Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, reka bentuk Rangkaian Sensor Tanpa Wayar yang cekap telah menjadi bidang penyelidikan utama. Sensor adalah alat yang bertindak balas dan mengesan beberapa jenis input dari kedua-dua keadaan fizikal atau persekitaran, seperti tekanan, haba, cahaya, dan lain-lain. Output sensor pada amnya adalah isyarat elektrik yang dihantar ke pengawal untuk proses selanjutnya .

Rangkaian Sensor Tanpa Wayar (WSN)

Rangkaian sensor tanpa wayar boleh didefinisikan sebagai rangkaian peranti yang dapat menyampaikan maklumat yang dikumpulkan dari medan yang dipantau melalui pautan tanpa wayar. Data diteruskan melalui beberapa node, dan dengan pintu masuk, data disambungkan ke rangkaian lain seperti Ethernet tanpa wayar .

Rangkaian Sensor Tanpa Wayar

WSN adalah rangkaian tanpa wayar yang terdiri daripada stesen pangkalan dan bilangan nod (sensor tanpa wayar). Jaringan ini digunakan untuk memantau keadaan fisik atau lingkungan seperti suara, tekanan, suhu, dan secara koperatif menyebarkan data melalui jaringan ke lokasi utama seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Topologi Rangkaian WSN

Untuk rangkaian komunikasi radio, struktur WSN merangkumi pelbagai topologi seperti yang diberikan di bawah.

Topologi Rangkaian Sensor Tanpa Wayar

Topologi Bintang

Topologi bintang adalah topologi komunikasi, di mana setiap nod menghubungkan terus ke pintu gerbang. Satu pintu masuk boleh menghantar atau menerima mesej ke beberapa nod jauh. Secara topologi, node tidak dibenarkan untuk menghantar mesej antara satu sama lain. Ini membolehkan komunikasi latensi rendah antara nod jauh dan pintu masuk (stesen pangkalan).

Oleh kerana kebergantungannya pada satu node untuk menguruskan rangkaian, pintu masuk mesti berada dalam jarak transmisi radio dari semua nod individu. Kelebihannya termasuk kemampuan untuk mengekalkan penggunaan kuasa node jauh ke tahap minimum dan terkawal. Ukuran rangkaian bergantung pada jumlah sambungan yang dibuat ke hub.

Topologi Pokok

Topologi pokok juga disebut sebagai topologi bintang bertingkat. Dalam topologi pokok, setiap simpul menghubungkan ke simpul yang diletakkan lebih tinggi di pohon, dan kemudian ke pintu masuk. Kelebihan utama topologi pokok ialah pengembangan rangkaian dapat dilakukan dengan mudah, dan juga pengesanan ralat menjadi mudah. Kelemahan dengan rangkaian ini ialah ia sangat bergantung pada kabel bas jika ia rosak, semua rangkaian akan runtuh.

Topologi Mesh

Topologi Mesh membenarkan penghantaran data dari satu nod ke nod yang lain, yang berada dalam julat transmisi radio. Sekiranya nod ingin menghantar mesej ke nod lain, yang berada di luar jangkauan komunikasi radio, ia memerlukan simpul pertengahan untuk teruskan mesej ke nod yang dikehendaki. Kelebihan topologi jaring ini merangkumi pengasingan dan pengesanan kerosakan dalam rangkaian dengan mudah. Kelemahannya ialah rangkaiannya besar dan memerlukan pelaburan yang besar.

Jenis WSN (Rangkaian Sensor Tanpa Wayar)

Bergantung pada persekitaran, jenis rangkaian diputuskan supaya mereka dapat dikerahkan di bawah air, di bawah tanah, di darat, dan sebagainya. Jenis WSN yang berbeza termasuk:

WSN Terestrial
WSN bawah tanah
WSN bawah laut
WSN Multimedia
WSN mudah alih

1. WSN Terestrial

WSN terestrial mampu berkomunikasi stesen pangkalan dengan cekap, dan terdiri daripada beratus-ratus hingga ribuan nod sensor tanpa wayar yang digunakan sama ada secara tidak berstruktur (ad hoc) atau berstruktur (Terancang). Dalam mod tidak berstruktur, node sensor diedarkan secara rawak dalam kawasan sasaran yang dijatuhkan dari satah tetap. Mod pra-rancangan atau berstruktur mempertimbangkan penempatan optimum, penempatan grid, dan model penempatan 3D 2D.

Di WSN ini, kuasa bateri namun terhad, bateri dilengkapi dengan sel suria sebagai sumber kuasa sekunder. Penjimatan Tenaga WSN ini dicapai dengan menggunakan operasi kitaran tugas rendah, meminimumkan kelewatan, dan perutean yang optimum, dan sebagainya.

2. WSN bawah tanah

Rangkaian sensor tanpa wayar bawah tanah lebih mahal daripada WSN terestrial dari segi penggunaan, penyelenggaraan, dan pertimbangan kos peralatan dan perancangan yang teliti. Rangkaian WSN terdiri daripada beberapa nod sensor yang tersembunyi di dalam tanah untuk memantau keadaan bawah tanah. Untuk menyampaikan maklumat dari nod sensor ke stesen pangkalan, node sink tambahan terletak di atas tanah.

WSN bawah tanah

“litar penukar frekuensi ke voltan menggunakan 555 ”

Rangkaian sensor tanpa wayar bawah tanah yang digunakan ke dalam tanah sukar diisi semula. Nod bateri sensor yang dilengkapi dengan kuasa bateri terhad sukar diisi semula. Selain itu, persekitaran bawah tanah menjadikan komunikasi tanpa wayar sebagai cabaran kerana tahap pelemahan dan kehilangan isyarat yang tinggi.

3. Di bawah Air WSN

Lebih daripada 70% bumi dihuni oleh air. Rangkaian ini terdiri daripada beberapa nod sensor dan kenderaan yang dikerahkan di bawah air. Kenderaan bawah laut autonomi digunakan untuk mengumpulkan data dari nod sensor ini. Cabaran komunikasi bawah air adalah kelewatan penyebaran yang panjang, dan lebar jalur dan kegagalan sensor.

Di bawah Air WSN

Di bawah air, WSN dilengkapi dengan bateri terhad yang tidak dapat diisi ulang atau diganti. Isu penjimatan tenaga untuk WSN bawah laut melibatkan pengembangan teknik komunikasi dan rangkaian bawah air.

4. WSN Multimedia

Rangkaian sensor tanpa wayar multimedia telah diusulkan untuk memungkinkan pengesanan dan pemantauan peristiwa dalam bentuk multimedia, seperti pencitraan, video, dan audio. Rangkaian ini terdiri daripada nod sensor kos rendah yang dilengkapi dengan mikrofon dan kamera. Nod ini saling berkaitan antara satu sama lain melalui sambungan tanpa wayar untuk pemampatan data, pengambilan data, dan korelasi.

WSN Multimedia

Cabaran dengan multimedia WSN termasuk penggunaan tenaga yang tinggi, keperluan lebar jalur yang tinggi, pemprosesan data, dan teknik pemampatan. Selain itu, kandungan multimedia memerlukan lebar jalur yang tinggi agar isi dapat disampaikan dengan betul dan mudah.

5. WSN Mudah Alih

Rangkaian ini terdiri daripada kumpulan nod sensor yang dapat dipindahkan sendiri dan dapat berinteraksi dengan persekitaran fizikal. Nod mudah alih dapat mengira akal dan berkomunikasi.

Rangkaian sensor tanpa wayar mudah alih jauh lebih serba boleh berbanding rangkaian sensor statik. Kelebihan MWSN berbanding rangkaian sensor tanpa wayar statik merangkumi liputan yang lebih baik dan lebih baik, kecekapan tenaga yang lebih baik, kapasiti saluran yang unggul, dan sebagainya.

Batasan Rangkaian Sensor Tanpa Wayar

Memiliki kapasiti penyimpanan yang sangat sedikit - beberapa ratus kilobyte
Memiliki kuasa pemprosesan sederhana-8MHz
Berfungsi dalam jarak komunikasi pendek - menghabiskan banyak tenaga
Memerlukan tenaga minimum - mengekang protokol
Mempunyai bateri dengan jangka hayat yang terhad
Peranti pasif memberikan sedikit tenaga

Aplikasi Rangkaian Sensor Tanpa Wayar

Jaringan ini digunakan dalam pelacakan alam sekitar, seperti pengesanan hutan, pengesanan hewan, pengesanan banjir, ramalan dan ramalan cuaca, dan juga dalam aplikasi komersial seperti ramalan dan pemantauan kegiatan seismik.
Aplikasi ketenteraan , seperti aplikasi pengawasan pelacakan dan pemantauan lingkungan menggunakan jaringan ini. Nod sensor dari rangkaian sensor dijatuhkan ke bidang minat dan dikendalikan dari jauh oleh pengguna. Penjejakan musuh, pengesanan keselamatan juga dilakukan dengan menggunakan rangkaian ini.
Aplikasi kesihatan, seperti Penjejakan dan pemantauan pesakit dan doktor menggunakan rangkaian ini.
Aplikasi rangkaian sensor tanpa wayar yang paling kerap digunakan dalam bidang sistem Pengangkutan seperti pemantauan lalu lintas, pengurusan routing dinamik, dan pemantauan tempat letak kereta, dll., Menggunakan rangkaian ini.
Tindak balas kecemasan yang cepat, pemantauan proses industri , kawalan iklim bangunan automatik, pemantauan ekosistem dan habitat, pemantauan kesihatan struktur awam, dll., menggunakan rangkaian ini.

Ini semua mengenai rangkaian sensor tanpa wayar dan aplikasinya. Kami percaya bahawa maklumat mengenai semua jenis rangkaian akan membantu anda mengenali mereka dengan lebih baik untuk keperluan praktikal anda. Selain daripada ini, untuk maklumat tambahan mengenai SCADA tanpa wayar , pertanyaan, dan keraguan mengenai topik ini atau projek elektrik dan elektronik , dan sebarang cadangan, sila komen atau tulis kepada kami di bahagian komen di bawah.

Kredit Foto