WSN: Wireless Sensor Network … Redes de sensores inalámbricas


@rleon1961

“El concepto de internet de las cosas lo propuso Kevin Ashton en el Auto-ID Center del MIT en 1999,donde se realizaban investigaciones en el campo de la identificación por radiofrecuencia en red (RFID) y tecnologías de sensores.”

Dentro del universo de las “cosas” que se encuentran conectadas vía Internet se encuentran “redes de sensores inalámbricas”. Podemos definir a la WSN como:

Una red de sensores inalámbricos (WSN) es una red inalámbrica que consiste en dispositivos distribuidos espaciados autónomos utilizando sensores para monitorear condiciones físicas o ambientales

Empecemos analizando la estructura básica de un nodo sensor:

TRANSDUCTOR

Si alguna vez ha pensado que usar un sensor debe ser tan fácil como conectar un mouse a su PC, entonces un estándar IEEE 1451.4 puede ser su respuesta para sensores plug-and-play auto-descriptivos. El estándar IEEE 1451.4 define el mecanismo para añadir comportamiento auto-descriptivo a transductores con una interfaz de señal analógica. En lugar de definir otra red o bus para sensores, el IEEE 1451.4 define una interfaz de bajo nivel y una estructura de información del transductor que puede funcionar en cualquier tipo de interfaz o red de medidas.

El Transductor constituye el elemento más importante del nodo sensor ya que determinará los datos que se pueden obtener, la frecuencia de muestreo, exactitud de las mediciones, etc. y además consumen una cantidad importante de la energía del nodo, por lo que su uso debe ser breve.

Dentro de los parámetros frecuentemente monitoreados en las WSN son: Temperatura, Vibración, Presión, Movimiento, Contaminación, Aceleración, Radiación, Humedad,Ubicación (GPS),etc.

Dentro del surtido disponible de transductores existen una gran variedad de proveedores en el rango de prototipos como pueden ser: mysensor, miniinthebox, sparkfun, adafruit, mpja, electan, element14, Freetronics, dx, Bricogeek ,etc.

Hasta opciones de uso profesional como son: Co2Meter, Decagon Devices, Vernier, SensaTrack, RF Powered Wireless Sensor , Mouser, etc.

y fuentes en linea como Sensors Online con directorio y noticias, o con énfasis en el software como Embedded o revistas especializadas en M2M como M2M World News, o exposiciones como la que se encuentran en la pagina Sensors Expos & Conference.

La selección del sensor adecuado debe considerar distancias de operación, condiciones ambientales que puedan alterar las mediciones, la exactitud requerida, el protocolo que el sensor maneje en la extracción de los datos y configuración del sensor,el montaje, consumo de energía, rangos de operación del sensor, velocidad de respuesta, calibración, etc.

Un buen ejercicio de selección de un sensor de temperatura se encuentra aqui.

TRANSCEPTOR RF

El envío de los datos es otro aspecto en el consumo de energía, la topología del ambiente que se desea medir y la distancia donde se procesará la información.

Las alternativas utilizadas actualmente son:

Wifi  IEEE 802.11

Bluetooth IEEE 802.15.4

Zigbee IEEE 82.15.2

Bluetooth IEEE802.15.1

GSM

El uso de alguna o varias de estas opciones van relacionadas con las distancias, cantidad de nodos, velocidades de transmisión que se requieran, consumo de energía , presupuesto, disponibilidad de infraestructura, topología de la red que se desea implementar, seguridad de los datos, robustez, escalabilidad, capacidad de ruteo, etc.

ENERGÍA

La energía es una limitante para cualquier proyecto, y en las WSNs puede significar un incremento en el costo de operación de la red, al requerir la intervención humana más frecuentemente, lo cual en sitios remotos o en ambientes dañinos no es muy recomendable.

La limitante de la energía se aborda desde 2 vertientes en estos proyectos:

1) El avance de la tecnología en cada uno de los componentes va encaminado en dos aspectos, la disminución de tamaño físicamente de los componentes y el  uso reducido de energía.

2) El uso de técnicas de cosecha de energía (energy harvesting)  de fuentes disponibles en el medio ambiente: energía solar, energía geotérmica, energía eólica, los gradientes de salinidad y la energía cinética.

Todo un tema que se puede consultar en el Forum de Energy Harvesting

TOPOLOGÍA

PROYECTOS
Wireless Sensor Networks for Agricultural Applications

Beer Brewing

Wireless sensors in agriculture and food industry

A Wireless Sensing Platform Utilizing Ambient RF Energy

Wireless Sensor Network Protocols

REFERENCIAS:

Internet de las Cosas, Wikipedia
Building Wireless Sensor Networks

Libelium ARM Connected Comunity International Journal of Distributed Sensor Networks Glacsweb

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Un comentario en “WSN: Wireless Sensor Network … Redes de sensores inalámbricas

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