели. Тази технология ще управлява производства, ще оптимизира процеси, ще наблюдава условия, ще засича изменения на параметри и ще предсказва необходимост от поддръжка на оборудването.

Повечето използвани в днешно време сензори са големи, скъпи и без вградена интелигентност за анализ или въздействие върху измерванията. Те осигуряват изолирани измервателни данни за последваща обработка. МЕМС (микроелектромеханични системи) и нанотехнологиите спомагат за въвеждане на малки, евтини и консумиращи малко енергия сензори.

Малките по размер сензори могат да бъдат разпръснати навсякъде и да измерват всичко, което можем да си представим. Ниската консумация на енергия означава, че не е необходимо да бъдат снабдени с големи батерии, а могат да бъдат захранвани от соларни такива например. Ниската цена се определя от голямото им търсене на пазара.

Няколко компании вече произвеждат смарт сензори със свръхнисък разход на енергия, с големина на пощенска марка, които показват добри резултати при редица приложения. Малкият размер обаче е само фаза от развитието им. Скоро развитието на интегрираните сензори на силициева основа ще доведат до изработване на микроскопични елементи, които да бъдат разпръсквани наоколо като прах.

Комбинация на три технологии
В изграждането на смарт сензорни мрежи се използват три основни технологии:
Микросензори с ниско енергийно потребление. Това обикновено са МЕМС, структури, произведени като силициеви интегрални схеми. С предимствата на нанотехнологията в близко бъдеще ще се появят и първите сензори с атомен размер.

Вградени чипове, безжични трансивери и фърмуеър за P2P (точка до точка) комуникация и автономни системи. Докато единичните възли са относително неустойчиви и комуникират на малки дистанции, целите мрежи са робастни с възможност за комуникация по резервирани (редундантни) пътища.

Софтуер за комуникация, управление и оптимизация за системи с многобройни възли. В комбинация тези разработки предоставят условия за изграждане на интелигентни сензорни мрежи, които могат да бъдат имплементирани в широк обхват. В по-големите интелигентни масиви индивидуалните точки, т. нар. hot spots, правят анализи в реално време.

Освен това се предоставя информация, която улеснява цялостния анализ по разпознаване на модела по невъзможни досега начини. Пример за това са смарт безжичните сензорни мрежи, изградени от малки, умни, евтини чипове преобразуватели, които имат компютърни свойства.

Когато сензорите станат малки, с нисък разход на енергия и измерванията се предават и координират през P2P безжични връзки, технологията ще се измести и към нови софтуерни области: моделно разпознаване, евристичен анализ, автономни системи и т.н. От друга страна, MEMС и нанотехнологиите ще се използват за създаване на евтини и точни био- и химични сензори. В сферата на P2P - P2P мрежите, осигурени на мултинива и с гарантирано качество, ще разширят безжичните и сателитни връзки.

Приложение
В следващите години развитието на тази технология ще повлияе индустриалните пазари, предоставяйки огромни възможности. Пряко приложение интелигентните сензори ще намерят в индустриалната автоматизация и управлението на процеси, дистанционния мониторинг в реално време на големи области, комуналните услуги (автоматизирано отчитане на измервателни устройства, сградна автоматизация).

Разпределените сензорни системи с компютърни технологии ще бъдат навсякъде – домове, офиси, заводи, автомобили, търговски центрове, ферми, горски и ловни стопанства.

Top