Датчики – что это такое, их виды, назначение и применение различных типов

Датчик это электронное или электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования определенного воздействия в электрический сигнал. Это одно из нескольких определений, которое кажется мне наиболее простым и подходящим.

Датчик можно представить как «черный ящик», имеющий нечто на входе и формирующий на выходе сигнал, пригодный для дальнейшей передачи и обработки (рис.1).

В большинстве случаев мы будем рассматривать параметры и характеристики входного воздействия и вид (способ формирования) выходного сигнала, а также, как это можно использовать для решения конкретных задач.

Схемотехника на уровне принципиальных схем в данном контексте нас не интересует.

Датчики различных типов широко применяются в:

• охранной и пожарной сигнализации;
• системах автоматики;
• телеметрии и управления.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Для начала давайте рассмотрим типы устройств с точки зрения характера регистрируемых ими воздействий. Здесь можно выделить две группы:

• контактные;
• бесконтактные.

Первые подразумевают механическое воздействие. Характерным представителем такой группы являются конечные выключатели, приборы регистрирующие и измеряющие давление, скорость потока жидкостей и газов.

Бесконтактные типы используют несколько принципов обнаружения события: магнитный, оптический, микроволновый, емкостной, индукционный, ультразвуковой.

Каждый из них имеет особенности, определяющие область применения. Например, индукционные датчики не реагирует на предметы из немагнитных материалов. Кроме того, тип устройства определяет дальность действия (обнаружения).

Оптические (оптико электронные), микроволновые, ультразвуковые способны работать на значительном удалении от объекта контроля. Остальные предназначены для использования на небольших расстояниях.

Область применения различных видов датчиков.

В зависимости от назначения, датчики позволяют обнаруживать наличие предмета в зоне своего действия, определять его положение, скорость и направление перемещения, геометрические размеры.

Кстати, техническими характеристиками определяется минимальный размер контролируемого объекта, который может составлять от нескольких миллиметров до десятков сантиметров.

Кроме того датчики используются для контроля температуры, состава, свойств и состояния окружающей среды.

К примеру, датчики дыма в системах пожарной сигнализации позволяют обнаруживать пожар на начальных стадиях. Широко используются датчики уровня, причем как жидкостей, так и сыпучих материалов.

ТИПЫ И ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ

Поскольку назначением любого преобразователя является не только обнаружение воздействия, но также его преобразование, то классификация датчиков по способу формирования выходного сигнала не менее важна, чем по обнаруживаемому параметру.

Различают следующие типы выходов:

• пороговый;
• аналоговый;
• цифровой.

Первый самый простой и характеризуется двумя состояниями «0», «1» – выключено, включено. В качестве элементов, формирующих такой сигнал выступают «сухие контакты» (реле) или электронные ключи (транзисторные, тиристорные, симисторные и пр. ).

Основным параметром такого выхода является коммутируемые ток и напряжение.

Причем, обратите внимание, могут быть указаны максимальные и (или) номинальные значения. В первом случае имеется в ввиду непродолжительное время работы в указанном режиме, во втором – неограниченно.

Достоинством таких устройств является универсальность – возможность работы практически во всех системах контроля и управления. Исключение могут составлять специализированные системы, «заточенные» под решение специфичных задач и использующие собственную линейку оборудования.

Аналоговый датчик имеет на выходе сигнал, электрические характеристики которого (чаще напряжение) пропорционально зависят от контролируемого воздействия.

В качестве примера можно привести некоторые виды термодатчиков. Для анализа и обработки такого сигнала требуются специальные схемотехнические решения. Плюсом такого исполнения является высокая информативность.

Наверное многие знают что существует двоичный код, то есть последовательность логических уровней («0» – низкий, «1» – высокий). Таким способом можно передавать информацию о состоянии устройства (значение измеряемого параметра), а также его уникальный адрес.

Датчики, использующие такую технологию называются цифровыми. Подобный сигнал также требует дополнительной обработки, следовательно оборудование, работающее по такому принципу должно быть совместимо. Но в простых системах контроля и управления чаще используется первый способ.

В завершение нужно заметить, что датчики, работающие в системах автоматики и управления могут иметь различную степень пыле-влаго защиты и рабочие температурные диапазоны.

Конкретный тип и конструктивное исполнение устройства определяется в зависимости от решаемых задач и условий эксплуатации.

  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Что такое датчик давления, типы и технические характеристики

Содержание:

1. Что такое датчик давления
2. Типы датчиков
3. Технические характеристики и преимущества
4. Устройство датчика давления
5. Области применения
6. Как выбрать

Точные измерительные приборы – важная составляющая деятельности всех современных отраслей хозяйства. Они служат для своевременного учета расхода разных жидкостей, нужны в работе с газовыми смесями и паром.

Кроме классических расходомеров, обладающих различными принципами действия, часто применяются еще и электронные приборы, измеряющие давление. Подобные устройства – обязательный элемент большей части измерительных комплексов и теплосчетчиков. Они часто входят в состав систем, служащих для осуществления автоматического контроля.

Так называемые датчики давления востребованы на предприятиях энергетического комплекса, в производстве продуктов питания, нефтеперерабатывающей сфере и других отраслях, где требуется знать цифровое значение давления для обеспечения бесперебойной и безопасной работы оборудования.

Что такое датчик давления

Датчик давления – это прибор, предназначенный для мониторинга давления в жидкостной либо газообразной среде с передачей сигнала о полученных измерениях на соответствующее оборудование. Это необходимо для своевременной корректировки параметров различных технологических процессов.

Датчик для измерения давления является компактным устройством, представляющим собой жидкокристаллический дисплей в алюминиевом корпусе. В него входят специальные трубки, которые оценивают давление конкретной среды – жидкости, газа или пара, а затем преобразовывают его либо выводят на экран его числовое значение при помощи аналогового или цифрового сигнала.

Принцип осуществления деятельности данного прибора напрямую зависит от типа измеряемого давления:

• абсолютное – полное значение по отношению к принятому нулю (точке перехода вакуума в давление),
• дифференциальное – диапазон давления между двумя заданными точками,
• избыточное – значение по отношению к атмосферному давлению.

Типы датчиков

Датчики давления используются преимущественно в пищевом или же химическом производстве. Особенно интересным вариантом можно назвать практичный и современный интеллектуальный датчик, служащий для измерения абсолютного давления, а также реализующий измерение относительно величины абсолютного вакуума. Данное измерение наиболее часто применяется там, где необходимо произвести быстрый учет давления газа, пара или же тепловой энергии.

По конструкции элементов чувствительности датчики делятся на волоконно-оптические и оптоэлектронные. Первые включают оптический волновод и определяют давление в результате поляризации света. Вторые проводят свет через многослойную конструкцию, каждый слой которой меняет его свойства в зависимости от давления среды.

По виду измерений для датчиков давления принята следующая классификация:

1. Датчик дифференциального давления помогает удачно решать задачи по учету расходования замеряемой среды. Принцип его действия заключается в замере разностей давления между двумя находящимися рядом полостями – плюсовой и минусовой. Он применяется для успешного учета расходов. Узкое устройство в коммуникациях является местным сопротивлением. В процессе прохождения через него происходит изменение характера скорости потока. Перед данным сужающим устройством давление в атмосферах значительно возрастет, а после него – снижается. Чем более высокого коэффициента достигает разница, имеющаяся на входе, а далее и на выходе сужающего устройства, тем выше будет расход той среды, которая протекает по данной трубе. Подобный датчик без особых проблем позволит произвести учет объема данной жидкости не только в самой трубе, но и в данной емкости. Это можно осуществить при помощи измерения давления в столбе жидкости, которая воздействует на плюсовую мембрану. Кроме того, в некоторых случаях производится измерение результатов в минусовой полости давления, которая находится непосредственно под куполом данной емкости. Это необходимо для того, чтобы надежно произвести исключение чрезмерного влияния большинства насыщенных паров. Этот способ называется гидростатическим.

2. Датчик избыточного давления нужен для успешной регулировки и дальнейшего управления всеми техническими процессами. Он может применяться в составе большинства водяных систем, используемых для дальнейшего теплоснабжения; входит в необходимую комплектацию узлов, служащих для коммерческого и полноценного технологического учета всех требуемых жидкостей, газов и пара.

3. Датчики абсолютного давления. Сюда относятся интеллектуальные преобразователи, способные справиться с непрерывным измерением величин абсолютного и избыточного давления. Такие приборы также являются незаменимыми помощниками в случаях, когда нужно одновременно узнать точное значение дифференциального или же гидростатического давления, определиться с величиной давления в разреженных, жидких или же газообразных средах, в которых находится насыщенный или перегретый пар.

Комплексное исполнение датчика давления позволяет использовать его по назначению. Такое устройство применяется в условиях низких и высоких температур, а также в наиболее агрессивных средах.

В каждой из отраслей хозяйства необходимость того или иного датчика определяется сугубо индивидуальным способом, а также реальной надобностью. Выбор прибора зависит от того, какие перед ним поставлены задачи, а также от текущих условий эксплуатации. Заказчик самостоятельно выбирает материал, требующийся для изготовления мембраны разделения, а также корпуса электронного блока.

Технические характеристики и преимущества

К ключевым техническим опциям интеллектуальных датчиков давления можно отнести следующие:

• измерение абсолютного, избыточного, дифференциального, гидростатического давления;
• универсальность использования – измеряемой средой может выступать морская вода, различные виды масел, дизельное топливо, керосин, газ, мазут;
• максимальная температура измеряемой среды — 120 градусов;
• диапазон температур окружающей среды – от -60 до +70;
• абсолютное давление – от 2,5 КПа до 16 МПа;
• избыточное давление – от 0,16 КПа до 100 МПа;
• погрешность измерения — от 0,1 до 0,5%;
• высокий уровень пыле- и влагозащищенности — IP54, IP67.
• межповерочный интервал составляет 5 лет;
• срок гарантии – 3 года.

Датчик давления имеет высокую точность измерений. Если осуществляется специальный заказ, погрешность не превышает 0,04%. Датчики хорошо показывают себя в широком диапазоне измерений, в процессе самодиагностики и перегрузки.

Интеллектуальный счётчик — это надежное средство измерения, которое отвечает заявленным метрологическим и технико-эксплуатационным параметрам, легко работает в агрессивной среде и при низких температурах. Дополнительные плюсы – высокий уровень визуализации, простота использования, комфортный вывод информации на дисплее. Своевременно узнав о превышении давления, можно спланировать действия для предотвращения серьезных проблем.

Устройство датчика давления

Датчик давления состоит из преобразующего элемента; элемента, воспринимающего давление; приемника давления; системы вторичной обработки цифрового сигнала и устройства вывода информации. Все это скрывается в общем корпусе, оснащенном цифровым дисплеем.

Методы измерения давления при помощи датчика:

• тензометрический – чувствительные комплектующие измеряют давление за счет чуткости элементов, которые жестко припаиваются к мембране;
• пьезорезистивный – основан на применении преобразователя давления (мембрана из монокристаллического кремния), находящегося в металло-стеклянном корпусе;
• емкостные преобразователи применяют метод изменения емкости конденсатора;
• резонансный – в основе лежат акустические или электромагнитные процессы;
• индуктивный – основан на постоянных вихревых потоках.

Области применения

Датчики можно использовать в следующих областях:

• медицинской сфере;
• пищевой промышленности;
• тепло- и водоснабжении;
• машиностроительном производстве, а также автомобильной промышленности;
• электронной промышленности, роботостроении.

Счетчики давления позволяют держать под контролем большинство производственных процессов, успешно применяются в важных социальных сферах. Без них невозможно представить нормальную жизнедеятельность.

Как выбрать

Для того чтобы избежать серьезных финансовых расходов и правильно подойти к выбору датчика давления, необходимо учесть несколько важных качественных характеристик:

• диапазон давления – для разных целей использования диапазоны могут резко отличаться друг от друга;
• точность осуществления измерений – в некоторых случаях требуется высочайший уровень точности, например, при разработке двигателей для гоночных автомобилей;
• температура является крайне важным и серьезным показателем, ведь приборы широко востребованы для тех устройств, которые используются в различных температурных диапазонах;
• качество выходного сигнала на данном приборе;
• принцип передачи информации о текущем давлении;
• удобство присоединения датчика давления к технологическому процессу;
• материал изготовления датчика – это существенно, если планируется использовать его в условиях высоких нагрузок;
• наличие сертификата качества, что делает применение датчика максимально безопасным;
• сроки доставки.

Учитывая соответствующие факторы, можно найти подходящий датчик давления, который прослужит максимально долгое время без поломок и прочих проблем. Важно лишь подобрать достойного производителя, имеющего нужную документацию и положительные отзывы, а также правильно произвести установку и начальную настройку.

Автомобильные датчики

Электронные системы управления современного автомобиля немыслимы без датчиков. Автомобильные датчики оценивают значения неэлектрических параметров и преобразуют их в электрические сигналы. В качестве сигнала выступает напряжение, ток, частота и др. Сигналы преобразуются в цифровой код и передаются в электронный блок управления, который в соответствии с заложенной программой приводит в действие исполнительные механизмы.

Датчики бывают активными и пассивными. В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию.

Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости. Ко многим движущимся частям автомобиля (коленчатый вал, распределительный вал, дроссельная заслонка, валы в коробке передач, колеса, клапан рециркуляции отработавших газов) подключены датчики положения и скорости. Большое количество датчиков используется в системах активной безопасности.

В зависимости от назначения различают следующие типы автомобильных датчиков: положения и скорости, расхода воздуха, контроля эмиссии отработавших газов, температуры, давления.

Датчики положения и скорости

Преобразование линейного или углового перемещения контролируемого объекта в электрический сигнал производится с помощью датчиков положения и скорости. В автомобиле используются датчики положения коленчатого вала, положения распределительного вала, положения дроссельной заслонки, уровня топлива, положения педали акселератора, частоты вращения колеса, угла поворота рулевого колеса.

Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.

К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами, которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Подвижные контакты перемещаются по длине переменного резистора и изменяют его сопротивление, пропорциональное фактическому перемещению объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.

В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты, и соответствующие им датчики: индуктивные, Виганда, Холла, магниторезистивные, оптические и множество других.

Индуктивный датчик широко используется в качестве датчика положения коленчатого вала. Он содержат постоянный магнит, магнитопровод и катушку. Когда стальной объект (зуб шестерни) приближается к датчику, магнитное поле увеличивается, а в катушке наводится переменное напряжение. В отличие от индуктивных датчиков датчики Виганда не используют постоянный магнит, а активируются внешним магнитом.

Наиболее востребованные бесконтактные датчики построены на эффекте Холла. Суть эффекта заключается в том, что постоянный магнит, связанный с измеряемым объектом, при вращении генерирует напряжение, пропорциональное угловому положению объекта.

В датчиках Холла используется несколько схем измерения положения и скорости: вращающийся прерыватель, многополюсный кольцевой магнит, ферромагнитный зубчатый ротор. Для измерения угловой скорости зубчатого ротора применяется дифференциальный датчик Холла – два рядом расположенных измерительных элемента, позволяющих видеть зуб и впадину одновременно.

Магниторезистивные датчики начали применяться сравнительно недавно, но очень популярны. Они построены на магниторезистивном эффекте — свойстве некоторых токонесущих материалов изменять свое сопротивление во внешнем магнитном поле. Различают анизотропные магниторезисторы (АМР) и гигантские магниторезисторы (ГМР). АМР-датчики используют электрическое сопротивление ферромагнитных материалов. Измерительный элемент ГМР-датчика состоит из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Анизотропные магниторезисторы применяются в датчике угла поворота рулевого колеса.

В оптическом датчике для определения углового положения используются светомодулирующий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Диск располагается между светодиодом и фоторезистором. При перемещении (повороте) диска на фоторезисторе вырабатываются электрические импульсы, по которым определяется угол и скорость поворота вала.

Датчики расхода воздуха

Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами. Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.

Расход воздуха по массе оценивается датчиком массового расхода воздуха. Наибольшее применение нашли микромеханические расходомеры, построенные на тонкопленочных нагреваемых элементах — терморезисторах. Воздух, проходя через терморезисторы, охлаждает их. При этом, чем больше проходит воздуха, тем сильнее охлаждаются терморезисторы. Определение массового расхода воздуха построено на измерении мощности и тока, необходимых для поддержания постоянной температуры терморезисторов.

Датчики контроля эмиссии отработавших газов

Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.

Кислородный датчик (другое название – лямбда-зонд) устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (т.н. лямбда-регулирование).

На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе из нейтрализатора контролирует его работоспособность и обеспечивает содержание вредных веществ в отработавших газах в пределах установленных норм.

Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива после дополнительного (накопительного) нейтрализатора. Датчик включает две камеры. В первой камере оценивается концентрация кислорода. Во-второй камере происходит восстановление оксидов азота на кислород и азот. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.

Датчики температуры

Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:

Системы	Датчики
Система охлаждения	Температуры охлаждающей жидкости
Система управления двигателем	Температуры воздуха во впускном коллекторе
Система климат-контроля	Температуры наружного воздуха; Температуры воздуха в салоне автомобиля
Система смазки	Температуры масла
Автоматическая коробка передач	Температуры рабочей жидкости

 

Для измерения температуры применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом. С увеличением температуры сопротивление термистора снижается, соответственно возрастает ток. В качестве датчика температуры используется также термопара – проводник, состоящий из двух различных металлов и под воздействием температуры генерирующий термоэлектрическое напряжение.

Датчики давления

В современных автомобилях используется большое количество датчиков давления, с помощью которых измеряется давление во впускном коллекторе, давление топлива в системе впрыска, давление в шинах, давление рабочей жидкости в тормозной систем, давления масла в системе смазки.

Для оценки давления применяется пьезорезистивный эффект, который заключается в изменении сопротивления тензорезистора при механическом растяжении диафрагмы. Измеряемое давление может быть абсолютным или относительным. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха относительно вакуума.

Представленная классификация охватывает далеко не все автомобильные датчики. Необходимо упомянуть ряд других датчиков: датчик детонации, датчик уровня масла, датчик дождя. Датчик детонации оценивает вибрацию двигателя, которая сопровождает неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси. Датчик представляет собой пьезоэлектрический элемент, который при вибрации генерирует электрический сигнал.

Датчик уровня масла в современном двигателе заменяет функции щупа. Уровень масла может измеряться поплавковым переключателем или более совершенным тепловым датчиком, который кроме уровня масла измеряет его температуру. Датчик дождя обеспечивает автоматическую работу стеклоочистителей. Конструктивно он объединен с датчиком освещенности.

 

 

[PDF] Случайное назначение ключей для безопасных беспроводных сенсорных сетей
title={Случайное назначение клавиш для безопасных беспроводных сенсорных сетей},
автор = {Роберто Ди Пьетро и Луиджи В. Манчини и Алессандро Мей},
booktitle={SASN ’03},
год = {2003}
}

• Р. Д. Пьетро, ​​Л. Манчини, А. Мей
• Опубликовано в SASN ’03 31 октября 2003 г.
• Информатика

Распределенная сеть беспроводных датчиков (WSN) представляет собой набор n датчиков с ограниченными аппаратными ресурсами. Датчики могут обмениваться сообщениями через радиочастоту (РЧ), диапазон которой обычно охватывает лишь ограниченное количество других датчиков. Интересная проблема заключается в том, как реализовать безопасную парную связь между любой парой датчиков в WSN. WSN требует полностью распределенных решений, которые особенно сложны из-за ограниченных ресурсов и размера сети. Более того, WSN могут… 

Посмотреть на ACM

neuronoise.com

Энергоэффективная межузловая аутентификация и конфиденциальность связи в беспроводных сенсорных сетях

• Р. Д. Пьетро, ​​Л. Манчини, А. Мей

• Информатика

  Wirel. Сети

• 2006

Описана новая стратегия псевдослучайного ключа ESP перед развертыванием, которая сочетает в себе все следующие свойства: поддерживает энергоэффективную фазу обнаружения ключа, не требующую связи; он обеспечивает аутентификацию от узла к узлу; и он очень устойчив к умному злоумышленнику.

ECCE: Enhanced cooperative channel establishment for secure pair-wise communication in wireless sensor networks

• M. Conti, R. D. Pietro, L. Mancini

• Computer Science

  Ad Hoc Networks

• 2007

Efficient and обнаружение отказоустойчивого ключа на основе псевдослучайного ключа перед развертыванием

• Р. Д. Пьетро, ​​Л. Манчини, А. Мей

• Информатика

  18-й Международный симпозиум по параллельной и распределенной обработке, 2004 г. Материалы.

• 2004

Результаты показывают, что предложение псевдослучайного ключа перед развертыванием обеспечивает доказуемо эффективное назначение ключей датчикам, фазу обнаружения ключа с сохранением энергии и является устойчивым к модели интеллектуального злоумышленника.

Протоколы для безопасной связи в беспроводных сенсорных сетях

• Harald Vogt

• Информатика

• 2009

Важной задачей является ограничение влияния сети скомпрометированными узлами на законную работу узлов. минимум, и эта цель может быть оптимально достигнута с помощью криптографических механизмов, которые устанавливают прямую связь безопасности между взаимодействующими конечными точками.

УПРАВЛЕНИЕ КЛЮЧАМИ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЯХ

• F. Kausar

• Информатика

• 2009

и обратная секретность, и может значительно снизить требования к хранилищу по сравнению с другими схемами предварительного распределения случайных ключей.

Датчик подключения к сети и анализ безопасности с использованием единого случайного ключа для каждого узла

Рекомендуется упрощенный подход, который уменьшает объем хранилища ключей и ограничивает восприимчивость сети к компрометации, основанный на назначении одного случайно выбранного ключа каждому узлу.

Механизм распределения ключей после развертывания для беспроводных сенсорных сетей

• J. Stankovic, Q. Cao

• Информатика

• 2012

В этом документе представлена ​​эффективная топология и алгоритм распределения ключей коммуникационные требования системы, которые позволяют системе восстанавливаться после серьезных атак путем перераспределения ключей.

ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЙ ПРОТОКОЛ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ

• Li Yang

• Информатика

• 2011

Использование более эффективного протокола CEA на основе событий требует меньше энергии, а

более эффективен протокол на основе событий ISLAC узел, чем LEACH на основе доверия (TLEACH).

Установление парных ключей в распределенных сенсорных сетях

• Дунган Лю, П. Нин

• Информатика

  CCS ’03

• 2003

Представлена ​​общая структура для установления парных ключей между датчиками на основе полиномиального протокола предварительного распределения ключей, а также метод сокращения вычислений на датчиках, необходимых для этих схем.

Исследование схемы предварительного распределения ключей в иерархических сенсорных сетях

• Донмин Чой, Цзянь Шин, И. Чанг

• Информатика

• 2012

Для создания защищенной сети предлагается схема управления ключами, подходящая для иерархических сенсорных сетей, основанная на схеме предварительного распределения полиномиального пула ключей и поддерживающая стабильную сеть посредством процесса аутентификации ключа.

ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 36 ССЫЛОК

СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантности Наиболее влиятельные документыНедавность

Безопасное выборочное исключение в специальной беспроводной сети

• R. D. Pietro, L. Mancini, S. Jajodia

Computer Science

0019

SEC

• 2002

Предлагается распределенный, кооперативный, параллельный алгоритм, который обеспечивает как безопасное исключение выбранного скомпрометированного датчика из сети, так и изменение ключей остальных датчиков, и может быть принят в качестве независимого уровня, для принудительного безопасного исключения в других моделях.

Обеспечение секретности протоколов управления ключами для больших сетей беспроводных датчиков

• Р. Д. Пьетро, ​​Л. Манчини, С. Джаджодиа

• Computer Science, Mathematics

  Ad Hoc Networks

• 2003

A key-management scheme for distributed sensor networks

• Laurent Eschenauer, V. Gligor

• Computer Science

  CCS ’02

• 2002

Представлена ​​схема управления ключами, разработанная для удовлетворения как операционных требований, так и требований безопасности DSN, которая основана на вероятностном совместном использовании ключей между узлами случайного графа и использует простые протоколы для обнаружения общего ключа и установления ключа пути, и для отзыва ключа, смены ключа и постепенного добавления узлов.

Установление парных ключей для безопасной связи в одноранговых сетях: вероятностный подход

• Сенкун Чжу, Шоухуай Сюй, Санджив Сетиа, С. Джаджодиа

• Информатика, математика

  11-я Международная конференция IEEE по сетевым протоколам, 2003. Труды.

• 2003

В этом документе представлен масштабируемый и распределенный протокол, который позволяет двум узлам на лету устанавливать парный общий ключ, не требуя использования какого-либо онлайнового центра распределения ключей.

Схемы предсказания случайных ключей для сенсорных сетей

• Haowen Chan, A. Perrig, D. Song

• Компьютерная наука, математика

  2003 Симпозиум по безопасности и конфиденциальности, 2003.

• 2003

63.

2003

63. Случайный. представлена ​​схема с парными ключами, которая прекрасно сохраняет секретность остальной части сети при захвате любого узла, а также обеспечивает межузловую аутентификацию и отзыв на основе кворума.

ОГРАНИЧЕНИЯ И ПОДХОДЫ К БЕЗОПАСНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ДАТЧИКОВ

• Д. Карман, П. Круус, Б. Мэтт

• Информатика

• 2000

разработали протоколы ключей на предмет их пригодности для удовлетворения выявленных требований при преодолении энергетических ограничений на поле боя.

Надежная галька

• С. Басаньи, Крис Херрин, Д. Бруски, Э. Рости

• Информатика

  MobiHoc ’01

• 2001

В этой работе предлагается схема управления ключами для периодического обновления симметричных ключей, используемых всеми узлами, сочетающая адаптивную к мобильности кластеризацию и эффективный вероятностный выбор генератора ключей. узел, отвечающий требованиям эффективности, масштабируемости и безопасности, необходимым для живучести сетей pebble (pebblenets).

Ariadne: безопасный протокол маршрутизации по требованию для одноранговых сетей

• Yih-Chun Hu, A. Perrig, David B. Johnson

• Computer Science

  MobiCom ’02

• 2002

нового безопасного специального протокола сетевой маршрутизации по требованию под названием Ariadne, который не позволяет злоумышленникам или скомпрометированным узлам вмешиваться в бескомпромиссные маршруты, состоящие из нескомпрометированных узлов.

Алгоритмы кластеризации для беспроводных одноранговых сетей

• Лакшми Рамачандран, М. Капур, Абхинанда Саркар, А. Аггарвал

• Информатика

  DIALM ’00

• 2000

Технология связи, которая является производной непосредственно от Bluetooth, вычислений, описан и предложен полностью детерминированный O(N) распределенный алгоритм кластеризации в беспроводных одноранговых сетях.

Сравнение производительности энергопотребления батареи в беспроводных протоколах множественного доступа

• Джйх-ченг Чен, К. Сивалингам, П. Агравал

• Компьютерные науки, бизнес

  Wirel. Сети

• 1999

Приведенный здесь анализ показывает, что протоколы, направленные на сокращение количества конфликтов, работают лучше с точки зрения энергопотребления, хотя время использования приемника, однако, имеет тенденцию быть выше для протоколов, которые требуют, чтобы мобильное устройство воспринимало среду перед попыткой передачи.

Назначение адаптивного и отказоустойчивого шлюза в сенсорных сетях…

Назначение адаптивного и отказоустойчивого шлюза в сенсорных сетях…

2004 IEEE

Сеанс: Плакаты     Название статьи: Назначение адаптивного и отказоустойчивого шлюза в сенсорных сетях     Автор(ы): Уильям Су, Боинг, США Сунг-Джу Ли, HP Labs, США       Резюме: Шлюзовые узлы являются важными элементами сенсорной сети, поскольку они обеспечивают возможность установления обратной связи на большие расстояния для получения важных данных в удаленных местах. В сенсорной сети, состоящей из тысяч датчиков, шлюзы позволяют передавать информацию на БПЛА, летящий на большой высоте, или в командный центр штаба, который находится на расстоянии 20 км от сенсорной сети. Однако шлюзы, как и обычные сенсорные узлы, подвержены сбоям, и они потребляют значительно больше энергии, поскольку они передают данные на большие расстояния по сравнению с каналами «датчик-датчик». Мы представляем адаптивный и отказоустойчивый метод назначения шлюза в сенсорных сетях. Наш подход полностью распределен и достигает следующих целей: (i) Он позволяет выжившим шлюзам восстанавливаться для других шлюзов, которые вышли из строя. (ii) Он распределяет энергопотребление и нагрузку по трафику между несколькими шлюзовыми узлами в сенсорной сети. Каждый шлюз адаптивно управляет своей областью влияния в зависимости от местных условий, таких как уровень энергии и нагрузка трафика. Наша методология была оценена с помощью моделирования с использованием сетевой модели, содержащей 400 сенсорных узлов с виртуальными целями. Результаты моделирования показывают, что наша схема устойчива к сбоям шлюза. Более того, при отсутствии отказов шлюзов наша схема успешно балансирует энергопотребление и нагрузку трафика между шлюзами. Компакт-диск Производитель X-CD Technologies

Многоканальная распределенная скоординированная функция по одному радиоканалу в беспроводных сенсорных сетях

. 2011;11(1):964-91.

дои: 10.3390/s110100964.

Epub 2011 17 января.

Карлин Э. А. Кэмпбелл
¹
, Кок-Кеонг Джонатан Лу, Орхан Гемиконакли, Шафиулла Хан, Дхананджай Сингх

принадлежность

• ¹ Школа технических и информационных наук Миддлсекского университета, Лондон, NW4 4BT, Великобритания. [email protected]

• PMID:

  22346614

• PMCID:

  PMC3274085

• DOI:

  10.3390/с110100964

Бесплатная статья ЧВК

Карлин Е.А. Кэмпбелл и соавт.

Датчики (Базель).

2011.

Бесплатная статья ЧВК

. 2011;11(1):964-91.

дои: 10.3390/s110100964.

Epub 2011 17 января.

Авторы

Карлин Э. А. Кэмпбелл
¹
, Кок-Кеонг Джонатан Лу, Орхан Гемиконакли, Шафиулла Хан, Дхананджай Сингх

принадлежность

• ¹ Школа инженерных и информационных наук Миддлсекского университета, Лондон, NW4 4BT, Великобритания. [email protected]

• PMID:

  22346614

• PMCID:

  PMC3274085

• DOI:

  10. 3390/с110100964

Абстрактный

Многоканальные назначения становятся предпочтительным решением для повышения производительности одиночного радио для беспроводных сетей. Многоканальность позволяет беспроводным сетям назначать разные каналы разным узлам при передаче в реальном времени. В этой статье мы предлагаем новый подход, многоканальную распределенную скоординированную функцию (MC-DCF), которая использует преимущества многоканального назначения. Алгоритм отсрочки функции распределенной координации (DCF) IEEE 802.11 был изменен, чтобы вызвать переключение каналов на основе пороговых критериев, чтобы улучшить общую пропускную способность для сетей беспроводных датчиков (WSN) по сетям 802.11. Мы представили эксперименты по моделированию для исследования характеристик многоканальной связи в беспроводных сенсорных сетях с использованием платформы NS2. Узлы используют только одно радио и выполняют переключение каналов только после достижения заданного порога. Одно радио может работать только на одном канале в любой момент времени. Все узлы инициируют потоки с постоянной скоростью передачи в направлении принимающих узлов. В этой работе мы изучили влияние неперекрывающихся каналов в полосе частот 2.4 на: потоки с постоянной скоростью передачи данных (CBR), плотность узлов, узлы-источники, отправляющие данные непосредственно в приемник, и уровень сигнала за счет изменения расстояния между узлами датчиков и рабочими узлами. частоты радио с разной скоростью передачи данных. Мы показали, что многоканальное улучшение с использованием предложенного нами алгоритма обеспечивает значительное улучшение с точки зрения пропускной способности, коэффициента доставки пакетов и задержки. Этот метод можно рассматривать для будущего использования WSN в сетях 802.11, особенно когда IEEE 802.11n станет популярным, что может помешать эффективной работе сети 802.15.4 в полосе частот 2,4 ГГц.

Ключевые слова:

802. 11 DCF; МАК; БСС; каналы; многоканальный.

Цифры

Рисунок 1.

Процедура MC-DCF.

Рисунок 1.

Процедура MC-DCF.

Фигура 1.

Процедура

MC-DCF.

Рисунок 2.

Модель конструкции MC-DCF.

Рисунок 2.

Модель конструкции MC-DCF.

Фигура 2.

Модель

MC-DCF.

Рис. 3.

Конкурентное окно с определенным порогом…

Рисунок 3.

Конкурентное окно с определенным порогом 26-1.

Рисунок 3.

Конкурентное окно с определенным порогом 26-1.

Рисунок 4.

Конфликтный период и переключение каналов.

Рисунок 4.

Конфликтный период и переключение каналов.

Рисунок 4.

Период конкуренции и переключение каналов.

Рисунок 5.

Схема распределения каналов.

Рисунок 5.

Блок-схема назначения каналов.

Рисунок 5.

Блок-схема назначения каналов.

Рисунок 6.

Влияние задержки на протоколы.

Рисунок 6.

Влияние задержки на протоколы.

Рисунок 6.

Влияние задержки на протоколы.

Рисунок 7.

Влияние пропускной способности на протоколы.

Рисунок 7.

Влияние пропускной способности на протоколы.

Рисунок 7.

Влияние пропускной способности на протоколы.

Рисунок 8.

Влияние коэффициента доставки на протоколы.

Рисунок 8.

Влияние коэффициента доставки на протоколы.

Рисунок 8.

Коэффициент доставки влияет на протоколы.

Рисунок 9.

Влияние задержки на потоки CBR.

Рисунок 9.

Влияние задержки на потоки CBR.

Рисунок 9.

Влияние задержки на потоки CBR.

Рисунок 10.

Влияние коэффициента доставки на CBR…

Рисунок 10.

Влияние коэффициента доставки на поток CBR.

Рисунок 10.

Влияние коэффициента доставки на поток CBR.

Рисунок 11.

Влияние на пропускную способность потоков CBR.

Рисунок 11.

Влияние на пропускную способность потоков CBR.

Рисунок 11.

Влияние на пропускную способность потоков CBR.

Рисунок 12.

Влияние задержки на плотность узлов.

Рисунок 12.

Влияние задержки на плотность узлов.

Рисунок 12.

Влияние задержки на плотность узлов.

Рисунок 13.

Влияние коэффициента доставки на узел…

Рисунок 13.

Влияние коэффициента доставки на плотность узлов.

Рисунок 13.

Коэффициент доставки влияет на плотность узлов.

Рисунок 14.

Влияние пропускной способности на плотность узлов.

Рисунок 14.

Влияние пропускной способности на плотность узлов.

Рисунок 14.

Влияние пропускной способности на плотность узлов.

Рисунок 15.

Узел Sink с одним радио…

Рисунок 15.

Узел-приемник с одним радиомодулем, выполняющим переключение каналов.

Рисунок 15.

Узел-приемник с одним радиомодулем, выполняющим переключение каналов.

Рисунок 16.

Задержка при приеме данных приемником…

Рисунок 16.

Задержка в приемнике, получающем данные от исходных узлов.

Рисунок 16.

Задержка при получении данных приемником от исходных узлов.

Рисунок 17.

Коэффициент подачи при приеме приемника…

Рисунок 17.

Коэффициент доставки в приемнике, получающем пакеты от исходных узлов.

Рисунок 17.

Коэффициент доставки в приемнике, принимающем пакеты от исходных узлов.

Рисунок 18.

Задержка возникает на 50 м…

Рисунок 18.

Задержка возникает на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 18.

Задержка возникает на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 19.

Задержка возникает на 100 м…

Рисунок 19.

Задержка возникает на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 19.

Задержка возникает на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 20.

Задержка возникает на 50 м…

Рисунок 20.

Задержка возникает на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 20.

Задержка возникает на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 21.

Задержка возникает на 100 м…

Рисунок 21.

Задержка возникает на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 21.

Задержка возникает на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 22.

Задержка возникает на 50 м…

Рисунок 22.

Задержка возникает на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 22.

Задержка возникает на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 23.

Задержка возникает на 100 м…

Рисунок 23.

Задержка возникает на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 23.

Задержка возникает на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 24.

Суммарная производительность на 50 м…

Рисунок 24.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 24.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 25.

Суммарная производительность на 100 м…

Рисунок 25.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 25.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 26.

Суммарная производительность на 50 м…

Рисунок 26.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 26.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 27.

Суммарная производительность на 100 м…

Рисунок 27.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 27.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 28.

Суммарная производительность на 50 м…

Рисунок 28.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 28.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 29.

Суммарная производительность на 100 м…

Рисунок 29.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 29.

Суммарная пропускная способность на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 30.

Коэффициент подачи на 50 м…

Рисунок 30.

Коэффициент доставки на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 30.

Коэффициент доставки на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 31.

Коэффициент подачи на 100 м…

Рисунок 31.

Коэффициент передачи на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 31.

Коэффициент доставки на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 2 Мбит/с.

Рисунок 32.

Коэффициент подачи на 50 м…

Рисунок 32.

Коэффициент передачи на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 32.

Коэффициент доставки на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 33.

Коэффициент подачи на 100 м…

Рисунок 33.

Коэффициент передачи на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 33.

Коэффициент доставки на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 10 Мбит/с.

Рисунок 34.

Коэффициент подачи на 50 м…

Рисунок 34.

Коэффициент передачи на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 34.

Коэффициент доставки на расстоянии 50 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 35.

Коэффициент подачи на 100 м…

Рисунок 35.

Коэффициент передачи на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

Рисунок 35.

Коэффициент доставки на расстоянии 100 м и скорости передачи данных 54 Мбит/с.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Многоканальное многоканальное радио с использованием доступа к среде на основе 802. 11 для приемных узлов в беспроводных сенсорных сетях.

  Кэмпбелл К.Э., Хан С., Сингх Д., Лу К.К.
  Кэмпбелл К.Э. и др.
  Датчики (Базель). 2011;11(5):4917-42. дои: 10.3390/s110504917. Epub 2011 4 мая.
  Датчики (Базель). 2011.

  PMID: 22163883
  Бесплатная статья ЧВК.

• Метод назначения каналов на основе приоритета трафика для передачи критически важных данных в беспроводной телекоммуникационной сети.

  Амбигавати М., Шридхаран Д.
  Амбигавати М. и др.
  J Med Syst. 2018 сен 20;42(11):206. doi: 10.1007/s10916-018-1054-y.
  J Med Syst. 2018.

  PMID: 30238165

• Алгоритмы маршрутизации агрегации данных с ограничением канала на основе оптимизации в беспроводных сенсорных сетях с несколькими радиоканалами.

  иен ЧЧ.
  Йен ХХ.
  Датчики (Базель). 2009;9(6):4766-88. дои: 10.3390/s766. Электронная книга 2009 г.17 июня.
  Датчики (Базель). 2009.

  PMID: 22408553
  Бесплатная статья ЧВК.

• Многоканальный MAC-протокол на основе расписания для беспроводных сенсорных сетей.

  Хамид М.А., Абдулла-Аль-Вадуд М., Чонг И.
  Хамид М.А. и соавт.
  Датчики (Базель). 2010;10(10):9466-80. дои: 10.3390/s101009466. Epub 2010 21 октября.
  Датчики (Базель). 2010.

  PMID: 22163420
  Бесплатная статья ЧВК.

• Программно-определяемая сеть для улучшенного управления сетью беспроводных датчиков: обзор.

  Ндиайе М., Ханке Г.П., Абу-Махфуз А.М.
  Ндиайе М. и др.
  Датчики (Базель). 2017 4 мая; 17 (5): 1031. дои: 10.3390/s17051031.
  Датчики (Базель). 2017.

  PMID: 28471390
  Бесплатная статья ЧВК.

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Ориентированный на справедливость MAC-протокол с поддержкой соседнего канала для бортовых сенсорных сетей.

  Гао С, Ян Дж, Лу Дж.
  Гао Х и др.
  Датчики (Базель). 2017 16 мая; 17(5):1130. дои: 10.3390/s17051130.
  Датчики (Базель). 2017.

  PMID: 28509863
  Бесплатная статья ЧВК.

• Многоканальное многоканальное радио с использованием доступа к среде на основе 802.11 для приемных узлов в беспроводных сенсорных сетях.

  Кэмпбелл К.Э., Хан С., Сингх Д., Лу К.К.
  Кэмпбелл К.Э. и др.
  Датчики (Базель). 2011;11(5):4917-42. дои: 10.3390/s110504917. Epub 2011 4 мая.
  Датчики (Базель). 2011.

  PMID: 22163883
  Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. 1. Акилдиз Ф., Мелодия Т., Чодхури К.Р. Обзор беспроводных мультимедийных сенсорных сетей. Комп. сеть 2007; 51: 921–960.

2. 1. Каллауэй Э. Х. мл. Архитектуры и протоколы беспроводных сенсорных сетей. публикация Обербаха; Бока-Ратон, Флорида, США: 2004 г.

3. 1. Кэмпбелл К.Э.А., Шах И.А., Лу К.К. Управление доступом к среде и транспортный протокол для беспроводных сенсорных сетей: обзор. Междунар. Дж. Заявл. Рез. Инфор. Технол. Комп. 2010;1:79–92.

4. 1. Мисра С.