11 اکتبر 2022 – توسط سوزان توما، فراونهوفر-گسلشافت
جدیدترین نسخه Swarmy-V2 می‌تواند زاویه حمله خود را تنظیم کند تا داده‌های حسگر مناسب را ثبت کند. اعتبار: Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
ساخت هوشمند، لجستیک هوشمند یا کشاورزی هوشمند: شبکه های توزیع شده حسگرها هر روز برای ما کار می کنند. در گذشته، هر اپلیکیشنی برای اجرای حسگرها و پردازش داده ها به یک راه حل سفارشی نیاز داشت. محققان در Fraunhofer IZM اکنون پلتفرمی را ایجاد کرده‌اند که می‌توان آن را به راحتی برای هر هدفی با هم ترکیب کرد و در تلاش و منابع زیادی در طول مسیر صرفه‌جویی کرد.
سنسورهای بی سیم تقریباً در تمام دستگاه های الکترونیکی وجود دارند. آنها در اطراف ما هستند: از ایستگاه های هواشناسی گرفته تا نظارت بر آب و هوای داخلی، سیستم های حسگر برای ردیابی پارامترهای مختلف طراحی شده اند. اما اگر یک پلت فرم واحد بتواند تمام کارهای خود را انجام دهد و دما، فشار، رطوبت، فاصله، نور و تقریباً هر چیز دیگری را کنترل کند، چه؟
این راه حل همه کاره به این معنی است که چرخ لازم نیست دوباره برای هر برنامه کاربردی اختراع شود، زیرا یک راه حل جهانی و مقرون به صرفه برای بسیاری از موارد استفاده فوق الذکر وجود دارد.
پنج سال کار بر روی این ماموریت بلندپروازانه برای محققان موسسه Fraunhofer برای قابلیت اطمینان و ریز ادغام IZM بوده است: نتیجه تلاش آنها یک اکوسیستم سخت افزاری و نرم افزاری جامع برای یک پلت فرم حسگر محرک است که نظارت بر شرایط را سریعتر از همیشه استفاده صنعتی آسان تر می کند.
راز موفقیت گروه Sensor Nodes & Embedded Microsystems در Fraunhofer IZM چیست؟ بسیاری از پروژه‌ها و توسعه‌های جداگانه تولید شده‌اند. در مرکز تحول دیجیتال برلین با همکاری سایر مؤسسات فراونهوفر، هر یک بینش‌ها و قابلیت‌های جدیدی را اضافه کردند و به آرامی پلتفرم را به آنچه امروز است تبدیل کردند. زمان آن است که به تکامل پلتفرم حسگر بی سیم امروزی نگاه کنیم.
در مرحله اول کار، در سال‌های 2017 و 2018، محققان بر روی توسعه یک پلتفرم سخت‌افزاری مدولار تمرکز کردند که بتواند بیشتر موارد استفاده شناسایی‌شده را پوشش دهد. در Hannover Messe، این قابلیت‌ها برای اولین بار در یک محیط زنده به نمایش گذاشته شد، با این سیستم که روی یک ربات صنعتی برای ردیابی دما و شتاب در عملیات فعال به عنوان بخشی از نظارت بر وضعیت بی‌سیم نصب شده است.
سامر المگازاچی، دستیار پژوهشی در دانشگاه فنی برلین و شریک همکاری Fraunhofer IZM، پس از بررسی اولیه در پایان نامه کارشناسی ارشد خود که چگونه قابلیت‌های ردیابی موقعیت مکانی را می‌توان با استفاده از بلوتوث کم انرژی به پلتفرم اضافه کرد، همچنان این حوزه کاربردی را دنبال می‌کند. این منجر به تجسم دوم پلت فرم شد.
یک باتری قابل شارژ USB برای تامین انرژی پلت فرم برای استفاده واقعاً بی سیم تعبیه شده است. سنسورهای اضافی برای اندازه گیری به عنوان مثال اضافه شد. شدت نور یا فشار هوا، و یک ساعت بی‌درنگ برای ضبط دقیق‌تر داده‌ها گنجانده شده است.
تیم Fraunhofer IZM فرصت‌هایی را برای ادغام داده‌های آشکارساز حرکت با داده‌های رادار و سنسور استرس بررسی کردند. در Productronica 2019، آنها توانستند این سیستم را در یک تونل باد نشان دهند تا نشان دهند که چگونه می تواند تغییر شکل را در یک ماشین یا یک میله فولادی شناسایی و گزارش کند.
داده‌هایی مانند این است که به اپراتورها کمک می‌کند زمان‌بندی فرآیندهای تعمیر و نگهداری ماشین خود را کامل کنند یا به موقع مداخله کنند و قطعات آسیب‌دیده را قبل از اینکه کل ماشین‌ها یا خطوط تولید آفلاین شوند، تعویض کنند. در کنار سیستم باتری جدید و اتصال USB، فناوری رادیویی LoRa در ابتدا در چارچوب یک پایان نامه اضافه شد.
LoRa یک استاندارد با ویژگی از نظر انرژی کارآمد است که می تواند مجموعه داده های کوچکتر مانند داده های حسگر را در فواصل وسیع منتقل کند. یک برنامه دسکتاپ برای ویندوز، macOS و لینوکس برای جمع‌آوری، تجسم و ذخیره داده‌ها در یک رابط کاربری گرافیکی کاربرپسند ایجاد شد که کنترل و بازیابی داده‌ها را از سیستم آسان می‌کند.
در جدیدترین مورد خود، به نام Swarmy، نمایشگر از یک طرح اثبات مفهومی به یک پلت فرم حسگر محرک کامل تبدیل شده است که می تواند موتورها را در یک سیستم موبایل کنترل کند. باتری‌های این پلتفرم اکنون با استاندارد Qi برای شارژ القایی بی‌سیم کار می‌کنند و چندین حسگر اضافی روی پلتفرم جای گرفته‌اند، از جمله ردیاب زمان پرواز، سنسور شدت نور، حسگر گاز برای اندازه‌گیری کیفیت هوا، نویز-میکروفون اندازه گیری و سنسور فشار.
با طراحی مدولار و انتخاب رابط‌ها، می‌توان حسگرهای خارجی بیشتری مانند سنسورهای شیمیایی برای تجزیه و تحلیل مایعات اضافه کرد. این امر Swarmy را به یک مکمل عالی برای سایر سیستم های شناخته شده تبدیل می کند. برای سهولت بیشتر در استفاده، اپلیکیشن دسکتاپ به گوشی ها یا تبلت های اندرویدی منتقل شده است که می توانند از طریق بلوتوث به سیستم متصل شوند.
برنامه Swarmy به کاربران یک رابط کاربری ساده برای جمع آوری داده های ذخیره شده در خود دستگاه یا در فضای ابری می دهد. برای تجزیه و تحلیل بیشتر توسط هوش مصنوعی یا برای استفاده فوری در سایر برنامه ها. این فرآیند نمی تواند ساده تر باشد: برنامه را راه اندازی کنید، یک سنسور انتخاب کنید و شروع به اندازه گیری کنید. یک رابط نرم‌افزاری برای آزمایش‌ها گنجانده شده بود تا آزمایش‌های خودکار پلتفرم را هنگامی که یک سیستم Swarmy راه‌اندازی می‌شود و به رایانه متصل می‌شود برای بررسی سازگاری آن با سخت‌افزار مورد نظر، امکان‌پذیر کند.
پلت فرم حسگر محرک امکان استفاده های متعدد را فراهم می کند و در بسیاری از سناریوها کاندیدای خوبی برای سیستم های توزیع شده است. لیست ما فقط شامل چند کاربرد انتخاب شده از بین بسیاری از برنامه های ممکن است.
محققان در Fraunhofer IZM مدت‌هاست که از اهداف بلندپروازانه خود از سال 2017 پیشی گرفته‌اند، اما این دلیل کمی برای آنها برای توقف کارشان نیست. برنامه‌های آنها برای فاز مالی فعلی این است که با ادغام قابلیت‌های رباتیک ، پلتفرم را حتی هوشمندتر کنند، چشم‌اندازی که موضوع تحقیقات دکتری سامر المقازاچی است. مفهوم سیستم پیشنهادی سیستم‌های حسگر متصل را حتی قوی‌تر و قابل اعتمادتر می‌سازد، اما همچنین برای موارد استفاده مختلف، همه‌کاره‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌کند. افزایش یا کاهش مقیاس و وعده امنیت بیشتر آسان تر خواهد بود، زیرا هدف آسان یک سیستم واحد مرکزی را از بین می برد.
