Bande de capteur - Sensor web

Le concept de « réseau de capteurs » est un type de réseau de capteurs particulièrement bien adapté à la surveillance de l'environnement . L'expression « réseau de capteurs » est également associée à un système de détection qui utilise fortement le World Wide Web . Le cadre Sensor Web Enablement (SWE) de l' OGC définit une suite d'interfaces de services Web et de protocoles de communication faisant abstraction de l'hétérogénéité de la communication des capteurs (réseau).

Définition

Le terme « réseau de capteurs » a été utilisé pour la première fois par Kevin Delin de la NASA en 1997, pour décrire une nouvelle architecture de réseau de capteurs sans fil dans laquelle les éléments individuels pourraient agir et se coordonner dans leur ensemble. En ce sens, le terme décrit un type spécifique de réseau de capteurs : un réseau amorphe de plates-formes de capteurs spatialement distribuées ( pods ) qui communiquent sans fil entre elles. Cette architecture amorphe est unique car elle est à la fois synchrone et sans routeur , ce qui la distingue des schémas de réseau de type TCP/IP plus typiques . Une nacelle en tant que plate-forme physique pour un capteur peut être orbitale ou terrestre, fixe ou mobile et peut même être accessible en temps réel via Internet . La communication de pod à pod est à la fois omnidirectionnelle et bidirectionnelle, où chaque pod envoie les données collectées à tous les autres pods du réseau. Par conséquent, l'architecture permet à chaque pod de savoir ce qui se passe avec tous les autres pods tout au long de la bande de capteur à chaque cycle de mesure. Les modules individuels (nœuds) étaient tous équivalents au matériel et l'architecture de Delin ne nécessitait pas de passerelles ni de routage spéciaux pour que chacun des éléments individuels communique entre eux ou avec un utilisateur final. La définition de Delin d'un réseau de capteurs était une entité de détection autonome, autonome - capable d'interpréter et de réagir aux données mesurées - qui ne nécessite pas nécessairement la présence du World Wide Web pour fonctionner . En conséquence, la fusion de données à la volée, telle que l'identification faussement positive et le suivi du panache, peut se produire dans le réseau de capteurs lui-même et le système réagit ensuite comme un ensemble coordonné et collectif au flux de données entrant. Par exemple, au lieu d'avoir des détecteurs de fumée non coordonnés, un réseau de capteurs peut réagir comme un seul localisateur d'incendie dispersé dans l'espace.

Le terme « web de capteurs » s'est également transformé en étant parfois associé à une couche supplémentaire reliant les capteurs au World Wide Web . L'initiative Sensor Web Enablement (SWE) de l' Open Geospatial Consortium (OGC) définit des interfaces de service qui permettent une utilisation interopérable des ressources de capteurs en permettant leur découverte , leur accès , leur attribution de tâches , ainsi que l' événement et l'alerte . En définissant des interfaces de service standardisées, un réseau de capteurs basé sur les services SWE masque l'hétérogénéité d'un réseau de capteurs sous-jacent, ses détails de communication et divers composants matériels, des applications construites dessus. L'initiative SWE de l'OGC définit le terme « web de capteurs » comme une infrastructure permettant d'accéder aux réseaux de capteurs et aux données de capteurs archivées qui peuvent être découvertes et accessibles à l'aide de protocoles standard et d'interfaces de programmation d'applications . Grâce à cette abstraction des détails des capteurs, leur utilisation dans les applications est facilitée.

Caractéristiques de l' architecture web des capteurs de Delin

Delin a conçu un réseau de capteurs comme un réseau de modules interconnectés. Tous les pods d'un réseau de capteurs sont équivalents en matériel (il n'y a pas de pods "passerelle" ou "esclaves" spéciaux). Néanmoins, il existe des fonctions supplémentaires que les pods peuvent exécuter en plus de participer à la fonction générale du réseau de capteurs. Tout module d'un réseau de capteurs peut être un module de portail et permet aux utilisateurs d'accéder au réseau de capteurs (à la fois en entrée et en sortie). L'accès peut être fourni par un modem RF, des connexions de téléphone portable, des connexions d'ordinateur portable ou même un serveur Internet. Dans certains cas, un pod aura une unité de mémoire amovible attachée (telle qu'une clé USB ou un ordinateur portable) qui stocke les données collectées.

Le terme de pod mère fait référence au pod qui contient l'horloge principale du système de capteurs Web synchrones. Le pod mère n'a pas de matériel spécial associé, sa désignation en tant que mère est simplement basée sur le numéro d'identification associé au pod. Le pod mère sert souvent de point de portail principal vers Internet, mais cela n'est fait que pour faciliter le déploiement. Les premiers articles faisaient référence au module mère comme « un nœud principal » s'il contenait en plus du matériel spécial pour un type particulier de périphérique d'entrée/sortie (disons un modem RF).

En raison du saut inhérent de données au sein d'un réseau de capteurs, un pod sans capteurs attachés peut être déployé comme un relais dans le seul but de faciliter la communication entre les autres pods et d'étendre la plage de communication à un point final particulier (tel que une cosse mère). Les capteurs peuvent être attachés aux modules de relais ultérieurement et les relais peuvent également servir de modules de portail.

Chaque pod contient généralement :

  • un ou plusieurs capteurs débouchant sur un ou plusieurs canaux de données,
  • une unité de traitement telle qu'un microcontrôleur ou un microprocesseur ,
  • un composant de communication bidirectionnel tel qu'une radio et une antenne (les portées radio sont généralement limitées par les exigences de spectre du gouvernement ; les bandes sans licence permettront une communication de quelques centaines de mètres dans des zones non obstruées, bien que la ligne de vue ne soit pas une exigence),
  • une source d'énergie telle qu'une batterie couplée à une cellule solaire ,
  • un emballage pour protéger les composants contre des environnements parfois difficiles,

Chaque nacelle nécessite également généralement un support tel qu'un poteau ou un trépied. Le nombre de pods peut varier, avec des exemples de nappes de capteurs de 12 à 30 pods. La forme d'un réseau de capteurs peut avoir un impact sur son utilité, par exemple un déploiement particulier s'est assuré que chaque pod était à portée pour communiquer avec au moins deux autres pods. Jusqu'à présent, les cycles de mesure du réseau de capteurs ont généralement duré entre 30 secondes et 15 minutes pour les systèmes déployés.

Des réseaux de capteurs constitués de pods ont été déployés sur des kilomètres et fonctionnent en continu pendant des années. Des réseaux de capteurs ont été déployés dans des environnements difficiles (y compris les déserts, les manteaux enneigés des montagnes et l'Antarctique) à des fins de science environnementale et se sont également avérés précieux pour la recherche et le sauvetage urbains et la protection des infrastructures. La technologie ne surveille pas seulement l'environnement, mais contrôle parfois aussi l'environnement en actionnant des dispositifs.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • Sensor Webs, KA Delin, SP Jackson et RR Some NASA Tech Briefs 1999, 23, 90 [1] publication en libre accès .
  • The Sensor Web: Distributed Sensing for Collective Action, Kevin A. Delin Sensors Online juillet 2006, 18 [2] publication en libre accès .
  • The Sensor Web: A Distributed, Wireless Monitoring System, Kevin A. Delin Sensors Online, avril 2004, 21 [3] publication en accès libre .
  • New Generation Sensor Web Enablement, Arne Bröring, Johannes Echterhoff, Simon Jirka, Ingo Simonis, Thomas Everding, Christoph Stasch, Steve Liang, Rob Lemmens Sensors 2011, Volume 11, Numéro 3, 2652-2699 [4] publication en libre accès .
  • Études environnementales avec le réseau de capteurs : principes et pratiques, Kevin A. Delin, Shannon P. Jackson, David W. Johnson, Scott C. Burleigh, Richard R.Woodrow, J. Michael McAuley, James M. Dohm, Felipe Ip, Ty PA Ferré, Dale F. Rucker, Victor R. Baker Sensors 2005, 5, 103-117 [5] publication en libre accès .
  • OGC Sensor Web Enablement: Overview and High Level Architecture, Botts, Percivall, Reed et Davidson [6] Livre blanc OGC, juillet 2006 publication en libre accès .
  • Open Sensor Web Architecture: Core Services, Xingchen Chu, Tom Kobialka, Bohdan Durnota et Rajkumar Buyya, Actes de la 4e conférence internationale sur la détection intelligente et le traitement de l'information (ICISIP 2006, IEEE Press, Piscataway, New Jersey, États-Unis, ISBN  1- 4244-0611-0 , 98-103pp), 15-18 décembre 2006, Bangalore, Inde. [7] publication en libre accès .
  • A SensorWeb Middleware with Stateful Services for Heterogeneous Sensor Networks, Tom Kobialka, Rajkumar Buyya, Christopher Leckie et Rao Kotagiri, Actes de la 3e conférence internationale sur les capteurs intelligents, les réseaux de capteurs et le traitement de l'information (ISSNIP 2007, IEEE Press, Piscataway, New Jersey , États-Unis), 3-6 décembre 2007, Melbourne, Australie. [8] publication en libre accès .

Liens externes

  • SensorWare Systems - La société est issue de la NASA pour commercialiser la technologie des capteurs Web.
  • Sensor Web Alliance – Une organisation qui développe une plateforme de recherche collaborative appelée Sensor Web Alliance (SWA). L'objectif est de mettre en commun les ressources de la SWA, de coordonner la recherche et de permettre aux organisations participantes de partager la propriété intellectuelle, ce qui répartira les risques et réduira le coût d'entrée.
  • Projet SenseWeb - Un projet Microsoft Research qui permet aux utilisateurs de visualiser et d'interroger des données en temps réel à l'aide d'une interface géographique telle que Windows Live Local et permet aux propriétaires de données de publier facilement leurs données en direct à l'aide d'une interface de service Web.
  • GeoSensor Web Lab, Université de Calgary – Un laboratoire de recherche universitaire qui développe une infrastructure SIG pour le Sensor Web et ses applications. Plusieurs applications Web de capteurs ont été développées et déployées pour des applications environnementales et agricoles. Des informations sur le projet, des publications et des vidéos de démonstration sont disponibles sur ce site.
  • 52°Nord - Une organisation de partenariat ouvert qui interopérable des services Web et des modèles d'encodage de données, qui constituent les briques techniques des Infrastructures de Données Spatiales (SDI).
  • SWSL à l'Institut de Géomatique (IFGI) de l'Université de Münster - Le S web Ensor, W géotraitement basé-eb, et S imulation L ab (SWSL) est un laboratoire universitaire travaillant sur les blocs de construction de la bande de geosensor pour faire tous différents types de capteurs détectables, accessibles et exécutables de manière interopérable.
  • OGC SWE – Depuis 2002, l'Open Geospatial Consortium (OGC) a une activité ciblée de Sensor Web Enablement (SWE). Du point de vue de l'OGC, un réseau de capteurs fait référence à des réseaux de capteurs accessibles sur le Web et à des données de capteurs archivées qui peuvent être découvertes et accessibles à l'aide de protocoles standard et d'interfaces de programme d'application (API).
  • Projet d'architecture ouverte SensorWeb - Le projet se concentre sur le développement d'un middleware orienté service pour SensorWeb qui intègre des réseaux de capteurs et des environnements informatiques distribués tels que des grilles de calcul.
  • Laboratoire de recherche Sensorweb - Un laboratoire de recherche de l'Université d'État de Géorgie, développant des systèmes de capteurs Web et les appliquant à des applications scientifiques et sociales, telles que la surveillance de l'environnement, les environnements intelligents et les applications de réseau intelligent.
  • Projet SEPS - Le concept de système prédictif auto-adaptatif de la Terre (SEPS) combine les modèles du système terrestre (ESM) et les observations de la Terre (EO) en un seul système via des services Web standard. Il s'agit d'un projet collaboratif composé de scientifiques du Center for Spatial Information Science and Systems (CSISS) de l'Université George Mason , de la NASA GSFC et de l'UMBC.
  • Web de capteurs sémantiques - Le projet SSW est une tentative d'annotation des données de capteurs avec des métadonnées sémantiques pour fournir des informations contextuelles essentielles à la connaissance de la situation. En particulier, il s'agit d'une approche pour annoter les données des capteurs avec des métadonnées sémantiques spatiales, temporelles et thématiques.