¿Qué son las redes de sensores?
Hoy en día los sensores están en todas partes. Damos esto por sentado, pero los sensores están en nuestros teléfonos, lugares de trabajo, vehículos y el medio ambiente.
Una red de sensores comprende un grupo de pequeños dispositivos alimentados y una infraestructura de red inalámbrica o cableada. Registran las condiciones en cualquier número de entornos, incluidas instalaciones industriales, granjas y hospitales. La red de sensores se conecta a Internet o redes informáticas para transferir datos para su análisis y uso.
Los nodos de la red de sensores detectan y controlan cooperativamente el entorno. Permiten la interacción entre personas o computadoras y el entorno circundante.
La Figura 1 ilustra el uso generalizado de sensores conectados a través de múltiples redes de sensores.
Redes de sensores alámbricos vs. inalámbricos
Las redes de sensores pueden ser cableadas o inalámbricas. Las redes de sensores cableados utilizan cables ethernet para conectar sensores. Las redes inalámbricas de sensores (WSN) utilizan tecnologías como Bluetooth, celular, wifi o comunicación de campo cercano (NFC) para conectar sensores.
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Las WSN son más fáciles de implementar y mantener y ofrecen una mayor flexibilidad de los dispositivos. Con el rápido desarrollo de sensores y tecnologías inalámbricas, las WSN se han convertido en una tecnología clave del IoT. Las WSN no necesitan que se modifique la infraestructura de red física.
Funcionamiento de una red de sensores
Las redes de sensores suelen incluir nodos de sensores, nodos de actuadores, puertas de enlace y clientes. Los nodos sensores se agrupan dentro del campo sensor y forman redes de diferentes topologías. El siguiente proceso describe cómo funcionan las redes de sensores:
- Un nodo sensor supervisa los datos recopilados por el sensor y los transmite a otros nodos sensores.
- Durante el proceso de transmisión, los datos pueden ser manejados por múltiples nodos cuando llegan a un nodo de puerta de enlace.
- A continuación, los datos se transfieren al nodo de gestión.
- El nodo de gestión es gestionado por el usuario y determina la supervisión necesaria y recopila los datos supervisados.
La figura 2 muestra los componentes de una red de sensores.
Nodos sensores
Hay muchos nodos en una red de sensores. Estos nodos son las estaciones de detección. Hay un sensor/transductor, un microcontrolador, un transceptor y una fuente de alimentación:
- Un sensor detecta la condición física y, si hay algún cambio, genera señales eléctricas.
- Las señales van al microcontrolador para su procesamiento.
- Un procesador central envía comandos al transceptor y los datos se transmiten a una computadora.
Sensores
El sensor es el vínculo de un nodo de red de sensores. Los ejemplos de sensores incluyen sensores de temperatura, acelerómetros, detectores de infrarrojos, sensores de proximidad y detectores de movimiento.
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La figura 3 muestra los sensores utilizados en un automóvil sin conductor (autónomo).
Topologías de redes de sensores
Hay cuatro tipos de topologías de redes de sensores:
- red punto a punto
- red estrella
- Red de árboles
- Red de malla
Topología punto a punto
En esta topología, no hay un concentrador central. Se utiliza un solo canal de comunicación de datos para una ruta de comunicación segura. Cada dispositivo puede actuar como cliente y como servidor en el mismo.
Topología de red en estrella
A diferencia de las redes punto a punto, un centro de comunicaciones centralizado está presente en una red en estrella. Cada comunicación fluye a través de un centro centralizado.
Topología de red de árbol
Esta topología es un híbrido de topologías punto a punto y estrella. El concentrador central se denomina nodo principal. Los datos se transmiten desde los nodos hoja al nodo principal.
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Topología de red de malla
En la red de malla, los datos pueden moverse de un nodo a otro. Todos los nodos pueden comunicarse entre sí directamente sin un centro de comunicación central. La red en malla es la topología más confiable porque no hay un único punto de falla.
La figura 4 ilustra los tipos de topologías de red de sensores utilizados.
Aplicaciones de las Redes de Sensores
Edificios inteligentes
- Reduce el consumo y desperdicio de energía mediante el uso de humedad, ventilación, control HVAC.
- Requiere mediciones sobre la ocupación de la habitación, la temperatura y el flujo de aire.
medicina y cuidado de la salud
- Ayuda en el cuidado de enfermos crónicos y ancianos.
- Brinda atención de calidad e independencia.
- Requiere ECG, temperatura, sensores de presión arterial.
Agricultura de precisión
- Administre el mantenimiento de cultivos y el uso de recursos.
- Uso de GPS y datos espaciales.
- Requiere sensores de temperatura, humedad, caudal de agua y humedad del suelo.
Resumen de la lección
En esta lección, aprendimos que una red de sensores se utiliza para recopilar datos de sensores para presentarlos a los usuarios. Hay dos tipos de redes de sensores, cableadas e inalámbricas . Los componentes de una red de sensores incluyen nodos de sensores, sensores, la puerta de enlace y un nodo de gestión. Las cuatro topologías de las redes de sensores son punto a punto, estrella, árbol y malla.
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