WSN (شبكة المستشعرات اللاسلكية) عبارة عن مستشعر موزع مكانيًا ، يستخدم لمراقبة الظروف المادية وكذلك الظروف البيئية مثل الصوت ودرجة الحرارة والضغط لتمرير معلوماتهم عبر الشبكة إلى المكان الرئيسي. الشبكات الحالية ثنائية الاتجاه ، مما يسمح أيضًا بالتحكم في نشاط المستشعر. تم استلهام تطوير هذه الأشياء غير المرغوب فيها من التطبيقات العسكرية. ال تطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية تشارك بشكل أساسي في المستهلك والصناعي مثل المراقبة الصحية للآلة والتحكم ومراقبة العمليات الصناعية ومشاريع شبكات الاستشعار اللاسلكية. يتكون WSN من مئات وآلاف من العقد ، حيث يتم توصيل كل عقدة بأجهزة استشعار فردية أو متعددة. تتضمن كل عقدة أجزاء مختلفة مثل جهاز إرسال واستقبال لاسلكي بهوائي ، و دائرة كهربائية ، متحكم دقيق ، ومصدر للطاقة. توضح هذه المقالة مشاريع شبكة المستشعرات اللاسلكية لطلاب الهندسة.
مشاريع شبكة الاستشعار اللاسلكية لطلبة الهندسة
يوفر عمل المشروع العديد من الفرص لطلاب الهندسة لتعلم أشياء مهمة وتحسين المعرفة العملية. يجب على أي شخص يتطلع إلى أن يصبح مهندسًا كامل الأهلية أن يحتاج إلى معرفة إضافية إلى جانب المعرفة بالموضوع.
لذلك ، يجب على طالب الهندسة الحصول على مزيد من المعرفة العملية من خلال نهج التعلم العملي عن طريق أعمال المشروع مثل مشاريع الإلكترونيات . وبالتالي ، تتناول هذه المقالة بعض مشاريع شبكات الاستشعار اللاسلكية الجديدة و مشاريع الاتصالات لطلاب الهندسة في السنة النهائية في 2014-2015.
مشاريع شبكة الاستشعار اللاسلكية
شبكة استشعار لاسلكي تشمل المشاريع تطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية مثل SCADA اللاسلكي ، وأتمتة Zigbee المنزلية ، والمحولات نظام المراقبة الصحية ، وهكذا.
SCADA اللاسلكية القائمة على الشبكة اللاسلكية
لا يمكن تحقيق التحكم اليدوي في العديد من العمليات المستمرة الجارية في الصناعات. تم تصميم النظام المقترح لتحقيق ومراقبة العمليات المتعددة في الصناعات الكبيرة عن بعد من خلال الإشراف. SCADA هي واحدة من التقنيات الرائعة في مشاريع الإلكترونيات الأساسية والتي تستخدم لمراقبة المنطقة النائية دون تدخل بشري.
في هذا المشروع ، باستخدام أربعة مجسات درجة الحرارة شكلت كمشاريع شبكات الاستشعار اللاسلكية ، والتي تقع في أماكن مختلفة. إذا زادت درجة حرارة المستشعر عند نقطة ضبط واجهة المستخدم الرسومية ، فسيتم عمل المرحل لتشغيل وإيقاف السخان (حمل المصباح) للحفاظ على درجة الحرارة المحددة. في نظام SCADA ، أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار يمكن استخدامها لأنظمة تحكم متعددة
SCADA اللاسلكية القائمة على الشبكة اللاسلكية
نظام المراقبة عن بعد القائم على XBEE
هذا بسيط مشروع صغير لطلاب ECE تم تصميمه لحماية المحول من خلال مراقبة معلمات المولد / المحول مثل التيار والجهد ودرجة الحرارة من خلال أجهزة الاستشعار مثل محول التيار ومستشعر درجة الحرارة والمحول المحتمل ، على التوالي ، ومراقبتها من مكان بعيد استخدام الاتصالات اللاسلكية Zigbee .
نظام المراقبة عن بعد القائم على XBEE
تم إصلاح ثلاثة أجهزة استشعار في نهاية جهاز الإرسال لتشكيل مشاريع شبكة أجهزة الاستشعار اللاسلكية بنطاق معين من كل معلمة. إذا تجاوزت هذه المعلمات الحدود الثابتة ، يرسل جهاز الإرسال إشارة إلى الطرف المستقبل بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال XBEE. لتبديل حمل تحذير باستخدام مرحل وتنبيه المستخدم من خلال وحدة صوت.
المراقبة عن بعد المستندة إلى XBEE لـ 3 معلمات على صحة المحول / المولد
يستخدم هذا النظام للحصول على معلمات مثل الجهد والتيار ودرجة حرارة محول التوزيع من خلال أجهزة القياس أو شبكة المستشعرات مثل مستشعر درجة الحرارة والمحولات المحتملة والتيار لنقل تلك القيم إلى موقع بعيد من خلال تقنية Zigbee اللاسلكية .
XBEE القائم على مراقبة صحة المحولات عن بعد
هذا هو مشروع شبكات الاستشعار اللاسلكية حيث يتم إصلاح شبكة الاستشعار في نهاية جهاز الإرسال بنطاق معين لكل معلمة. إذا تجاوزت هذه المعلمات الحدود الثابتة ، يرسل جهاز الإرسال إشارة إلى الطرف المستقبل باستخدام جهاز الإرسال والاستقبال XBEE. لتبديل الحمل بواسطة المرحل ويعرض الرسالة على شاشة LCD.
التطبيقات الطبية القائمة على شبكات الاستشعار اللاسلكية
في الوقت الحاضر ، نظام الرعاية الصحية معقد للغاية. تم تصميم النظام المقترح لتقديم حلول نهائية للرعاية الصحية باستخدام شبكات الاستشعار اللاسلكية. يستخدم هذا النظام المقترح لمراقبة صحة المريض باستخدام لاسلكي تقنية RF .
إنها طريقة مملة للغاية. في هذا النظام المقترح ، تقوم وحدة الإرسال بشكل مستمر بقراءة درجة حرارة جسم المريض من خلال مستشعر درجة حرارة رقمي ، وتعرضها على شاشة LCD ، وترسلها إلى وحدة التحكم الدقيقة التي تنقل البيانات التسلسلية المشفرة عبر الهواء عن طريق التردد اللاسلكي (RF) عبر وحدة RF .
التطبيقات الطبية القائمة على شبكات الاستشعار اللاسلكية
نظام قائم على أجهزة الاستشعار اللاسلكية لاستهلاك الطاقة في المنزل
يتم استخدام نظام قائم على شبكة مستشعر لاسلكي في الأجهزة المنزلية التي تتطلب طاقة عالية مثل السلع البيضاء وأجهزة الصوت / الفيديو ومعدات الاتصالات وأنظمة تكييف الهواء ونظام التدفئة والتبريد ، مما يجعل منازلنا واحدة من أكثر المجالات أهمية لتأثير استهلاك الطاقة في البيئة الطبيعية. زيجبي أتمتة المنزل هو مشروع صغير بسيط لطلاب ece الذي يمكن تنفيذه للتحكم الآلي في الأجهزة المنزلية
نظام قائم على أجهزة الاستشعار اللاسلكية لاستهلاك الطاقة في المنزل
تطبيق قائم على الهاتف المحمول وشبكة WSN لإنشاء مراقبة لحقول المزرعة وحماية النبات من أجل إنتاج المحاصيل المستدام والحد من الفقر
ظهرت شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSN) من التطورات في مجالات تقنية النظام الكهروميكانيكي الدقيق (ممس) والاتصالات اللاسلكية و الالكترونيات الرقمية . أجهزة WSNs صغيرة الحجم ومنخفضة التكلفة وتتطلب طاقة منخفضة للعمل. الهيكل الأساسي لعقد مستشعر WSN كما هو موضح في الشكل
شبكة الاستشعار اللاسلكية والجوالة
هناك أربعة مكونات رئيسية تشكل عقدة استشعار. الأجزاء هي بشكل أساسي وحدة استشعار ووحدة معالجة ووحدة نقل ووحدة طاقة. اعتمادًا على نوع التطبيق ، قد تحتوي عقدة المستشعر على أجزاء إضافية مثل الموقف ، ونظام البحث ، والتعبئة ، ومولد الطاقة.
عادة ما تتحمل وحدة الاستشعار عبء الاستشعار وتجميع بيانات المستشعر ثم تقوم بتمرير البيانات إلى وحدة المعالجة. تستقبل وحدة المعالجة البيانات المحسوسة وتقوم بمعالجتها حسب ماجستير هذه المشاريع. تقوم وحدة الإرسال بتوصيل المستشعر ، وليس بالشبكة. توفر وحدة الطاقة الطاقة المطلوبة لتشغيل عقدة استشعار.
التطبيقات العسكرية القائمة على شبكات الاستشعار اللاسلكية
يمكن للجيش استخدام شبكات الاستشعار اللاسلكية لعدد من الأغراض مثل مراقبة نشاط المسلحين في المناطق النائية وحماية القوة. بفضل تجهيزها بأجهزة استشعار مناسبة ، يمكن لهذه الشبكات أن تمكن من الكشف عن حركة العدو ، وتحديد قوة العدو ، وتحليل حركتها وتقدمها. تركز هذه المقالة على المتطلبات العسكرية لشبكات الاستشعار اللاسلكية المرنة.
التطبيقات العسكرية القائمة على شبكات الاستشعار اللاسلكية
استنادًا إلى خصائص الشبكات الرئيسية وحالات الاستخدام العسكري ، يتم تقديم نظرة ثاقبة للمتطلبات العسكرية المحددة من أجل تسهيل فهم القارئ لتشغيل هذه الشبكات على المدى القريب إلى المتوسط (خلال السنوات الثلاث إلى الثماني القادمة). يبني المقال تطور أجهزة شبكات الاستشعار العسكرية من خلال ثلاثة أجيال متطابقة من أجهزة الاستشعار جنبًا إلى جنب مع قدراتها.
تحقق مشاريع شبكة المستشعرات اللاسلكية ربحًا هائلاً للعديد من المؤسسات التجارية مثل تحسينات الطاقة والعمليات ، وتوفير التكاليف والمواد والطاقة وجهود العمل وزيادة الإنتاجية. قليلا من ال أفكار مشروع شبكات الاستشعار اللاسلكية لعام 2015 تناقش أدناه.
مراقبة درجة حرارة ورطوبة التربة على أساس WSN باستخدام Arduino
الغرض الرئيسي من هذا المشروع هو تصميم نظام الري الآلي التي تجعل مضخة المحرك تعمل وتتوقف عن طريق استشعار رطوبة التربة. يعد الاستخدام السليم لنظام الري في مجال الزراعة أمرًا مهمًا للغاية. الميزة الرئيسية لاستخدام هذا المشروع هي أنه يمكننا تقليل المشاركة البشرية
يستخدم مشروع WSN لوحة Arduino مبرمجة مسبقًا لتلقي إشارة i / p لتغيير حالة رطوبة التربة من خلال ترتيب الاستشعار. يستخدم المشروع ملف لوحة اردوينو والتي تمت برمجتها لاستقبال إشارة الإدخال لظروف الرطوبة المتغيرة للتربة من خلال ترتيب الاستشعار. يتم إنجاز هذه العملية باستخدام ملف مكبر تشغيلي الذي تستخدم كمقارن . يعمل هذا المقارنة كواجهة بين المتحكم الدقيق وترتيب الاستشعار.
عندما يأخذ المتحكم الدقيق الإشارة ، فإنه ينتج إشارة o / p لقيادة مرحل للمفتاح على مضخة المياه. ان عرض شاشات الكريستال السائل تُستخدم لعرض حالة مضخة المياه والتربة ، التي يتم توصيلها بوحدة التحكم الدقيقة. تم تصميم ترتيب الاستشعار لهذا المشروع بقضيبين صلبين معدنيين ويتم توصيل وصلات هذين القضيبين بوحدة التحكم.
علاوة على ذلك ، يمكن تطوير هذا المشروع من خلال ربط أ وحدة GSM . حتى نتمكن من إرسال رسالة نصية إلى الشخص المعني بخصوص حالة مضخة المياه ويمكننا أيضًا تشغيل / إيقاف تشغيل مضخة المياه عن طريق إرسال رسالة نصية قصيرة.
نظام الري الآلي القائم على وحدة WSN و GSM
المفهوم الرئيسي لنظام الري هذا هو تشغيل / إيقاف تشغيل مضخة بمحرك عن طريق استشعار التربة باستخدام WSN في مجال الزراعة ، ويمكن معرفة حالة التربة عن طريق إرسال رسالة نصية باستخدام وحدة GSM.
في مجال الزراعة ، استخدام الري إلزامي. باستخدام هذه الطريقة يمكننا تقليل القوى العاملة. تم تصميم هذا المشروع مع ملف 8051 متحكم ، الذي يستقبل الإشارة من ترتيب المستشعر.
نظام ري آلي يعتمد على محتوى رطوبة التربة
يتم تحقيق هذا الإجراء باستخدام مضخم تشغيلي ويعمل كواجهة b / n جهاز الاستشعار والميكروكونترولر 8051.
عندما يحصل المتحكم الدقيق 8051 على هذه الإشارة ، فإنه ينتج مخرجات لقيادة مرحل لتشغيل مضخة المياه. باستخدام مودم GSM ، فإنه يرسل أيضًا رسالة نصية قصيرة إلى الشخص المخول. يتم استخدام شاشة LCD لعرض حالة تشغيل / إيقاف مضخة المياه والتربة.
تم تصميم ترتيب الاستشعار بقضيبين معدنيين صلبين ويتم ربط وصلات هذه القضبان بوحدة التحكم. علاوة على ذلك ، يمكن تطوير هذا المشروع باستخدام Xbee أو تقنية البلوتوث ، بحيث يتم إرسال البيانات إلى الهاتف المحمول عند تشغيل أو إيقاف تشغيل مضخة المياه.
WSN على أساس مراقبة إشارة المرور
في المناطق الحضرية ، تتزايد حركة مرور المركبات يومًا بعد يوم ، لذا ستؤدي إلى مزيد من الازدحام المروري وعواقب ذلك على صحة الإنسان والبيئة والاقتصاد. الطرق التقليدية المستخدمة لتقليل حركة المرور غير فعالة من حيث التكلفة والأداء والدعم والصيانة بسبب زيادة حركة المرور.
للتغلب على هذه المشكلة ، تعد WSN (شبكة المستشعرات اللاسلكية) تقنية ناشئة تتضمن إمكانات فعالة. هذه التكنولوجيا لها قيمة مضافة ضخمة لأنظمة النقل الذكية (ITS).
نظام تحديد الحوادث باستخدام WSN
يستخدم هذا المشروع لتنفيذ نظام للكشف عن حادث سيارة لإنقاذ حياة الإنسان. في الوقت الحاضر ، من الضروري الحد من حوادث المركبات عن طريق إرسال إخطار إلى السلطات بكفاءة. يستخدم هذا المشروع لتنفيذ RTTADS (نظام الكشف عن حوادث المرور في الوقت الحقيقي) باستخدام تقنيات RFID و WSN.
في هذا المشروع ، يتم ترتيب أجهزة الاستشعار بحيث تكتشف موقع الحادث للسيارة بالإضافة إلى سرعة السيارة قبل وقوع الحادث. الراكب داخل السيارة. بمجرد أن تكتشف المستشعرات موقع السيارة ، فإنها ترسل إشارة إلى محطة المراقبة بحيث تكتشف موقع السيارة وترسل تنبيهًا إلى الشخص المعني.
مراقبة المنطقة على أساس WSN
مراقبة المنطقة هي أحد تطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية. في مراقبة المنطقة ، يتم ترتيب WSN حيث يلزم الرصد. في التطبيقات العسكرية ، تُستخدم أجهزة الاستشعار بشكل أساسي لاكتشاف مقاطعة العدو.
بمجرد أن تكتشف المستشعرات الحرارة أو الضغط ، يتم إرسال البيانات إلى إحدى المحطات الأساسية ، بحيث يمكن اتخاذ الإجراء المناسب. وبالمثل ، تستخدم شبكات WSN أجهزة استشعار مختلفة لملاحظة وجود مركبات تتراوح من دراجة نارية إلى سيارات.
مراقبة تلوث الهواء على أساس WSN
تلعب WSNs دورًا رئيسيًا في مراقبة الغازات الخطرة في الهواء. لذلك يتم استخدامها في مدن مختلفة مثل لندن وستوكهولم وبريسبان. بالمقارنة مع الروابط السلكية ، يمكن لهذه الشبكات الاستفادة من الروابط اللاسلكية مثل ad-hoc لجعلها أكثر قابلية للحمل لاختبار القراءات في مناطق مختلفة.
نظام المراقبة القائم على WSN & Zigbee لجسم المريض
يستخدم هذا المشروع لتنفيذ نظام WSN (شبكة المستشعرات اللاسلكية) الذي يستخدم لمراقبة المريض عن بعد باستخدام شبكة Zigbee. هناك معايير صحية مختلفة يتم رصدها مثل تخطيط القلب ودرجة حرارة الجسم ونبض القلب باستخدام أجهزة استشعار مختلفة.
يمكن نقل البيانات التي يتم جمعها من المستشعرات إلى الطبيب أو محطة المراقبة المركزية عبر شبكة Zigbee. يمكن عرض كل هذه المعلمات على جهاز الكمبيوتر بيانياً عند الطرف المستلم من خلال LabVIEW GUI.
تحكم ذكي قائم على WSN لآبار النفط
يستخدم هذا المشروع لتصميم نظام مراقبة صحي لبئر نفط. في هذا المشروع ، يتم استخدام WSN لمراقبة والإشراف على وحدات التحكم الفردية المختلفة الموضوعة في آبار النفط. يمكن مراقبة كل وحدة تحكم Zigbee من خلال مستشعرات درجة الحرارة والمستوى والغاز عن بُعد من الموقع المركزي عبر شبكة Zigbee.
نظام الكشف عن حرائق الغابات المستند إلى Zigbee & WSN
تم تصميم هذا المشروع بجهاز تحكم قائم على الطاقة الشمسية لاكتشاف حرائق الغابات عن بعد. يمكن ترتيب وحدة التحكم على أساس الطاقة الشمسية في الغابة بمساعدة شبكة Zigbee. تشتمل وحدة التحكم هذه على مستشعرات مختلفة مع جهاز الإرسال والاستقبال Zigbee مثل درجة الحرارة والدخان والمطر والضغط. يمكن مراقبة هذه المعلمات في الموقع المركزي عن بعد.
المراقبة الإنشائية القائمة على WSN
تستخدم شبكات الاستشعار اللاسلكية للتحقق من الحركة في المباني وهياكل النقل مثل الجسور والأنفاق والجسور والجسور العلوية وما إلى ذلك. سيسمح هذا النظام للمهندس بمراقبة الهياكل دون الحاجة إلى زيارات للموقع. يمكن جمع البيانات عادة أسبوعيًا أو شهريًا من خلال زيارة المواقع. للتغلب على هذا ، يتم تنفيذ نظام المراقبة الهيكلية القائم على WSN.
المراقبة الصحية للجهاز باستخدام WSN
تم تنفيذ WSNs من أجل CBM للآلات. هنا CBM تعني الصيانة المستندة إلى الحالة. يوفر هذا النظام وفورات كبيرة في التكاليف ويسمح بوظائف مبتكرة. بالمقارنة مع الأنظمة اللاسلكية ، تستخدم الأنظمة السلكية ما يكفي من أجهزة الاستشعار للتثبيت لأن المستشعرات غالبًا ما تكون محدودة من خلال تكلفة الأسلاك. يمكن الآن الوصول إلى المناطق التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا مثل المناطق الخطرة التي يتم التحكم فيها بطريقة أخرى والأصول المتنقلة والآلات الدوارة من خلال أجهزة الاستشعار اللاسلكية.
WSN في الزراعة
شبكات الاستشعار اللاسلكية قابلة للتطبيق في مجال الزراعة لتقليل صيانة الأسلاك في جو صعب. يمكن فحص أنظمة المياه لتغذية الجاذبية من خلال أجهزة إرسال الضغط بحيث يمكن فحص مستويات خزان المياه ويمكن التحكم في مضخات المياه بمساعدة الأجهزة اللاسلكية. يمكن قياس استخدام المياه وإعادة إرسالها لاسلكيًا إلى مركز التحكم المركزي للفواتير. تسمح أتمتة الري باستخدام مياه أكثر كفاءة وتقليل الفاقد.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن شبكة استشعار لاسلكي المشاريع. هذه هي أفضل مشاريع شبكات الاستشعار اللاسلكية المبتكرة و مشاريع السنة النهائية للجنة الاقتصادية لأوروبا الطلاب في مجالات التطبيق المختلفة. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذه المشاريع. علاوة على ذلك ، في حالة وجود أي شكوك بشأن تطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية ، يرجى إبداء ملاحظاتك من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك ما هو زيجبي؟
