Датчик полотна - Sensor web

Концепция «сенсорной сети» - это тип сенсорной сети, которая особенно хорошо подходит для мониторинга окружающей среды . Фраза «сенсорная сеть» также ассоциируется с сенсорной системой, которая активно использует всемирную паутину . НГК «ы Датчик Веб Enablement (SWE) структура определяет набор интерфейсов веб - служб и протоколов связи реферирования от неоднородности датчика (сети) связи.

Определение

Термин «сенсорная сеть» был впервые использован Кевином Делином из НАСА в 1997 году для описания новой архитектуры беспроводной сенсорной сети, в которой отдельные части могут действовать и координироваться как единое целое. В этом смысле термин описывает особый тип сенсорной сети : аморфную сеть пространственно распределенных сенсорных платформ ( модулей ), которые обмениваются данными друг с другом по беспроводной сети. Эта аморфная архитектура уникальна, поскольку она синхронна и не содержит маршрутизаторов , что отличает ее от более типичных сетевых схем, подобных TCP / IP . Подставка как физическая платформа для датчика может быть орбитальной или наземной, фиксированной или мобильной и даже может иметь доступ в реальном времени через Интернет . Обмен данными между модулями является как всенаправленным, так и двунаправленным, когда каждый модуль отправляет собранные данные каждому другому модулю в сети. Следовательно, архитектура позволяет каждому модулю знать, что происходит с каждым другим модулем по всей сенсорной сети в каждом цикле измерения. Все отдельные модули (узлы) были эквивалентны аппаратному обеспечению, и архитектура Delin не требовала специальных шлюзов или маршрутизации, чтобы каждая из отдельных частей могла взаимодействовать друг с другом или с конечным пользователем. По определению Делина, сенсорная сеть - это автономный, автономный, воспринимающий объект, способный интерпретировать и реагировать на измеренные данные, - для функционирования которого не обязательно требуется присутствие всемирной паутины . В результате слияние данных на лету, такое как ложноположительная идентификация и отслеживание шлейфа, может происходить внутри самой сенсорной сети, и система впоследствии реагирует как скоординированное коллективное целое на входящий поток данных. Например, вместо несогласованных детекторов дыма сенсорная сетка может реагировать как единый пространственно рассредоточенный локатор пожара.

Термин «сенсорная сеть» также стал иногда ассоциироваться с дополнительным слоем, соединяющим датчики со всемирной паутиной . Инициатива Sensor Web Enablement (SWE) Открытого геопространственного консорциума (OGC) определяет сервисные интерфейсы, которые обеспечивают совместное использование ресурсов датчиков, обеспечивая их обнаружение , доступ , задание задач , а также обработку событий и оповещение . Определяя стандартизованные сервисные интерфейсы, сенсорная сеть, основанная на сервисах SWE, скрывает неоднородность базовой сенсорной сети, ее коммуникационные детали и различные аппаратные компоненты от приложений, построенных на ней. Инициатива OGC SWE определяет термин «сенсорная сеть» как инфраструктура, обеспечивающая доступ к сенсорным сетям и архивным сенсорным данным, которые могут быть обнаружены и доступны с использованием стандартных протоколов и интерфейсов прикладного программирования . Благодаря этой абстракции от деталей датчика упрощается их использование в приложениях.

Характеристики сенсорной веб- архитектуры Delin

Делин разработал сенсорную сеть как сеть связанных между собой модулей. Все модули в сенсорной сети эквивалентны аппаратно (нет специальных «шлюзовых» или «подчиненных» модулей). Тем не менее, есть дополнительные функции, которые модули могут выполнять помимо участия в общей функции сенсорной сети. Любой модуль сенсорной сети может быть портальным модулем и предоставлять пользователям доступ к сенсорной сети (как входной, так и выходной). Доступ может быть обеспечен с помощью радиочастотного модема, сотового телефона, портативного компьютера или даже Интернет-сервера. В некоторых случаях к модулю будет подключен съемный блок памяти (например, USB-накопитель или ноутбук), в котором хранятся собранные данные.

Термин « материнский модуль» относится к модулю, который содержит главные часы веб-системы синхронных датчиков. У материнского модуля нет специального оборудования, связанного с ним, его обозначение как материнское основано только на идентификационном номере, связанном с модулем. Часто материнский модуль служит основной точкой портала в Интернет, но это делается только для удобства развертывания. В ранних документах материнский модуль упоминался как «основной узел», если он дополнительно содержал специальное оборудование для определенного типа устройства ввода / вывода (например, радиочастотного модема).

Из-за неотъемлемого скачкообразного изменения данных в сети датчиков модуль без подключенных датчиков может быть развернут как ретранслятор с единственной целью - облегчить связь между другими модулями и расширить диапазон связи до определенной конечной точки (например, материнская капсула). Датчики могут быть присоединены к релейным модулям позже, а реле также могут служить в качестве портальных модулей.

Каждая капсула обычно содержит:

  • один или несколько датчиков, ведущих к одному или нескольким каналам данных,
  • блок обработки, такой как микроконтроллер или микропроцессор ,
  • компонент двусторонней связи, такой как радио и антенна (диапазоны радиосвязи обычно ограничиваются государственными требованиями к спектру; нелицензированные диапазоны позволяют осуществлять связь на расстоянии нескольких сотен ярдов в условиях без препятствий, хотя прямая видимость не является обязательным требованием),
  • источник энергии, такой как батарея, соединенная с солнечным элементом ,
  • пакет для защиты компонентов от порой суровых условий окружающей среды,

Для каждой капсулы обычно требуется опора, например штатив или штатив. Количество контейнеров может варьироваться, например, сенсорные перемычки содержат от 12 до 30 контейнеров. Форма сенсорной сети может повлиять на ее полезность, например, при конкретном развертывании убедитесь, что каждый модуль находится в пределах досягаемости для связи по крайней мере с двумя другими модулями. Циклы измерения сенсорной ленты обычно составляли от 30 секунд до 15 минут для развернутых систем.

Были развернуты сенсорные сети, состоящие из капсул, которые охватывают мили и работают непрерывно в течение многих лет. Сенсорные сети используются в суровых условиях окружающей среды (включая пустыни, горные снежные покровы и Антарктиду) в целях экологической науки, а также доказали свою ценность при поиске и спасании в городах и защите инфраструктуры. Эта технология не только контролирует окружающую среду, но иногда также управляет окружающей средой с помощью исполнительных устройств.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Sensor Webs, KA Delin, SP Jackson, and RR Some NASA Tech Briefs 1999, 23, 90 [1] публикация в открытом доступе .
  • Сеть датчиков: распределенное зондирование для коллективных действий, Кевин А. Делин. Сенсоры онлайн, июль 2006 г., 18 [2] публикация в открытом доступе .
  • Sensor Web: распределенная беспроводная система мониторинга, Кевин А. Делин. Сенсоры в Интернете, апрель 2004 г., 21 [3] публикация в открытом доступе .
  • Новое поколение Sensor Web Enablement, Арне Брёринг, Йоханнес Эхтерхофф, Саймон Йирка, Инго Симонис, Томас Эвердинг, Кристоф Сташ, Стив Лян, Роб Лемменс Сенсоры 2011, том 11, номер 3, 2652-2699 [4] публикация в открытом доступе .
  • Исследования окружающей среды с помощью Sensor Web: принципы и практика, Кевин А. Делин, Шеннон П. Джексон, Дэвид У. Джонсон, Скотт С. Берли, Ричард Р. Вудроу, Дж. Майкл Маколи, Джеймс М. Дом, Фелипе Ип, Тай PA Ferré, Dale F. Rucker, Victor R. Baker Sensors 2005, 5, 103-117 [5] публикация в открытом доступе .
  • OGC Sensor Web Enablement: обзор и архитектура высокого уровня, Botts, Percivall, Reed и Davidson [6] Белая книга OGC, июль 2006 г., публикация в открытом доступе .
  • Open Sensor Web Architecture: Core Services, Xingchen Chu, Tom Kobialka, Bohdan Durnota и Rajkumar Buyya, Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Sensing and Information Processing (ICISIP 2006, IEEE Press, Piscataway, New Jersey, USA, ISBN  1- 4244-0611-0 , 98-103pp), 15-18 декабря 2006 г., Бангалор, Индия. [7] Публикация в открытом доступе .
  • Промежуточное ПО SensorWeb с сервисами с отслеживанием состояния для гетерогенных сенсорных сетей, Том Кобиалка, Раджкумар Буйя, Кристофер Леки и Рао Котагири, Труды 3-й Международной конференции по интеллектуальным сенсорам, сенсорным сетям и обработке информации (ISSNIP 2007, IEEE Press, Piscataway, New Jersey , США), 3-6 декабря 2007 г., Мельбурн, Австралия. [8] Публикация в открытом доступе .

Внешние ссылки

  • SensorWare Systems - компания вышла из НАСА, чтобы коммерциализировать сенсорную веб-технологию.
  • Sensor Web Alliance - организация, разрабатывающая платформу для совместных исследований под названием Sensor Web Alliance (SWA). Цель состоит в том, чтобы объединить ресурсы в SWA, координировать исследования и позволить участвующим организациям обмениваться интеллектуальной собственностью, что позволит распределить риски и снизить стоимость входа.
  • SenseWeb Project - исследовательский проект Microsoft, который позволяет пользователям визуализировать и запрашивать данные в реальном времени с помощью географического интерфейса, такого как Windows Live Local, и позволяет владельцам данных легко публиковать свои данные в реальном времени с помощью интерфейса веб-службы.
  • GeoSensor Web Lab, Университет Калгари - университетская исследовательская лаборатория, разрабатывающая ГИС-инфраструктуру для Sensor Web и ее приложений. Несколько сенсорных веб-приложений были разработаны и развернуты для экологических и сельскохозяйственных приложений. Информацию о проекте, публикации и демонстрационные видеоролики можно найти на этом сайте.
  • 52 ° North - открытая партнерская организация, которая взаимодействует с веб-сервисами и моделями кодирования данных, которые составляют технические строительные блоки инфраструктур пространственных данных (SDI).
  • SWSL в Институте геоинформатики (IFGI) из Университета Мюнстера - The S Энсор сети, W ЕВ на основе геообработка и S imulation L аб (SWSL) является университетская лаборатория работает на строительных блоках geosensor сети , чтобы сделать все различные типы датчиков обнаруживаются, доступны и решают задачи, взаимодействуя друг с другом.
  • OGC SWE - С 2002 года Открытый геопространственный консорциум (OGC) занимается целенаправленной деятельностью по использованию сенсорной сети (SWE). С точки зрения OGC, сенсорная сеть относится к доступным через Интернет сенсорным сетям и архивным данным сенсоров, которые могут быть обнаружены и доступны с помощью стандартных протоколов и интерфейсов прикладных программ (API).
  • Открытый проект архитектуры SensorWeb - проект направлен на разработку сервисно-ориентированного промежуточного программного обеспечения для SensorWeb, которое объединяет сенсорные сети и распределенные вычислительные среды, такие как вычислительные сети.
  • Исследовательская лаборатория Sensorweb - исследовательская лаборатория в Государственном университете Джорджии, разрабатывающая сенсорные веб-системы и применяющая их в научных и социальных приложениях, таких как мониторинг окружающей среды, интеллектуальные среды и приложения для интеллектуальных сетей.
  • Проект SEPS - концепция самоадаптивной системы прогнозирования Земли (SEPS) объединяет модели системы Земли (ESM) и наблюдения Земли (EO) в одну систему с помощью стандартных веб-сервисов. Это совместный проект, в котором участвуют ученые из Центра пространственной информации и систем (CSISS) Университета Джорджа Мейсона , NASA GSFC и UMBC.
  • Semantic Sensor Web - проект SSW представляет собой попытку аннотировать данные датчиков семантическими метаданными для предоставления контекстной информации, необходимой для ситуационной осведомленности. В частности, это подход к аннотированию данных датчиков с помощью пространственных, временных и тематических семантических метаданных.