НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
Отчет по Домашнему Заданию №1
по курсу: «Сети компьютеров» на тему:
[c]«Сенсорная сеть радиационной обстановки»
[/c]
Выполнил: студент группы А9-09
Фролов М.А.
Проверил: доцент кафедры №27
Лапшинский В.А.
Москва (13.11.2014г, v.2)
[c]Аннотация[/c]
Данный конспект посвящен сенсорным сетям. Из него мы узнаем, какие бывают сенсорные сети, какие у них свойства и применение.
Ключевые слова: Сенсорная сеть, АСКРО, ZigBee, стан-дарт IEEE 802.15.4.
В конспекте:
Число страниц – 13;
Таблиц – 1;
Картинок – 3.
Глоссарий
РСС (БСС)– Распределенная (беспроводная) сенсорная сеть.
АСКРО - Автоматизированная система радиационного кон-троля.
ZigBee - спецификация сетевых протоколов верхнего уров-ня.
стандарт IEEE 802.15.4 - описывает контроль доступа к беспроводному каналу и физический уровень для низкоскоро-стных беспроводных персональных сетей.
Оглавление
Введение 4
Сенсорная сеть и ее технология 5
ZigBee 5
Виды узлов 6
АСКРО 7
Структура 7
Основные функции 9
Назначение и описание применения 10
Заключение 12
Список литературы 13
Введение
Многие века человечество старалось собирать и управлять информацией о процессах, происходящих в обществе и приро-де. Ранее это проводилось примитивными способами и зани-мало много времени. С развитием науки и техники уменьши-лось время изучения анализа процессов и принятия управлен-ческих решений по полученным результатам. Начиная с сере-дины XX века быстрое развитие компьютерных, затем инфор-мационных технологий дало возможность человеку управлять не только общественными, но и природными процессами. Такие природные процессы, как резкое изменение климата, землетрясения, загрязнение окружающей среды, радиационная опасность и др., вынудили человека управлять природными процессами, не ограничиваясь управлением только общественными процессами. Все это приводило к появлению новых технологий, к числу которых относятся сенсорные сети (СС).
Сенсорная сеть и ее технология [1]
Беспроводная сенсорная сеть — распределённая, само-организующаяся сеть множества датчиков (сенсоров) и испол-нительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканала. Область покрытия подобной сети может составлять от нескольких метров до нескольких километров за счет способности ретрансляции сообщений от одного элемента к другому. На рисунке 1 представлена архитектура типичной сенсорной сети.
Рис.1. Архитектура типичной беспроводной сенсорной сети
Беспроводные сети начала 2010-х годов в основном бази-руются на стандарте ZigBee.
ZigBee[2]
ZigBee — спецификация сетевых протоколов верхнего уровня (уровня приложений API и сетевого уровня NWK), ис-пользующих сервисы нижних уровней — уровня управления доступом к среде MAC и физического уровня PHY, регламенти-рованных стандартом IEEE 802.15.4.
На рисунке 2 представлена простейшая схема Zigbee-модуляRC2200AT-SPPIO, состоящая из приемопередатчика стандарта IEEE 802.15.4, управляющего микроконтроллера, внешней схемы согласования UART, антенны и пользователь-ских портов ввода-вывода.
Рис.2. Структурная схема модуля
Построенная из таких узлов сенсорная сеть образует бес-проводную инфраструктуру.
Виды узлов
Типовой узел может быть представлен тремя типами уст-ройств. В таблице 1 указаны типы и их применения.
Сетевойкоординатор (NCD — Network Coordination Device)
• осуществляет глобальную координацию, организацию и установку параметров сети;
• наиболее сложный из трех типов устройств, требует наи-больший объём памяти и ис-точник питания;
Устройство с полным набо-ром функций (FFD — FullyFunctionDevice); • поддержка 802.15.4;
• дополнительная память и энергопотребление позволяет выполнять роль координатора сети;
• поддержка всех типов топологий («точка-точка», «звезда», «дерево», «ячеистая сеть»);
• способность выполнять роль координатора сети;
• способность обращаться к другим устройствам в сети;
RFD — ReducedFunctionDevice; • поддерживает ограниченный набор функций 802.15.4;
• поддержка топологий «точка-точка», «звезда»;
• не выполняет функции координатора;
• обращается к координатору сети и маршрутизатору;
АСКРО [3]
АСКРО - Автоматизированная система радиационного кон-троля.Предназначена для непрерывного автоматизированного контроля радиационной и метеорологической обстановки в районе промышленных площадок, санитарно защитной зоне и зоне наблюдения при нормальной эксплуатации (для подтвер-ждения его радиационной безопасности) или аварийной экс-плуатации радиационно-опасного объекта с целью информаци-онной поддержки мероприятий по обеспечению безопасности персонала и населения в контролируемом районе.
Структура [4]
АСКРО строится как двухуровневая территориально рас-пределенная информационно-измерительная система.
Нижний уровень системы предназначен для непрерывного измерения параметров, характеризующих радиационную об-становку, и передачи информации о состоянии радиационной обстановки на верхний уровень системы по каналам передачи информации.
В состав нижнего уровня АСКРО могут входить:
• посты радиационного контроля (УАС-201Е);
• устройства детектирования (УДМГ-216Е4, УДЖГ-222Е и др.);
• посты контроля метеопараметров.
Верхний уровень системы предназначен для приема, обра-ботки, хранения и отображения принятой от нижнего уровня системы информации о состоянии радиационной обстановки, а также для предоставления к ней доступа персоналу, эксплуатирующему АСКРО, и контролирующим организациям. Верхний уровень АСКРО выполнен на базе промышленных компьютеров (пультов, серверов и др.). Дополнительные рабочие места могут выполняться на базе персональных компьютеров в офисном исполнении.
Рис.3. передача информации между нижним и верхним уровнем АСКРО
Для передачи информации между нижним и верхним уров-нем АСКРО используются каналы передачи информации сле-дующих типов (рис.3.):
• радиоканал с выделенной частотой для работы на больших расстояниях (требуется разрешение Россвязь-надзора);
• радиоканал частотного диапазона свободного использо-вания (433 МГц) для работы на малых расстояниях (не требует получения разрешений Россвязьнадзора);
• GSM канал связи;
• коммутируемый канал связи телефонной сети общего пользования;
• выделенная телефонная линия;
• последовательный канал связи с интерфейсом RS-485.
Информация о состоянии радиационной обстановки выда-ется пользователям, авторизованным в информационной сис-теме АСКРО, посредством локальной вычислительной сети АСКРО по протоколу ТСР\/IР. При этом возможны два варианта предоставления информации:
• предоставление информации о радиационной обстанов-ке в реальном времени. Данный вариант предназначен для установки на специально выделенных компьютерах для непрерывного наблюдения параметров, контроли-руемых АСКРО (у операторов или диспетчеров объек-тов).
Прикладное программное обеспечение пультов контроля радиационной обстановки выполняет функции отображения поступающей информации и разделено на унифицированную программу отображения, реализующую графический интерфейс, и массив рабочих данных, содержащий сведения об условиях конкретного применения:
• предоставление информации по запросу пользователя в виде HTML-страниц.
Основные функции
АСКРО обеспечивает:
• непрерывный контроль радиационной и метеорологиче-ской обстановки;
• представление данных о радиационной обстановке в ре-альном времени на мониторах пультов контроля радиа-ционной обстановки в виде таблиц, графиков, гисто-грамм и видеокадров планов местности;
• формирование и рассылку датированных текстовых со-общений в реальном времени;
• переключение (автоматическое и ручное) режимов экс-плуатации АСКРО ("аварийный режим эксплуатации объекта" и "нормальный режим эксплуатации объекта") и индикацию текущего режима эксплуатации АСКРО;
• удаленную диагностику работоспособности измеритель-ных каналов АСКРО;
• хранение данных о состоянии контролируемых парамет-ров и событий в архиве;
• предоставление доступа к архивной информации через локальную сеть посредством веб-сервера;
• прогнозирование радиационной обстановки в районе промышленных площадок, санитарно защитной зоне и зоне наблюдения радиационно-опасного объекта;
• формирование отчетов на основе архивной информации и их печать.
Назначение и описание применения
АСКРО применяется для выполнения следующих видов мо-ниторинга:
• контроль действующих и потенциальных источников ра-диоактивного загрязнения атмосферного воздуха (источников выбросов);
• контроль могильников для захоронения жидких и твер-дых радиоактивных отходов;
• контроль самопроизвольной цепной реакции деления (для объектов хранения отработавшего топлива);
• контроль радиоактивного загрязнения объектов окру-жающей среды;
• контроль уровней облучения персонала и населения.
При обнаружении превышения пределов нормальной ра-диационной обстановки в контролируемых зонах АСКРО ис-пользуется для:
• подготовки информации, необходимой для оценки мас-штаба аварии;
• ввода в действие плана противоаварийных мероприя-тий;
• выработки рекомендаций по осуществлению защитных мероприятий для персонала и населения в случае ра-диационной аварии;
• ведения работ по ликвидации последствий аварии;
• осуществление расчетов по прогнозированию последст-вий аварии;
• представление информации о радиационной обстановке и прогнозных расчетов в государственные и ведомст-венные органы надзора за радиационной безопасно-стью.
Заключение
С помощью данного конспекта мы познакомились с сенсор-ными сетями, их технологией и применением. На основе полу-ченной информации можно сделать вывод, что прогресс не стоит на месте, появляются новые технологии, которые помо-гают людям изучать и управлять природными процессами.
Список литературы
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Беспроводная_сенсорная_сеть
- Беспроводная сенсорная сеть.
2. http://www.kit-e.ru/articles/wireless/2006_3_138.php - Мо-дуль ZigBee.
3. http://www.imf.ru/index.php?subm=3&sid=1&ssid=1&lsid=20 - АСКРО.
4. http://www.imf.ru/index.php?subm=3&sid=1&ssid=1&lsid=21 - Структура АСКРО. |
