W artykule przybliżono podstawowe zasady funkcjonowania sieci sensorowych opartych o protokół ZigBee. Scharakteryzowano mechanizmy wykorzystane do transmisji w warstwach fizycznej i łącza danych oraz wytyczne do tworzenia warstw sieciowej i aplikacyjnej, niezbędne do funkcjonowania sieci. Jako przykład praktycznego systemu wykorzystującego technologię ZigBee przedstawiono prosty i tani system automatyki domowej, przeznaczony do wykorzystania w małych budynkach lub mieszkaniach. System umożliwia monitorowanie stanu pomieszczeń za pomocą zestawu czujników oraz sterowanie prostymi urządzeniami elektrycznymi, np. grzewczymi lub oświetleniowymi. Ponadto system może zostać wykorzystany jako zabezpieczenie mieszkania i układ informujący o wystąpieniu alarmu wykrytego przez czujniki ruchu.
EN
In article the fundamental principles of the sensor networks based on ZigBee protocol was described. Data transmission mechanisms used in the physical and data link layers as well as guidelines for creating the network and application layers necessary for the proper functioning of this network type was shortly characterized. As an example of a practical system using this transmission technology, a simple and inexpensive building automation system, intended for use in small buildings or apartments was proposed. The system allows to monitor the status of places using a set of sensors and simply control electrical devices such as heating or lighting appliances. This solution can be used in many other manner also as specific security system indicating the occurrence of movement, detected by sensors.
Optical fiber sensors offer contactless measurements with high resolution and broad measurement range. Their cost is low due to use of standard optical components. To increase capabilities of measurement, a high number of sensors is used, which increases costs of the system. This creates the need to find a simpler and more efficient solution, which can be achieved by wireless data transmission. This paper presents a simple wireless data transmission system for optical sensors. Transmission module design is described in detail, as well as required system configuration.
PL
Czujniki światłowodowe zapewniają bezkontaktowe pomiary z dużą rozdzielczością i w szerokim zakresie pomiarowym. Ze względu na wykorzystanie standardowych elementów optycznych ich koszt jest niski. W celu zwiększenia możliwości pomiarowych systemu, używa się sieci czujników, co wpływa na wzrost ceny systemu. Śtwarza to potrzebę odnalezienia prostszego i bardziej wydajnego rozwiązania. Tym rozwiązaniem może być użycie transmisji bezprzewodowej. W artykule opisano bezprzewodowy system transmisji danych pomiarowych z czujników optycznych. Projekt moduł transmisyjnego został szczegółowo opisany. Ponadto przedstawiono wymaganą konfigurację systemu pomiarowego.
Istotne znaczenie dla rozwoju bezprzewodowych sieci małych prędkości mają prace normalizacyjne, niedawno zakończone opublikowaniem obszernych dokumentów, tzn. IEEE 802.15.4 oraz ZigBee. Te powiązane ze sobą protokoły przewidziane są między innymi dla zastosowań przemysłowych. Ich specyfikacje przedstawiono w opracowaniu, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień bezpieczeństwa.
EN
Standardization works, newly finished by publication of extensive documents i.e. IEEE 802.15.4 and ZigBee, are of great importance for low speed wireless networks development. Those connected together protocols are among other things provided for industrial appliances. Their specifications are presented in the study, taking into consideration especially the security issues.
Przedstawiono kierunki prac badawczych dotyczących projektowania sieci sensorycznej, w układach monitorowania zagrożeń środowiskowych. Na podstawie uzyskanych wyników i badań omówiono problemy związane z projektowaniem topologii i organizacji sieci WSN tak dla segmentu lokalnego (sensorycznego), na bazie sieci IEEE 802.15.4, jak i dla transportowego. W segmencie lokalnym przeanalizowano algorytmy rozpinania sieci pod kątem elastyczności, w zakresie dowolnego programowania oraz wewnątrzsystemowej kompatybilności elektromagnetycznej. Analizując segment transportowy sieci WSN przy użyciu programowalnych terminali GSM - przedyskutowano wyniki dotyczące efektywności kosztowej proponowanego rozwiązania.
EN
The paper presents obtained results and research domains of studies on a wire-less sensor network for monitoring environmental threats. Analyzed is the issue of designing the topology and network organization in WSN for the local (sensor) segment based on 802.15.4 as well as for the transport segment. In the local segment, network spanning algorithms have been analyzed with respect to the flexibility in free programming and the intra-system electromagnetic compatibility. The transport segment analysis of the WSN network included the use of programmable GSM terminals - outcomes on the cost efficiency of the proposed solution have been presented. The study on the GSM technology is summarized with the presentation of the pre-pilot version of the designed network.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper ZigBee wireless communication network design as an answer for last-mile problem in consumer Automatic Meter Reading (AMR) systems is described. The main stress was put on compatibility and integration with existing AMR networks along with installation complexity, which should be kept at the lowest possible level while maintaining low bit error rate (BER). Real-life implementation of ZigBee based energy meter reading in one of the modern estates in Warsaw is presented.
PL
Niniejsza praca przedstawia projekt zdalnej sieci odczytowej bazującej na technologii ZigBee. Motywacją realizacji opisywanego przedsięwzięcia jest wciąż nierozwiązany problem ostatniej mili w systemach zdalnego odczytu liczników energii elektrycznej. Główny nacisk w pracy położony został na kompatybilność i łatwość integracji z istniejącymi już instalacjami odczytowymi. Ważną kwestią jest także łatwość montażu i konfiguracji przy zachowaniu wysokiej sprawności sieci. Wyniki pracy zostały wdrożone w postaci instalacji testowej na jednym z osiedli w Warszawie.
Przedstawiono analizę potrzeb (takich jak monitorowanie środowiska, transport dóbr, śledzenie obiektów, detekcja ruchu, promieniowania, hałasu itp.), które w połączeniu z technicznymi możliwościami obecnych systemów komunikacji bezprzewodowej, doprowadziły do wykształtowania się relatywnie młodej jeszcze koncepcji - bezprzewodowych sieci sensorycznych. Omówiono aspekty-wyzwania pełniące podstawową rolę w tego typu sieciach, a które wciąż są obiektem badań i ulepszeń; wśród nich energooszczędność, skalowalność, wydajne trasowanie, lokalne przetwarzanie danych itp. Przedstawiono także procesy standaryzacyjne dla sieci sensorycznych w ramach IEEE oraz pojęciu Machine-To-Machine, które jest nieodłącznie związane z sieciami czujnikowymi, oraz nielicencjonowane pasma radiowe, a także popularne techniki bezprzewodowe - ich zalety i wady w odniesieniu do zastosowań w sieciach sensorycznych. Całość zamyka prezentacja projektu zainicjowanego w Politechnice Wrocławskiej, dotyczącego projektowania i budowy rozległej heterogenicznej sieci czujników różnego typu na dużym obszarze.
EN
The paper starts with a general analysis of the needs (such as the environment monitoring, transportation of goods, objects tracking, motion detection, radiation, noise etc.), which - combined with technical capabilities of modern wireless communication systems - have led to the development of a still relatively young concept - the wireless sensor networks. Next, some of the aspects that play key roles in this type of networks, have been described; among these were the energy-awareness, scalability, efficient routing, local data processing etc. Attention has also been paid to standardization processes for the sensor networks within the IEEE and the Machine-To-Machine notion that is inextricably bound with these networks. The following chapter contains a short introduction to unlicensed radio bands and some popular wireless techniques - the virtues and vices thereof, regarding their use in sensor networks, are described. The paper is concluded with a presentation of a research project initiated by Wroclaw University of Technology, that aims at designing and constructing a wide-area heterogenic sensor network.
W artykule porównano różne, dostępne obecnie systemy łączności bezprzewodowej krótkiego zasięgu takie jak IrDA i Area-lrDA, HomeRF, ZigBee, Z-Wave, sieci Wi-Fi, techniki UWB oraz Bluetooth, pod kątem możliwości ich zastosowania w aparaturze medycznej. Najważniejsze parametry użytkowe tych systemów, m.in. osiągane przepływności bitowe, zasięg transmisji oraz pobór mocy, odniesiono do standardu Bluetooth. W rezultacie wskazano zalety i wady implementacji technologii Bluetooth w urządzeniach biomedycznych.
EN
In this article, currently available wireless systems that provide short-range data transmission such as IrDA, Area-lrDA, HomeRF, ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi networks, UWB techniques and Bluetooth are compared considering the advisability of their implementation in medical equipment. The most important parameters of these systems, i.e., achievable bit rates, an operating range and power consumption, are focused on in relation to the Bluetooth. As a result, some advantages as well as shortcomings of the Bluetooth application in biomedical devices have been dug up.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.