Беспроводная сенсорная сеть — распределённая, самоорганизующаяся сеть множества датчиков (сенсоров) и исполнительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканала. Область покрытия подобной сети может составлять от нескольких метров до нескольких километров за счёт способности ретрансляции сообщений от одного элемента к другому.
Беспроводные сенсорные сети состоят из миниатюрных вычислительных устройств —
узлов, снабжённых сенсорами (датчиками температуры, давления, освещенности, уровня вибрации, местоположения и т. п.) и
трансиверами, работающими в заданном радиодиапазоне. Гибкая архитектура, снижение затрат при монтаже выделяют беспроводные сети интеллектуальных датчиков среди других беспроводных и проводных интерфейсов передачи данных, особенно когда речь идет о большом количестве соединенных между собой устройств. Постоянное снижение стоимости беспроводных решений, повышение их эксплуатационных параметров позволяют постепенно переориентироваться с проводных решений в системах сбора телеметрических данных, средств дистанционной диагностики, обмена информации. «Сенсорная сеть» является сегодня устоявшимся термином (англ.
Sensor Networks), обозначающим распределенную, самоорганизующуюся, устойчивую к отказу отдельных элементов сеть из необслуживаемых и не требующих специальной установки устройств. Каждый узел сенсорной сети может содержать различные датчики для контроля внешней среды, микрокомпьютер и радиоприемопередатчик. Это позволяет устройству проводить измерения, самостоятельно проводить начальную обработку данных и поддерживать связь с внешней информационной системой. (Материал из
Википедии, свободной энциклопедии)
Общая схемасети, разработанноймной, показанана рисунке ниже:
![]() |
| Рис. 3. Схема системы. |
Каждый датчик/ИУоснащенмикроконтроллером, который уникально идентифицируетэтот датчиквI2Cсети ипозволяет пользователюлегкоподключить ихк узламв любом порядкеилюбом количестве(не болееразмераадресного пространстваI2C, очевидно). Двунаправленнаясвязь устанавливаетсячерезрадиомодульсшлюзовым узлом, который посылает команды дляузлови принимает данные отдатчиковдля ретрансляцииихна сервер. Серверможет быть любымодноплатнымкомпьютер(например,RaspberryPi) или дажеобыкновенный стационарныйкомпьютер , на котором работаетприложение, отвечающее за общение с шлюзовым узлом.Аппаратная структура
Каждый узелснабженчипом CC430F5137с радиомодулем, который отвечает забеспроводнуюсвязьмеждуузлами и заподключение ксети I2C.Частотабыла выбрана433 МГц, т.к. это нелицензируемаячастота длярегиона 1 ITU. Схема каждого узлапоказана ниже.: ![]() |
| Рис. 4. Схема узла беспроводной сети на CC430. |
Схема балунабыла взята из напрямую из аппноута TIи предназначена специальнодля оптимального приема и передачирадиоволн на частоте433 МГц. Программированиеосуществляется черезинтерфейсSpyBi-Wire (J2), имеющийся у всехмикроконтроллеровсерииMSP430. J3соединяетузелс егодатчиками и исполнительными устройствами(далее вы увидите, как соединениешиной позволяетиспользовать только одинразъем дляприсоединения практически неограниченного количествадатчиков/исполнительных устройств).
Каждый модульдатчиков/исполнительных устройствсостоит измикроконтроллера MSP430G2230 и обвязки. Иллюстрацииот 5 до 8являютсясхемамимодулейдатчиков/исполнительныхустройств:![]() |
| Рис. 5. Модуль коммутации сети переменного тока (симистор BT139 + драйвер MOC3041). |
![]() |
| Рис. 6. Датчик температуры и влажности воды (DHT22). |
![]() |
| Рис. 7. Датчик интенсивности света (обычный фоторезистор). |
![]() |
| Рис. 8. Датчик температуры воды (DS18B20 в водонепроницаемом корпусе). |
Архитектура системыобеспечиваетвозможность интеграцииизмерения данных сенсорами иуправления исполнительнымиустройствами в 1узел. Это упрощаетуправление системой, а также предоставляет возможностьсобратьмодулиспохожим назначениемна один узел(например,датчик температурыскоммутатором нагревателя, датчик соленостискоммутаторомводяного насоса).
Результаты
Несколько фотографий готовых печатных плат
снятых на мобилу:
![]() |
| Физическое воплощение узла беспроводной сети. |
![]() |
| И он даже не один! |
