«ОДНА ИДЕЯ – МНОЖЕСТВО РЕШЕНИЙ»

ison

ISON 

Intellectual self-organizing network

(Интеллектуальная самоорганизующаяся сеть)

 Тенденция появления все большего количества разработок на базе беспроводных сенсорных сетей обусловлена усложнением технологических процессов, развитием производства, расширяющимися потребностями частных лиц в сегментах безопасности, контроля ресурсов и использования товаро - материальных ценностей.

 Беспроводная сенсорная сеть — это распределённая, самоорганизующаяся сеть множества датчиков (сенсоров) и исполнительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканала.

 Основой создания такой сети является  Модуль IS 010A – 433

 

 Модуль IS 010A – 433 – интегрированное решение,  которое позволяет разработчикам самостоятельно создавать беспроводные сети.

Модуль IS 010A – 433– это электронная плата в корпусе, представляющая собой законченное устройство, имеет изолированный корпус и предназначенное для использования в передачи данных.

Модуль IS 010A – 433  не является готовым продуктом (изделием), который предоставляется конечному потребителю, т.к. предполагается ее использование в качестве базы для создания различных беспроводных систем под конкретные требования заказчика и с учетом специфики прикладной задачи.

Экономия материальных средств обеспечивается за счет охвата широкого спектра решаемых задач в рамках одного устройства. Эта универсальная платформа дает возможность быстрой перекомпоновки системы, что обеспечивает возможность ее использования для различных целей за счет взаимодействия с датчиками часто используемого типа.

 Функциональные особенности модуля

  • автоматическое распознавание и самоорганизация беспроводной сети
  • автоматическая ретрансляция данных
  • автоматический выбор наилучшего маршрута
  • шифрование данных

Модуль является и маршрутизатором, т.е. способен ретранслировать пакеты данных. При этом в нем заложена функция перехода в «спящий» режим, что значительно сокращает энергопотребление и продляет срок службы элементов питания.

 Аппаратные особенности модуля

  • 16 конфигурируемых входов/выходов
  • Сигма-дельта АЦП (8  каналов)
  • UART-TTL интерфейс
  • JTAG-интерфейс для программирования и отладки

 Технические характеристики

Максимальная выходная мощность:

+10dBm

Чувствительность:

-110dBm

Рабочая частота, МГц

433

Напряжение питания:

2.5 - 3.6 В

Температурный диапазон:

-40oC...+85oС

Среднее ток потребление:

100мкA

Скорость UART-TTL интерфейса:

19200

 Преимущества использования модуля

Технические решения на базе беспроводных сенсорных сетей, созданных на базе модуля IS 010A – 433, отличаются простотой использования, обладают необходимой функциональностью и эффективно решают поставленные задачи.

Модуль IS 010A – 433 сокращает срок и стоимость разработки беспроводной сенсорной сети, обеспечивает высокую эффективность и гибкость всех системы.

Созданный модуль позволит предложить готовое техническое решение для создания беспроводных сенсорных сетей в таких областях промышленности, как пожарно-охранные комплексы, сети телеметрии производственных комплексов, сети управления производственного процесса и т.п.

Область применения

Набор применяемых датчиков зависит от функций, выполняемых беспроводными сенсорными сетями

Технология беспроводных сенсорных датчиков настолько универсальна, что ее можно использовать практически во всех сферах деятельности человека.

Все зависит от встроенных в систему датчиков, например к системе могут быть подключены:

Датчики влажности, Датчики газа, Датчики давления, Датчики магнитного поля, Датчики оптические, Датчики положения (расстояния), Датчики расхода газа, Датчики температуры, Датчики тока, Датчики угла (энкодеры), Датчики ультразвуковые, Датчики уровня жидкости, Датчики усилия, Датчики ускорения (акселерометры), Датчики вибрации и т.д.

 Выводы

Технические решения на базе беспроводных сенсорных сетей, созданных на базе модуля IS 010A – 433, отличаются простотой использования, обладают необходимой функциональностью и эффективно решают поставленные задачи.

Модуль IS 010A – 433 сокращает срок и стоимость разработки беспроводной сенсорной сети, обеспечивает высокую эффективность и гибкость всех системы.

Модуль позволит предложить готовое техническое решение для создания беспроводных сенсорных сетей в таких областях промышленности, как пожарно-охранные комплексы, сети телеметрии производственных комплексов, сети управления производственного процесса и т.п.

В процессе создания были использованы новейшие достижения ведущих мировых научно-исследовательских и учебных центров в области беспроводных технологий .

Intellectual self-organizing network (Интеллектуальная самоорганизующаяся сеть) - это программный комплекс на базе самоорганизующийся сети множества датчиков (сенсоров) и исполнительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканала.

Предлагаемая система построена на уникальных технологических решениях собственной разработки.

ISON — интеллектуальная самоорганизующаяся сеть, протокол передачи и обмена информации, является запатентованной разработкой ООО Цифровой Дракон.

Основное назначение сети:

решение задач сбора, обработки и передачи информации с высокими требованиями по автономности, энергопотреблению, надежности, масштабируемости и распределенности сети.

 Предлагаемая система представляет собой  коммуникационные комплексы, встраиваемые в систему промышленного мониторинга на участке между управляющей системой заказчика и технологическим процессом, над которым необходимо осуществлять мониторинг.

 

Описание сети

 

Параметры

ISON

Физический уровень

433 Мгц с возможностью перехода на любую иную частоту

Устойчивость к соканальной интерференции

Механизм динамического выделения каналов: в зависимости от локальной помеховой обстановки выбирается свободный частотный диапазон, при этом участки сети могу работать на разных каналах

Топология сети

«многоячейковая сеть»

Механизм формирования сети

Все узлы одинаковы и могут выступать в роли как в роли маршрутизаторов, так сенсора.

Устойчивость к изменениям в топологии сети

Абсолютная адресация узлов без привязки к текущему положению

Энергопотребление

Все узлы работают как от автономного источника питания, так и от внешнего.

Универсальность системы

Аппаратно – прикладная система, разработанная исключительно под требования заказчика

Программное обеспечение для компьютера

Программное обеспечение для компьютера  разрабатывается под индивидуальные прикладные требования заказчика с возможностью настройки и адаптации его под  конкретную задачу.

 Структура сети

 Сеть состоит из беспроводных сенсорных узлов, имеющих радио приемо-передатчик на частоте 433 Mhz, и реализующих следующие подсистемы :

 - Подсистему датчиков

- Подсистему сбора данных

- Подсистему сигнализации

- Подсистему агрегации данных

- Подсистему исполнительных устройств

- Подсистему маршрутизации сообщений

- Подсистему связи

 Подсистема датчиков

Датчики представляют собой абстрактные объекты, имеющие заранее описанные атрибуты для разных классов (датчик температуры, датчик питания и т.д.), включающие в себя конфигурационные параметры (пределы температуры, питания) и текущие значения датчиков.

Подсистема сбора данных

Данная система в программируемом периоде опрашивает датчики и накапливает информацию в памяти для последующей передачи информации на узел сбора данных.

Подсистема сигнализации

Данная система посылает тревожный сигнал при выходе одного из параметра датчика за установленные пределы (напряжение питания слишком мало, температура слишком высока).

Подсистема агрегации данных

Данная система служит для понижения энергопотребления при передаче информации на узел сбора данных. Она накапливает информацию на промежуточном узле из подсистемы сбора данных и передает блок данных с разных датчиков и узлов одним большим пакетом, учитывая минимальный период накопления данных подсистемы сбора данных.

Подсистема исполнительных устройств

С помощью этой подсистемы можно управлять исполнительными устройствами (клапанами, реле, …) непосредственно с узла сбора данных - компьютера.

 Подсистема маршрутизации сообщений

Данная система связывает между собой подсистему сигнализации и подсистему исполнительных устройств. Ее можно запрограммировать на включение/выключение исполнительного устройства при появлении тревожного сигнала с этого же или другого узла в автономном режиме. Это позволяет управлять исполнительными устройствами в полностью автономном режиме (допустим, включить вентиляцию при превышении температуры заданного предела). При этом нет необходимости в промежуточном узле, принимающем решение (узла сбора данных).

Подсистема связи

Система маршрутизирует сообщения, доставляя информацию через несколько других узлов, к точке назначения. При выходе из строя промежуточных узлов – система заново организует маршрут для доставки данных. Отличие данной системы от других – в поддержке нескольких запасных маршрутов. При выходе из строя текущего маршрута – начинает использоваться другой маршрут вместо дорогостоящей (с точки зрения энергопотребления) и долгой процедуры поиска нового маршрута. При этом решается частая проблема радиопередачи – отсутствие связи между узлами в течение короткого времени. При невозможности связаться с другим узлом – маршрут не стирается сразу же как нерабочий, а переводится в режим восстановления маршрута, при котором в течение какого-то времени происходит попытки связаться с узлом.

Сеть обеспечивает

гибкие, расширяемые сетевые топологии, в том числе проводные

простую установку и высокую устойчивость к сбоям,

полноценные меры по безопасности,

содержит встроенные функции для организации сетей и маршрутизации передаваемых данных,

преодолевает традиционные ограничения маломощных беспроводных сетевых решений, такие как малая дальность и ограниченное покрытие, а также уязвимость к сбоям в узле и в радиолинии.

 Преимущества использования ison

Автоматическая самоорганизация

Ключевая особенность технологий сенсорных сетей стоит выделить способность к  динамической самостоятельной организации самой сети.

Включенные узлы самостоятельно пытаются найти близлежащих соседей и установить радио соединение.

Это качество позволяет оперативно разворачивать подобные сети в труднодоступных местах и сложных условиях.

 Отказоустойчивость

Способность к самоорганизации определяет второе ключевое преимущество сенсорных сетей — живучесть, или сохранение работоспособности сети при физическом разрушении части узлов.

При уничтожении узла сеть сама переопределяет оптимальный маршрут движения информационных потоков.

 Принцип ретрансляции сообщений

Устройства обладают способностью к ретрансляции сообщений по цепочке от одного к другому.

Это позволяет собирать информацию с пространственно-распределенных объектов, превосходящих по своим размерам радиус связи одного элемента.

Таким образом, значительно расширяется круг объектов для внедрения систем телеметрии.

За счет тех объектов, где использование традиционных каналов передачи информации было невозможно или экономически не выгодно.

 

Автономность

Применение маломощного радио и согласованного расписания его работы позволяет достигать длительного срока автономной работы узлов сети, от нескольких дней до нескольких лет.

 

Технические характеристики сети ISON

Параметры

ISON

Типовая дальность  связи вне помещения без усилителя, м

100

Типовое энергопотребление, активный режим, мА / спящий мА

18 / 0,02

Скорость передачи данных максимальная (типовая), кбит/с

500 (9,600)

Частотный диапозон, мгЦ

(возможность перехода на иную частоту)

433

 Программное обеспечение ISON Studio

ПО узлов осуществляет сбор и доставку значений телеметрии, при этом маршруты доставки сообщений вычисляются автоматически, используя различную информацию для оптимизации энергопотребления, или скорости доставки сообщений.

ПО позволяет производить основные настройки (конфигурация сенсоров, связка сенсоров и актуаторов, сбор телеметрии).

ПО было разработано с учетом повышенной надежности.

Несколько экземпляров работающего ПО на разных компьютерах, включенные в одну сеть автоматически синхронизируются между собой.

ПО позволяет представлять систему в виде объектов с неограниченной вложенностью, с возможностью графического вывода одних и тех же сенсоров в разные объекты.

ПО также позволяет визуализировать набранную телеметрию в виде графиков и накоплять информацию во внешнюю базу данных.

ПО разработано с помощью кросс-платформенной библиотеки QT, что позволяет использовать ПО под различными операционными системами (Windows, Linux, Mac OS), но и на маленьких панелях с сенсорным экраном и мало-потребляющими процессорами ARM.

Опыт реализации

Данная система была применена в разработанной компанией Цифровой Дракон пожарной сигнализации АПС-1Н для удаленных объектов.

Автоматическая пожарная станция – это оперативно развертываемая система регистрации различных информационных сигналов на объектах и передачи их на пульт оператора с возможностью управления установками порошкового пожаротушения.

Автоматическая пожарная сигнализация установлена на объектах, имеющие большую площадь территории, практически без постоянных источников электроснабжения.

Опыт эксплуатации АПС-1Н насчитывает уже более 6 лет.

На данный момент АПС-1Н оборудован на шестнадцати (16) различных объектах.

Благодаря этому способу обмена информацией автоматической пожарной станции нет равных по стоимости и трудозатратам при оборудовании пожарной сигнализацией большого количества защищаемых площадей распределенных на огромной территории (более 12 км по периметру).

 Вывод

Немалое количество отраслей и сегментов рынка, готовых для внедрения сенсорных сетей, и это количество непрерывно увеличивается.

Созданный программный продукт является прорывной технологией в нише беспроводных сетей.

Компания Цифровой Дракон продолжает совершенствовать технологию сенсорных сетей в виде разработанного программного комплекса ISON и в настоящее время исследует возможности ее промышленных и коммерческих применений.

Программный комплекс ISON – это законченный продукт, который предлагается потребителю.

Компания предлагает для своих клиентов совместно найти надежное и недорогое прикладное решение систем беспроводной передачи данных, которое будет максимально точно соответствовать поставленной задаче. Разработчики могут адаптировать систему под конкретные задачи, в том числе уникальным набором сенсоров и интерфейсом контроля.

В итоге конечный потребитель получит комплексную аппартно – программную систему, уникальную и не имеющую аналогов.

Спутниковый Интернет - в каждый дом

Спутниковый Интернет - в каждый дом Национальный оператор "РТКомм.РУ", который входит в группу компаний "Ростелеком", подписал соглашение с израильской компанией Gilat Satellite Networks Ltd в плане выбора технологического стратегического партнера по... Подробнее

Автогиганты обратили внимание на Wi-Fi

Автогиганты обратили внимание на Wi-Fi Рынок чипов для Wi-Fi очень разнообразен и включает много различных направлений. Традиционно автомобильная промышленность была одним из рынков, где Wi-Fi чипы не использовались, но сейчас ситуация... Подробнее