Red de sensores inteligentes para medidas de parametros ambientales usando una arquitectura distribuida

XI Congreso Nacional de Teledetección, 21-23 septiembre 2005. Puerto de la Cruz. Tenerife.

Red de sensores inteligentes para medidas de parámetros ambientales usando una arquitectura distribuida.
Eduardo Magdaleno(1), Manuel Rodríguez(1) , Alejandro Ayala(1), Carles Ferrer(2) Dep. Física Fundamental y Exp., Electrónica y Sistemas. Universidad de La Laguna. Tenerife. Avda. Francisco Sánchezs/n, 38200 La Laguna, Tenerife, Canarias. emagcas@ull.es, mrvalido@ull.es. (2) Dep. Microelectrónica i Sistemas Electrònics. Universidad Autónoma de Barcelona. Edificio Q, Campus de Bellaterra 08193 Bellaterra, Barcelona.
(1)

Resumen
Hoy en día en el mundo de la teledetección es necesario medir cada vez un mayor número de parámetros medioambientales con el fin de determinar con la mayorprecisión posible las condiciones atmosféricas o terrestres de una determinada zona terrestre. El gran elevado número de sensores necesarios para tales objetivos exigen a la industria un bajo coste y una alta calidad de los mismos, lo que conlleva a la necesidad de encontrar unos sistemas de producción más sofisticados. Sin embargo, el aumento del número de sensores en un sistema distribuido hace que tomegran importancia el sistema de transmisión, por lo que en este trabajo se propone un sistema de comunicación donde cada uno de los sensores inteligentes actuaría como un nodo esclavo, gobernados por un maestro que establecería la comunicación con cada uno de los nodos. El medio de transmisión está formado por un único canal, permitiendo que la comunicación en un sistema distribuido de sensorespueda realizarse de manera inalámbrica.

calibrada, checkeada y digital mediante un protocolo de comunicaciones. Estos dispositivos están pensados para trabajar en redes con un número de sensores mediano o elevado, por lo que el conexionado punto a punto no sería adecuado.

Figura 1: Esquema de un sensor inteligente para la medida de parámetros ambientales. Es por ello que se propone unaarquitectura distribuida de dos niveles para reducir costes eliminando una gran cantidad de cableado. En un primer nivel los dispositivos denominados entonces esclavos son conectados mediante un bus de sensores a un nodo maestro, formando lo que se denomina un microinstrumento [3].

1.

Introducción

Avances en las tecnologías relacionadas con los sensores, incluyendo los sistemas electromecánicos,procesado de señal, interfaces y redes, han hecho posible construir sistemas versátiles y altamente funcionales denominados sensores inteligentes [1]. Se denomina transductor inteligente a la integración de un sensor o actuador analógico o digital en una unidad que lo contendría junto con un procesador, una memoria y un controlador de red [2]. El sensor inteligente transmite una señal Figura 2:Esquema de un microinstrumento con los nodos/sensores integrados.

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Figura 3: Arquitectura distribuida

2.

Modelo de arquitectura propuesto

Los sistemas a implementar son muy complejos, difíciles de construir, verificar, reparar y cambiar, por lo que se pretende reducir la complejidad del sistema mediante la táctica de “divide y vencerás”. Por tanto, se desarrolla una arquitecturadistribuida de dos niveles. El primer nivel es el nivel de sensores o bus de sensores y contiene los correspondientes sensores inteligentes que toman las medidas de los distientos parámetros medioambientales equipados con su correspondiente interfaz inteligente, agrupados formando un microinstrumento. El bus elegido para este nivel es el bus IBIS [4]-[5] desarrollado en la UAB que permite conectaren cada microinstrumento hasta 32 sensores. El segundo nivel es el nivel de cluster o nivel de instrumentación, que integra todos los microinstrumentos en una red distribuida con un máximo nivel de modularidad.

time-triggered [6] como el bus LIN y el TTP/A [7][9]. Un nodo es el maestro activo que provee el sincronismo para los esclavos. La comunicación se organiza en rondas en los que los...