构建无线传感器网络时应该考虑什么?

物联网 传感器 无线的
2021-06-19 02:46:19

这个问题源于一个关于构建无线传感器网络的具体细节的问题在回答这个问题时,我想分享一些无线传感器网络规划过程的一般指南。

所以让我们考虑一下我们要构建一个新的无线传感器网络部署。避免其他人以前犯过的常见陷阱和错误的最佳方法是什么?

1个回答

请不要浪费您的时间并犯与数十年来数百个研究小组(包括我们的)相同的错误,只是在不知道您最终真正想要得到什么的情况下将一些不特定的传感器扔到野外!

2006 年(!)有一篇很好的论文,它分享了真实世界部署的经验。

朗根多恩、科恩、阿琳·巴乔和奥托·维瑟。墨菲喜欢 土豆: 精准农业中试点传感器网络部署的经验 ” 2006 年第 20 届国际并行和分布式处理研讨会 (IPDPS)。

为可能出现的这些和许多其他问题做好准备,提前计划并专注于您的目标!

您应该问自己以下问题:我为什么要构建部署?真的是我要收集的数据本身,我是要评估和开发网络协议,还是要开发和测试新硬件?答案导致非常不同的路径:

我要获取数据!

在这种情况下,请尝试尽可能多地依赖经过验证的实践。购买标准硬件,使用工业级外壳,提供比您认为的硬件需要多得多的电池并监控它们!使用已经存在且经过良好测试的软件,不要从头开始构建所有东西!甚至考虑以下问题:我真的需要无线连接吗?

当然,在许多应用中,您确实需要数百个能量收集、无线、自组织和微型设备。但是仅仅因为它们很酷就使用这些技术是浪费金钱和时间。

如果您真的想获得数据,没有什么比注意到仅在最有趣的一天没有数据可用更令人沮丧的了,因为水已经积聚在您的设备中(曾经...)。

我想改进无线传感器网络的协议!

在这种情况下,真正专注于核心。我在这里谈论网络协议,但它同样适用于物联网环境中的所有其他程序和算法。

对于大多数协议,它并不关心它们是传输真实世界的数据还是只是一些伪随机噪声。那么为什么不走简单的路,扔掉你的传感器,只生成一些随机数据呢?我推荐以下程序:

  1. 想想你想解决哪个问题。你的研究问题是什么?
  2. 读!很多事情已经做了。许多概念已被证明是好的,而其他许多则不然。从头开始使用网络协议只是浪费时间。
  3. 做一些理论评估。是否真的有可能改进给定的协议,或者它是否已经处于原则边界?香农不能上当!
  4. 做模拟。我建议使用 OMNeT++/INET 框架,但那里有很多框架。但请不要从头开始。为了您的方便,大多数组件已经存在。测试您的想法是否在模拟器的受控环境中有效。
  5. 致力于硬件实现。您的实施至少在您的办公桌上有效吗?
  6. 在已经存在的测试平台中测试它。一个例子是FIT IoT-LAB这使您可以使用真实世界的硬件测试您的实现,而无需承担自制测试平台带来的所有问题。
  7. 现在,您终于可以计划您的实际部署并根据您要解决的特定问题对其进行定制。到现在为止,您应该清楚您的网络必须有多密集,有多少设备是有意义的,它们应该如何分布,必须提供哪种数据等等。然后转到“我要获取数据!”,但是这次您的数据是您要测试的性能度量。

是的,这是一个很长的路要走,但是有学生在六个月的硕士论文中这样做,所以这是可行的,绝对值得付出努力!在这个领域已经有很多现有的研究,跳过一步最终不会有回报。

我想建造很酷的硬件!

如果您最感兴趣的是构建很酷的硬件,请从使用现有硬件开始。然后想想这个硬件缺少什么以及可以改进的地方。也许您只是想创造一个漂亮的防水外壳,看看它在实践中是如何工作的。

无论如何,您将需要多次迭代,所以从一些过大的东西开始(例如在 RAM 或持久内存方面),然后在未来的迭代中去掉不必要的部分。这比认识到您要使用的软件在制作后仅大 1 KB 更令人满意。此外,提供调试和评估硬件的良好可能性。

即使最终应用程序不需要串行或 USB 接口,它也会大大加快开发速度。如果您实际上是在建造房屋,请安装一个湿度传感器并对其进行持续监控,而不仅仅是手动等待和检查。如果您集成了能量收集器,请监控能量流,即使精确功率测量 IC 对于最终应用可能尺寸过大。

对于软件部分,依靠现有组件!如果您正在构建一个测试平台,因为您喜欢构建硬件并且您真的不知道如何使用它,请发布它!有很多人(见上文)梦想能够访问真实世界的部署,因此他们很乐意提供软件。