Отдел информационных технологий ИПЛИТ РАН — различия между версиями

Текущая версия на 12:02, 8 августа 2017

Отдел информационных технологий ИПЛИТ РАН

Сотрудники отдела

Краткое резюме

В отделе информационных технологий ИПЛИТ РАН проводятся работы над реализацией проекта по разработке и коммерциализации интегрированного программного обеспечения системы сбора и передачи данных в распределенных сенсорных сетях (РСС), обеспечивающего возможность в результате автоматизированной обработки исходных данных реализовывать масштабные проекты по составлению модели промышленных объектов или исследуемого пространства на основе мониторинга - сбора актуальных промышленных и экологических параметров в реальном времени.

Предполагается создание ПАК на основе РСС для автоматизированного построения с использованием web-технологии сцены состояния исследуемого объекта на основе измеряемых параметров: влажности, температуры, освещенности и других. В этом направлении коллективом проекта выработаны формулировки требований к компонентам РСС. В настоящее время на территории экспериментальной площадки института ИПЛИТ РАН уже функционирует сеть сбора данных для задач экологического мониторинга, созданная научным коллективом участников проекта.

Инновационность разработок

Инновацией проекта является разрабатываемая технология автоматизированного сбора и передачи собранных данных посредством распределенной сенсорной сети (сети автономных беспроводных самоорганизующихся мобильных устройств) на единую точку сбора для построения модели исследуемого объекта или пространства, для мониторинга экологических или промышленных параметров в реальном времени. Это позволяет существенно повысить функциональность, надежность и снизить стоимость использования таких систем для мониторинга. Снижение стоимости неразрывно связано с конструктивной, функциональной и программной унификацией частей, из которых строится система, что предполагает тщательный анализ требований и проведение исследований способов построения универсальной программно-аппаратной платформы для создания систем мониторинга состояния атмосферы на основе технологии беспроводных сенсорных сетей. Исходные данные для обработки собираются посредством самоорганизующихся сенсорных сетей. Каждый узел данной РСС снабжен автономным источником питания, что позволяет устанавливать их в труднодоступных местах для снятия требуемых показаний с минимальными трудозатратами. Суть инновации заключается в создании уникального масштабируемого программного обеспечения, состоящего из необходимого для внедрения набора модулей, позволяющего управлять устройствами для максимально возможного времени работы и при этом формировать в автоматическом режиме достоверную модель пространственной гетерогенной среды. Связь между устройствами происходит по радиоканалу в различных стандартах связи, в том числе по протоколу ZigBee, в нелицензируемом диапазоне частот или мобильной цифровой радиосети. Собранные для обработки данные позволяют использовать такую систему для построения экологической 3D-модели исследуемой среды или исследуемого объекта, существенно сократив объем требуемого времени на обработку и получение информации, денежных ресурсов. Данная технология позволяет существенно сократить объем требуемого времени и количество специалистов, которые необходимы для мониторинга промышленных и бытовых объектов стандартными методами.

Описание технологии

Сенсорный узел

Настоящий проект подразумевает использование технологии автоматизированного сбора данных по радиоканалу посредством использования самоорганизующихся распределенных сенсорных сетей (РСС). Обычно распределенная сенсорная сеть состоит из конечных устройств, промежуточных роутеров, координатора сети и центральной точки сбора. Датчики сбора данных крепятся к конечным устройствам, которые через координатор сети выстраиваются в единую структуру посредством протокола ZigBee, что позволяет развернуть сеть для мониторинга за короткий промежуток времени с минимальными затратами и достаточно высокой надежностью. Суть инновации заключается в создании уникального программного обеспечения, управляющего элементами РСС, позволяющего балансировать нагрузкой на узлах сети таким образом, чтобы передаваемые данные отправлялись на ближайший узел сети не случайным образом, а на тот, который обладает наибольшим запасом энергии в текущий момент времени. Разработанный и используемый в нашем случае алгоритм функционирования РСС, называемый TRANCAN, позволяет изменять нагрузку на узлы сети таким образом, что вся сеть остается работоспособной максимально продолжительное время.

Для управления конечными устройствами сенсорной сети ИПЛИТ РАН было разработано программное обеспечение, состоящее из серверной части, постоянно загруженной в оперативную память, называемой wsn_monitor, который разработан на языке С++, и программа связи — внешний интерфейс, разработанный с помощью кросс-платформенного инструментария QT. Все программное обеспечение является свободным и может функционировать на Unix, Linux, Windows, MacOS под лицензией GNU GPL.

В ИПЛИТ РАН был создан сервер для мониторинга, на котором представлена экспериментальная распределенная сенсорная сеть (РСС). С результатами ее работы можно ознакомиться в реальном времени. Для этого нужно зайти на адрес http://wsn.laser.ru.

Контакты

Смотрите также

• ‎Возможные сферы применения распределенных сенсорных сетей в инновационных направлениях;
• ‎Решения по мониторингу на основе беспроводных сенсорных сетей;
• ‎Мониторинг радиационной безопасности на основе беспроводных распределенных сенсорных сетей;
• ‎Учет времени нахождения персонала на опасных объектах;
• ‎Суточное мониторирование ЭКГ с возможностью сигнала тревоги;
• ‎Экологический мониторинг состояния атмосферы населенного пункта;
• Робототехника на РСС в образовании.