Sensorbana - Sensor web

Konceptet "sensorbana" är en typ av sensornätverk som är särskilt väl lämpad för miljöövervakning . Uttrycket "sensorbana" är också associerat med ett avkänningssystem som kraftigt använder Internet . OGC : s Sensor Web Enablement-ram (SWE) definierar en serie webbtjänstgränssnitt och kommunikationsprotokoll som drar ut sig från heterogeniteten i sensorkommunikation (nätverk).

Definition

Uttrycket "sensorbana" användes först av Kevin Delin från NASA 1997 för att beskriva en ny trådlös sensornätverksarkitektur där de enskilda bitarna kunde fungera och samordna som en helhet. I den meningen beskriver termen en specifik typ av sensornätverk : ett amorft nätverk av rumsfördelade sensorplattformar ( pods ) som trådlöst kommunicerar med varandra. Denna amorfa arkitektur är unik eftersom den är både synkron och router fri, vilket gör det skiljer sig från de mer typiska TCP / IP -liknande nätverkssystem. En pod som en fysisk plattform för en sensor kan vara orbital eller markbunden, fast eller mobil och kan till och med ha tillgänglighet i realtid via Internet . Pod-to-pod-kommunikation är både riktad och dubbelriktad där varje pod skickar ut insamlad data till varje annan pod i nätverket. Därför tillåter arkitekturen varje pod att veta vad som händer med varannan pod under hela sensorbanan vid varje mätcykel. De enskilda kapslarna (noderna) var alla maskinvaruekvivalenter och Delins arkitektur krävde inte speciella gateways eller routing för att var och en av de enskilda bitarna skulle kommunicera med varandra eller med en slutanvändare. Delins definition av en sensorbana var en autonom, fristående, avkännande enhet - som kunde tolka och reagera på de uppmätta data - som inte nödvändigtvis kräver närvaron av Internet för att fungera . Som ett resultat kan on-the-fly-datafusion, såsom falsk-positiv identifiering och plymspårning, inträffa i själva sensorbanan och systemet reagerar därefter som en samordnad, kollektiv helhet på den inkommande dataströmmen. Till exempel, istället för att ha okoordinerade rökdetektorer, kan en sensorbana reagera som en enda, rumsligt spridd brandlokaliserare.

Uttrycket "sensorbana" har också förvandlats till att ibland associeras med ett ytterligare lager som ansluter sensorer till Internet . Sensor Web Enablement (SWE) -initiativet från Open Geospatial Consortium (OGC) definierar tjänstgränssnitt som möjliggör en driftskompatibel användning av sensorresurser genom att möjliggöra upptäckt , åtkomst , uppdragning samt händelse och varning . Genom att definiera standardiserade servicegränssnitt döljer en sensorweb som baseras på SWE-tjänster heterogeniteten hos ett underliggande sensornätverk, dess kommunikationsdetaljer och olika hårdvarukomponenter, från de applikationer som byggs ovanpå det. OGC: s SWE-initiativ definierar termen "sensorweb" som en infrastruktur som möjliggör åtkomst till sensornätverk och arkiverad sensordata som kan upptäckas och nås med standardprotokoll och applikationsprogrammeringsgränssnitt . Genom denna abstraktion från sensordetaljer underlättas deras användning i applikationer.

Egenskaper hos Delin s sensorbanan arkitektur

Delin designade en sensorbana som en bana av sammankopplade skida. Alla kapslar i en sensorbana är ekvivalenta i hårdvara (det finns inga speciella "gateway" eller "slave" pods). Ändå finns det ytterligare funktioner som pods kan utföra förutom att delta i den allmänna sensorns webbfunktion. Varje pod på en sensorbana kan vara en portalpod och ger användarna tillgång till sensorbanan (både input och output). Åtkomst kan tillhandahållas med RF-modem, mobiltelefonanslutningar, laptopanslutningar eller till och med en internetserver. I vissa fall har en pod en ansluten löstagbar minnesenhet (t.ex. ett USB-minne eller en bärbar dator) som lagrar insamlad data.

Termen moderpod hänvisar till podden som innehåller masterklockan för det synkrona sensorns webbsystem. Moderpolen har ingen speciell hårdvara associerad med den, dess beteckning som mamma baseras bara på ID-numret som är kopplat till poden. Ofta fungerar moderpolen som en primär portalpunkt till Internet, men detta görs bara för att göra det lättare att distribuera. Tidiga tidningar refererade till moderpolen som "en primär nod" om den dessutom innehöll speciell hårdvara för en viss typ av in- / utmatningsenhet (säg ett RF-modem).

På grund av den inneboende hoppningen av data i en sensorbana kan en pod utan anslutna sensorer distribueras som ett relä med det enda syftet att underlätta kommunikationen mellan de andra podsna och att utöka kommunikationsområdet till en viss slutpunkt (t.ex. en moderskida). Sensorer kan anslutas till reläskivor vid ett senare tillfälle och reläer kan också fungera som portalskivor.

Varje pod innehåller vanligtvis:

  • en eller flera sensorer som leder till en eller flera datakanaler,
  • en behandlingsenhet såsom en mikrokontroller eller mikroprocessor ,
  • en tvåvägskommunikationskomponent som en radio och antenn (radioområden är vanligtvis begränsade av statliga spektrumkrav; olicensierade band tillåter kommunikation på några hundra meter i obegränsade områden, även om siktlinje inte är ett krav),
  • en energikälla såsom ett batteri kopplat till en solcell ,
  • ett paket för att skydda komponenter mot ibland tuff miljö,

Varje pod kräver vanligtvis också ett stöd som en stolpe eller ett stativ. Antalet pods kan variera med exempel på sensorbanor med 12 till 30 pods. Formen på en sensorbana kan påverka dess användbarhet, till exempel en viss distribution såg till att varje pod var inom räckhåll för att kommunicera med minst två andra pods. Mätcykler för sensorbanor har vanligtvis varit mellan 30 sekunder och 15 minuter för distribuerade system hittills.

Sensorbanor bestående av skida har distribuerats som sträcker sig mil och kör kontinuerligt i flera år. Sensorbanor har fälts i tuffa miljöer (inklusive öknar, bergsnöar och Antarktis) för miljövetenskapliga ändamål och har också visat sig vara värdefulla för stadsundersökning och räddning och infrastrukturskydd. Tekniken övervakar inte bara miljön utan kontrollerar ibland också miljön genom att aktivera enheter.

Se även

Referenser

Vidare läsning

  • Sensor Webs, KA Delin, SP Jackson och RR Some NASA Tech Briefs 1999, 23, 90 [1] open access- publikation.
  • Sensorwebben: Distribuerad avkänning för kollektiv åtgärd, Kevin A. Delin Sensors Online juli 2006, 18 [2] open access- publikation.
  • Sensorwebben: Ett distribuerat, trådlöst övervakningssystem, Kevin A. Delin Sensors Online april 2004, 21 [3] publikation med öppen åtkomst .
  • New Generation Sensor Web Enablement, Arne Bröring, Johannes Echterhoff, Simon Jirka, Ingo Simonis, Thomas Everding, Christoph Stasch, Steve Liang, Rob Lemmens Sensors 2011, Volym 11, nummer 3, 2652-2699 [4] publikation med öppen åtkomst .
  • Miljöstudier med sensorwebben: principer och övning, 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] publikation med öppen tillgång .
  • OGC Sensor Web Enable: Översikt och High Level Architecture, Botts, Percivall, Reed och Davidson [6] OGC vitbok, juli 2006 open access publicering.
  • Open Sensor Web Architecture: Core Services, Xingchen Chu, Tom Kobialka, Bohdan Durnota och 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 december 2006, Bangalore, Indien. [7] open access- publikation.
  • En SensorWeb Middleware med Stateful Services för heterogena sensornätverk, Tom Kobialka, Rajkumar Buyya, Christopher Leckie och Rao Kotagiri, Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing (ISSNIP 2007, IEEE Press, Piscataway, New Jersey , USA), 3-6 december 2007, Melbourne, Australien. [8] publikation med öppen tillgång .

externa länkar

  • SensorWare Systems - Företaget snurrade ut från NASA för att kommersialisera sensorns webbteknik.
  • Sensor Web Alliance - En organisation som utvecklar en gemensam forskningsplattform som heter Sensor Web Alliance (SWA). Målet är att samla resurser i SWA, samordna forskning och låta deltagande organisationer dela IP, vilket kommer att sprida risk och sänka kostnaderna för inträde.
  • SenseWeb Project - Ett Microsoft Research-projekt som låter användare visualisera och fråga i realtidsdata med hjälp av ett geografiskt gränssnitt som Windows Live Local och tillåter dataägare att enkelt publicera sina live-data med hjälp av ett webbtjänstgränssnitt.
  • GeoSensor Web Lab, University of Calgary - Ett universitetsforskningslaboratorium som utvecklar en GIS-infrastruktur för Sensor Web och dess applikationer. Flera sensorwebapplikationer har utvecklats och distribuerats för miljö- och jordbruksapplikationer. Projektinformation, publikationer och demovideor finns på den här webbplatsen.
  • 52 ° North - En öppen partnerskapsorganisation som interoperabla webbtjänster och datakodningsmodeller, som utgör de tekniska byggstenarna i Spatial Data Infrastructures (SDI).
  • SWSL vid Institutet för Geoinformatik (IFGI) vid University of Münster - Den S Ensor webben, W eb-baserade geoprocessing och S imulation L ab (SWSL) är ett universitet lab arbetar på byggstenarna i geosensor webben för att göra alla olika typer av sensorer som kan upptäckas, vara tillgängliga och användbara på ett driftskompatibelt sätt.
  • OGC SWE - Sedan 2002 har OGC (Open Geospatial Consortium) haft en fokuserad sensorwebaktivering (SWE). Ur OGC-perspektivet hänvisar en sensorweb till webbtillgängliga sensornätverk och arkiverade sensordata som kan upptäckas och nås med standardprotokoll och API: er.
  • Open SensorWeb Architecture Project - Projektet fokuserar på utvecklingen av serviceinriktad mellanvara för SensorWeb som integrerar sensornätverk och distribuerade datormiljöer såsom beräkningsnät.
  • Sensorweb Research Laboratory - Ett forskningslaboratorium vid Georgia State University, som utvecklar sensorwebsystem och tillämpar dem på vetenskapliga och sociala applikationer, såsom miljöövervakning, smarta miljöer och smart grid-applikationer.
  • SEPS-projekt - Det självadaptiva Earth Predictive System (SEPS) -konceptet kombinerar Earth System Models (ESM) och Earth observations (EO) till ett system via vanliga webbtjänster. Detta är ett samarbetsprojekt som består av forskare från Center for Spatial Information Science and Systems (CSISS) vid George Mason University , NASA GSFC och UMBC.
  • Semantic Sensor Web - SSW-projektet är ett försök att kommentera sensordata med semantiska metadata för att ge kontextuell information som är viktig för situationell medvetenhet. I synnerhet är det ett tillvägagångssätt för att kommentera sensordata med rumsliga, temporala och tematiska semantiska metadata.