Hierarchikus adatgyűjtő-vezérlő hálózati rendszer otthoni alkalmazásokhoz

Az otthoni környezetek számára sokféle monitorozó-beavatkozó rendszer létezik, amelyekben többnyire vezeték nélküli hálózatokat használnak a szenzorok jeleinek összegyűjtésére, illetve az aktuátorok vezérlésére. A vezeték nélküli hálózatok könnyen, gyorsan telepíthetők, de nagy hátrányuk az elemes vagy akkumulátoros tápellátásból adódó problémák: a korlátos élettartam, az elemcsere vagy az akkumulátorok rendszeres feltöltése. Az elemek, akkumulátorok ára és a csere járulékos költsége nagyban korlátozza az ilyen rendszerek elterjedését.

A fentiek miatt érdemes olyan hierarchikus hálózati rendszert tervezni, amely alapvetően vezetékes kommunikációt használ, de lehetővé teszi a vélhetően nagyon kevés számú vezeték nélküli egység rendszerbe kapcsolását is. A célkitűzésem, hogy megvalósítsak egy alapvetően vezetékes buszkapcsolatot alkalmazó, hálózati táplálással rendelkező szenzor-, illetve aktuátorhálózatot, mely a könnyebb telepíthetőség érdekében egy vezeték nélküli rendszer alhálózatát képezi. Kiemelten fontos a szenzorhálózat által gyűjtött információk megbízható továbbítása a kiértékelés helyére. Ez a gyakorlatban legtöbb esetben egy távoli, nagy számítási kapacitású adatközpontban történik, ezért célszerű a felvázolt rendszert egy harmadik hierarchiaszinttel kibővíteni, mely a magas szintű adattovábbításért felel.

A rendszer alsó szintjén kis kiterjedésű, olcsó, vezetékes alhálózatok fogják össze a szenzorokat és aktuátorokat. Egy alhálózat egy masterből és néhány slave egységből áll; a slave egységek kezelik a szenzorokat és aktuátorokat, míg a master vezérli a saját slave egységeit és gateway szerepet lát el a középső szintű hálózat felé.

A középső szintű hálózatot az alhálózatok master egységei alkotják, amelyek rádiós kapcsolatban állnak egymással. Ezen a szinten körültekintően választottam meg az egységek kommunikációs protokollját, hiszen az önszerveződési képesség és a költséghatékonyság egyaránt kiemelten fontos az ilyen rendszerekben.

Az alsó két hálózati szintet a középső szint egy kitüntetett, nagyobb számítási és tárolókapacitással rendelkező egysége illeszti a felső, célszerűen Ethernet szinthez. Ezen a szinten kapcsolódhat a hálózati rendszer pl. PC-khez és/vagy az Internethez.

A dolgozatom első felében röviden bemutatom azokat a kommunikációs szabványokat, melyek gondos mérlegelés után alkalmasnak bizonyultak a felvázolt három hierarchiaszint megvalósítására, majd ismertetem a rendszer hardveregységeinek fejlesztési lépéseit.

szerző

• 
  Németh Péter
  villamosmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Tóth Csaba
  docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

helyezés