Совсем не пыль

Технология Smart Dust

01.08.2008
17:55

Развертывание широкой, повсеместно доступной сети датчиков оказалось, однако, нелегкой задачей. Сегодня на рынке можно найти мини-сенсоры самых разных типов, но как подключить их в единую сеть? Подключение сотен тысяч датчиков, установленных в стенах, на потолках, в окнах, на столах, в пропусках, то есть повсюду на территории офиса, цеха и на открытой местности, через стандартные проводные сети и сети Wi-Fi оказалось слишком сложным и дорогостоящим.

 

Более десяти лет назад была разработана концепция "умной пыли" (smart dust), которая подразумевает развертывание сети из тысяч беспроводных "датчиков-пылинок". Сегодня площадь "пылинки" составляет около 12 кв. мм, а в будущем она должна сократиться до размера булавочной головки. Каждая "пылинка" может работать в автономном режиме от микробатарейки в течение примерно 10 лет. Идея состоит в том, чтобы усеять микродатчиками здания, квартиры, предприятия или разбросать их на поле либо в лесу, а затем собирать с них информацию с помощью общей системы мониторинга.

 

Разработчики этой технологии (компания Dust Networks) столкнулись, однако, с проблемой  распространения маломощных радиоволн, которым трудно преодолеть физические преграды вроде бетонных стен и металлических трубов. К тому же слабые сигналы микродатчиков легко заглушались электромагнитными помехами, и в результате эффективность "умной пыли" резко падала. Однако после многочисленных экспериментов и полевых испытаний "умная пыль" стала такой же надежной, как обычные проводные сети, причем стоимость ее развертывания и технической поддержки намного ниже, чем у традиционных сетевых инфраструктур. Решить проблему надежности удалось с помощью коротких цифровых сообщений, передаваемых в разное время на разных частотах по разным направлениям. Если на каком-то участке сигнал блокировался, то на других его передача осуществлялась без помех.

 

Вначале предполагалось продавать новые системы компаниям, занимающимся промышленной автоматизацией, для облегчения задач мониторинга трубопроводов, кранов, клапанов и емкостей на нефте- и газоперерабатывающих заводах и других промышленных предприятиях со сложной рабочей средой. В ходе испытаний "умная пыль" показала очень высокую надежность, и результате многие поставщики систем промышленной автоматизации стали пользоваться продуктами Dust Networks.

 

Изначально компания Dust Networks ориентировалась на системы  промышленной автоматизации, но "умную пыль" можно использовать и для повышения эффективности эксплуатации зданий. Беспроводная технология Dust Networks может поддержать работу практически любого микросенсора. Так, например, владелец здания может развернуть целую сеть "умных датчиков" для системы отопления в каждом офисе, чтобы не полагаться на данные одного-единственного термостата. Матрица микроустройств может отслеживать уровень солнечной освещенности в любой комнате и передавать данные на пульт управления, чтобы по мере необходимости увеличивать или уменьшать мощность искусственного освещения.

 

Кроме того, "умная пыль" может определить, кто находится в том или ином помещении, считывая информацию с электронных пропусков. Вводя данные в системы жизнеобеспечения: отопления, кондиционирования, освещения и т.п., - можно автоматически включать необходимые устройства там, где это необходимо. Поставщики технологий разрабатывают беспроводные микросенсоры для "умных ковров" и прочих устройств, позволяющих врачам и родственникам в удаленном режиме следить за состоянием пожилых людей.

 

Dust Networks использует коммуникационный протокол, схожий с IP, но немного отличающийся от него. В настоящее время компания сотрудничает с главным стандартообразующим органом Интернета - IETF - и вместе с ним разрабатывает IP-стандарт для беспроводных сенсорных сетей. В этом их активно поддерживает компания Cisco. Кроме того, Cisco сотрудничает с Dust Networks и другими компаниями в деле разработки полномасштабных беспроводных сетевых систем для промышленного производства. Сегодня беспроводные датчики Dust Networks легко связываются с интернет-сетями через специальные шлюзы. Данные, собираемые "пылинками", преобразуются с помощью привычного интернет-протокола XML.

 

Хотя беспроводные сенсорные системы переживают ранний этап своего развития, "умная пыль" уже с успехом используется многими компаниями.