Cách tiếp cận mới cảm biến không dây: Đám mây thiết bị đo

Cách tiếp cận mới cảm biến không dây: Đám mây thiết bị đo Việc thay thế cáp Ethernet bằng kết nối không dây không phải là vấn đề mới mẻ, chúng ta đã có chúng ở nhà, văn phòng, nơi công cộng trong nhiều năm. Việc thay thế liên kết đường truyền hữu tuyến giữa đơn vị cảm biến và điều khiển máy tính cũng không là vấn đề mới, nhưng điều này không phải là một sự thay thế kinh tế. Tuy nhiên, sự hội tụ của hai công nghệ sau đang dẫn đến thay đổi chính trong cách người thiết kế, xem xét đến cảm biến không dây. Thứ nhất, công nghệ RFID (tần số vô tuyến ID) đã mang đến xu hướng giỏ rẻ. Thứ hai, sự xuất hiện các ứng dụng dựa trên web như một kiểu mẫu tốt đang được Google Hình 1: trong đám mây thiết bị đo, thẻ cảm bến gửi hoặc nhận dữ liệu và phản hồi tới điểm truy nhập không dây thương mại có sẵn (AP) Docs liên kết dữ liệu từ một máy tính các nhân chạy một đoạn phần mềm cụ thể. Một quan niệm mới được biết đến là đám mây thiết bị đo, kết nối vật lý duy nhất là giữa cảm biến hoặc cơ cấu truyền động và A/D hoặc D/A định vị điểm đầu trên “thẻ cảm biến”, cảm biến gửi hoặc nhận dữ liệu và điều khiển tới hoặc từ một điểm truy nhập không dây sẵn có về thương mại (AP) hoặc bộ định tuyến (Router) Hơn nữa, thay vì dữ liệu được gửi cho các máy tính cá nhân, nó gửi dữ liệu cho một điểm AP để tiếp tục định tuyến tới địa chỉ IP. Người sử dụng kiểm soát được dựa trên trình ứng dụng của web, hoặc trang công cụ web (hình 2), nhận dữ liệu để xử lý Bước tiến này phá vỡ truyền thống với bước nhảy sớm trong công nghệ đo. Đầu tiên, thiết bị đo được định dạng độc lập. Người sử dụng kết nối cảm biến trực tiếp tới thiết bị đo bao gồm mạch đo và hiển thị kết quả đo. Việc làm đầu tiên với chuỗi liên kết là các kỹ sư muốn thử nghiệm các thiết bị đo để liên lạc như một tác nhân và kiểm tra các phản ứng. Nhưng vào năm 1970, giao diện bus Hewlett Packard đã mở ra giao diện IEEE-488 ngày nay, trở thành phương thức của sự lựa chọn. Các bước đột phá quan trọng tiếp theo tiến tới máy tính để bàn, tạo ra lợi ích cho các bộ phận kỹ thuật để chạy các chương trình thử nghiệm, điều khiển dụng cụ cũng như tập hợp dữ liệu. Giao diện những chiếc máy tính mini đầu tiên cho tới những dụng cụ thông qua chuỗi giao diện, nhưng sau khi bảng phích cắm IEEE-48 được xây dựng đã cho phép những chiếc máy tính mini và sau này là PCs thực hiện các nhiệm vụ. Ngày nay, như các giao diện thẻ là luôn luôn không cần nhờ tới các dụng cụ mà việc giao tiếp với PCs một cách trực tiếp qua USB hoặc Ethernet, gần đây nhất là cả hệ thống Ethernet không dây. Khi đó, máy tính, bản mạch chính và lắp ráp máy tính rướt giá đáng kể, các bước tất yếu tiếp theo đã kết hợp dụng cụ và máy tính vào trong một hộp. Có 3 dạng: 1, Dụng cụ độc lập thông thường như máy hiện sóng hoặc bộ phân tích logic được kết hợp toàn bộ chương trình máy tính; 2, Thẻ thiết bị đo di chuyển được vào trong bản thân máy tính; 3, Với khe cắm mở rộng dần biến mất từ hầu hết các máy tính thương mại, người thiết kế mong muốn làm việc với các thẻ công cụ thường có di chuyển tới hệ thống khung, nơi mà một hoặc hai khe cắm có thể cắm một bản mạch chính máy tính trong một dạng thẻ công nghiệp và những khe cắm còn lại có thể cắm được các thẻ chức năng Giải phóng cả phần cứng và phần mềm Ngày nay, trong đám mây thiết bị đo, phần cứng được giải phóng-điểm Hình 2: công cụ trang web mẫu cho phép bạn đọc và thiết lập kết quả từ bất kì trình duyệt web đầu đo không được gắn vào một mạng thiết bị liên quan. Đầu cảm biến wifi được kết nối với bất kì điểm truy nhập nào trong phạm vi bộ định tuyến không dây. Quan trọng hơn nữa, phần mềm được giải phóng- dữ liệu đo không được nối tới một chương trình nhận dữ liệu bất kì trên một máy tính cụ thể. Có nghĩa là, thay vì thẻ cảm biến gửi dữ liệu của mình tới một thiết bị điều khiển mà nó cấp việc đọc đo lường vào phần mềm cụ thể trong máy tính, nó gửi dữ liệu tới một AP từ bộ định tuyến xa tới địa chỉ IP internet được định nghĩa ID máy chủ. Người sử dụng kiểm soát trình ứng dụng dựa trên web, hoặc công cụ trang web, nhận dữ liệu cho xử lý. Công cụ trang Web chạy ngay cả trên các thiết bị di động (hình 4) có thể cung cấp bất kì số của máy chủ, biểu diễn dữ liệu tới đáng báo động máy chủ mà phản ứng tới mức độ nguy hiểm bằng gửi một văn bản hoặc một tiếng chim hoặc thậm chí một tín hiệu kết nối tới thẻ cảm biến. Hình 3: Ngoại trừ các cảm biến hệ thống dây điện, không có liên kết vật lý trong Mây Cụ. Người dùng thực hiện tất cả các nhiệm vụ của họ trên thiết bị kích hoạt Internet. Những chiếc cổng đang mở Nhà cung cấp các sản phẩm thiết bị đo và hệ thống đang bắt đầu mở cửa ào ạt rất nhiều sản phẩm trình duyệt dựa trên web. Trong không gian mô phỏng, HUBzero.org cho phép người sử dụng thực hiện mô hình và mô phỏng với trình duyệt web. Trong lĩnh vực của thiết bị đo, tương lai tiền thân những điều thú vị là Pachube.com, ( như bản thân dự án “nền tảng thời gian xử lý dữ liệu trung gian “. Bạn kết nối cảm biến với máy tính hoặc thậm chí thiết bị lưu động như một chiếc Ipod. Bằng cách chạy ứng dụng có sẵn trên các Website, kết quả đo có thể được biểu hiện trên Pachube vì vậy bạn có thể nghiên cứu chúng tại bất kì lúc nào từ bất kì vật gì mà có thể truy nhập Internet. Một bộ phận của phần cứng thông thường nằm trong sở thích của người thí nghiệm để đưa dữ liệu tới Pachube là Arduino ( Với bản mạch này dựa trên vi điều khiển, người sử dụng có thể kết nối cảm biến, ghi sự thu nhận, điều khiển chương trình và giao diện nó tới iphone hoặc thiết bị cho phép web khác. Tuy nhiên, công nghệ sử dụng được mong đợi quan trọng hơn và phù hợp cho những người cần: một sản phẩm OEM với lối vào số hoặc tương tự hiệu suất cao, một bộ xử lý mạnh, bộ nhớ đầy đủ, và tất cả điều đó trong một khổ nhỏ mà bao gồm kết nối không dây vừa sử dụng ít năng lượng. Công nghệ RFID( sóng vô tuyến ID) tạo ra nó khả năng để đáp ứng tất cả mọi nhu cầu Đặt các miếng lại với nhau Một ví dụ đặc biệt của cách các phần cứng và phần mềm là cùng tiến tới tất cả trong một hình dáng phù hợp cho tính công nghệ và thương mại sử dụng từ lõi điện tử Tag4M(“ thẻ đo lường ” hình 1), Tại đó silicon được thiết kế đặc biệt để xử lý các nhiệm vụ của RFID ngày nay là đang được tuỳ biến cho đám mây thiết bị đo. Thẻ cảm biến 6,5cmx4,8cm kết hợp chặt chẽ 2.4-GHz IEEE- Hình 4: Thậm chí các thiết bị di động như iPod có thế được sử dụng để đọc đo và gửi lệnh kiểm soát sử dụng công cụ trang web 802.11b/g máy thu wifi, ăng ten vỏ gốm, xử lý 32bit RISC, ROM, RAM cộng bộ nhớ cố định cho chương trình cơ sở và dữ liệu đệm. Kết thúc đo lường của nó tiến tới 4 kênh 14bit A/D và 4 đường số I/O. Pin lithum nhỏ có thể năng lượng một đơn vị cho tuần. Mỗi lúc chiếc thẻ đi qua một quá trình tuần hoàn, nó hoạt động lại từ chế độ ngủ, dữ liệu thu được mà nó gửi tới Internet. Cuối cùng nó nhận hướng dẫn thông qua AP cho các hoạt động như cấu hình cho nhiệm vụ đo hoặc dữ liệu ghi vào dòng DIO. Các hướng dẫn này được thực hiện trong suốt thời kì hoạt động lại tiếp theo, sau chỉ dẫn thẻ quay trở lại chế độ ngủ để bảo giữ năng lượng của pin. Thời gian giữa mỗi quá trình có thể khác nhau từ phần triệu giây tới hàng giờ, phụ thuộc vào ứng dụng Thẻ hiện tại là thế hệ đầu tiên của sản phẩm phần cứng đám mây thiết bị, nơi mà tất cả khả năng đo có được định vị bên trong các đài phát wifi, bắt nguồn hệ thống trên một con chip của một thẻ RFID bao gồn ADC và tuyến DIO. Cấu trúc đó có giới hạn bị liên quan tới độ chính xác và tuyến tính của quá trình biến đổi bởi các kênh nhận dữ liệu.Tỷ lệ mẫu ADC trong giải thoát phần sụn hiện tại là khá vừa phải, khuyếch đại cao tần tại 25S/s và do đó chúng hợp được với hầu hết cho các cảm biến và bộ chuyển đổi mà theo dõi tham số vật lý thay đổi chậm. Tối đa 28KS/s tỷ lệ mẫu sẽ ngay lập tức thực hiện bở sử dụng trên mạch 32KHz đồng hồ thời gian thực. Tiếp theo, bởi vì các đám mây thiết bị làm việc một cách liên tục giữa các thời kì ngủ và đánh thức, họ không mong đợi cho các ứng dụng mà yêu cầu liên tục tiếp nhận và xử lý. Nếu năng lực từ các nhiệm vụ ứng dụng là tất định trong không gian cố định thẻ cục bộ và không tất định trong không gian Internet Thẻ số I/O chứng tỏ tính hữu dụng trong những ứng dụng điều khiển. Sử dụng một thuật toán mà người sử dụng tải vào EEPROM, thẻ 4M có thể trả lời các điều kiện báo dộng mà phải thực hiện cục bộ không cần tới sự trợ giúp của máy tính. Mỗi thời kì hoạt động lại nó thực hiện trình tự lập trình mã trong phần mềm hệ thống. Hơn nữa, kết thúc của mỗi thời kì hoạt động lại (thông qua thực hiện ngay lập tức đầy đủ vòng phần mềm hệ thống để đọc và đưa ra các tín hiệu điều khiển), thẻ yêu cầu địa chỉ truy nhập không dây nếu có bất kì lệnh tới mà nó cần tới đăng kí cho suốt quá trình thực hiện thời kì hoạt động lại tiếp theo. Mở rộng sự sáng tạo Ngày nay, kết hợp công nghệ phần mềm và phần cứng cuối cùng cho phép các kỹ sư tìm thấy tất cả cách của các ứng dụng sáng tạo mới cho công nghệ cảm biến, bằng xây dựng dụng cụ giao tiếp không dây để truyền dữ liệu tới APs và tạo ra ứng dụng cố định. Thực vậy, các địa chỉ truy nhập sẽ hoạt động với vai trò ngày càng lớn, không chỉ cho đường truyền dữ liệu cảm biến nhưng cũng để mã hóa ứng dụng đường truyền, lọc thông tin cũng bằng an ninh, quyết định cục bộ và nhiều nơi khác. Tập hợp các trang web có thể có các công cụ cho iphone và nền tảng wife di động khác, quản lý các ứng dụng loại sóng để chuyển dịch từ trang này tới trang khác thông qua quá trình xử ly vật lý, phản ứng hóa học và những cách khác. Chúng tôi rất vui để xem cái gì trong trí tượng người sử dụng sẽ xuất hiện trong đám mây thiết bị đo trong tương lai gần.