Samoreorganizująca się sieć czujników

Samoreorganizująca się sieć czujników

Firma, związana z University College London (UCL), zaprezentowała uniwersalną sieć czujników inspirowaną zachowaniem takich społeczności, jak: stado ptaków, kopiec termitów, czy pszczeli ul.

Stworzona przez inżynierów z Senceive sieć ‘Flatmesh’ umożliwia uformowanie setek czujników w niezawodną, nie hierarchiczną radiową sieć oczkową, w której każde urządzenie komunikuje się z sąsiednimi, a nie z centralnymi routerami. W analogiczny sposób zachowują się ‘biologiczne sieci’, które tworzą całe grupy zwierząt.

Elementy Flatmesh mogą być łączone z różnymi czujnikami co pozwala stosować je zarówno do monitorowania stanu nasypów kolejowych, jak i ochrony cennych eksponatów przed nadmiernym działaniem światła.

Koncepcja wywodzi się z projektu realizowanego na UCL, badającego nowe techniki budowy sieci radiowych krótkiego zasięgu do zastosowań wymagających wielu czujników zgrupowanych na małym obszarze. Projekt ‘Samoorganizujące się Akademickie Sieci Czujników (SECOAS) obejmował rozmieszczenie gęstej sieci czujników zamontowanych na bojach na Morzu Północnym, które monitorowały, na przykład, mętność wody. Każda boja wyposażona była w nadbiornik radiowy krótkiego zasięgu pozwalający komunikować się jej z sąsiednimi.

„Idea polega na tym, by zastąpić sieć dużych nadajników radiowych przesyłających informacje do centrali, jednym dużym nadajnikiem i całą siecią małych, komunikujących się wyłącznie ze sobą.” – stwierdził Matthew Britton, CEO i założyciel Senceive.

„Jako, że nasze jednostki sieciowe są miniaturowe, prawdziwym wyzwaniem było wyposażenie te bardzo ograniczone elementy w proste zasady umożliwiające sieci zachowywać się inteligentnie. Pojedyncze czujniki współpracują ze sobą, a gdy zaobserwują coś ciekawego, przekazują to dalej.” – dodał Britton.

„Przesłanką do rozpoczęcia badań były niedoskonałości zaobserwowane w istniejących systemach bezprzewodowych, jak choćby Zigbee.” – stwierdził Steven Schooling, z UCL Business.

Zigbee może być skomplikowane dla klientów do skonfigurowania, a zasilane bateryjnie czujniki muszą być w zasięgu zasilanego z sieci urządzenia bazowego. Senceive opracowało swoja własną architekturę sieci, w której każdy węzeł komunikuje się z sąsiednimi, a tylko jedna jednostka pełni rolę bramy przesyłającej informacje do komputera. „Każde urządzenie jest takie samo i nie ma tu struktury drzewa, jak w Zigbee. Podobnie jak w sieciach biologicznych, niezawodny system o prostej strukturze. Nawet, gdy coś pójdzie źle, dopóki urządzenia nie są od siebie zbyt oddalone, informacja zostanie przekazana dalej; nawet wtedy, gdy połowa sieci ulegnie zniszczeniu.” – stwierdził Britton.

Senceive rozwiązało problem baterii poprzez stworzenie ścisłego harmonogramu synchronizacji. Każdy czujnik uruchamia się na kilka milisekund co każde 10 sekund i wchodzi w interakcję z sąsiednim. Następnie wraca w stan spoczynku i czeka na swoją kolej chyba, że wydarzy się coś niezwykłego. Czujniki informują również o stanie swoich baterii, a także dają mnóstwo wskazówek ułatwiających ich wymianę, gdy zajdzie taka potrzeba.

„W ramach pilotażowego projektu dotyczącego monitorowania nasypu kolejowego, zainstalowaliśmy 30 punktów wyposażonych we wrażliwe czujniki przechyłu umieszczone głęboko w ziemi.” – stwierdził Britton. „Zasymulowaliśmy osunięcie się ziemi. Gdy dwa sąsiednie czujniki wykryły przechył, określiliśmy to osunięciem się. Gdy zmianę wykrywa tylko jeden, może to oznaczać po prostu jego awarię. Gdy jeden z węzłów znikał z sieci, sąsiednie informowały o jego awarii.” – dodał.

Zainteresowanie siecią Flatmesh wyraził przemysł wodny, gdyż mogłaby ona posłużyć, na przykład, do monitorowania ciśnienia w pompowniach. Łatwo sobie również wyobrazić zastosowania militarne, czy związane z bezpieczeństwem. Przykładem może tu być sieć graniczna wykrywająca intruzów poprzez przerwanie wiązki światła, naciągnięcie rozwiniętego przewodu, czy czujniki zbliżeniowe.

Kolejnym krokiem dla Senceive będzie stworzenie GPRSowej wersji Flatmesh, która działać będzie za pośrednictwem sieci komórkowych.

(lk)