Сензорни мрежи

Сензорна мрежа е група от сензори, при която всеки сензор следи данни на различно място и изпраща тези данни до централно място за съхранение, преглед и анализ.

Има много приложения за сензорни мрежи, от такива за наблюдение на един-единствен дом, до такива за наблюдение на голям град или до такива за засичане на земетресения по целия свят.

Основната цел на сензорната мрежа за сигурност на дома е откриването на нарушители. За събирането на данни за тази цел могат да са от полза много различни видове сензори, като магнитни сензори за отворени врати и прозорци, акустични сензори за счупено стъкло, охранителни камери и детектори за движение.

Всички сензори изпращат своите данни до централна система, която обикновено съхранява данните за определен период от време и дава на собствениците начин да ги преглеждат. Една по-сложна система може да анализира данните и да изпрати сигнал до собствениците на жилище, когато види достатъчно доказателства за проникване в дома им.

Изследователи, фермери и правителства трябва да наблюдават аспекти на околната среда, като например замърсяване на въздуха, качество на водата, условия на почвата и метеорологични показатели. Традиционният подход към мониторирането включва събиране на проба, връщането ѝ в лаборатория, анализирането ѝ и записването на резултатите. Излишно е да се казва, че този подход е бавен и зависим от човешкия труд, така че традиционното мониториране не произвежда много данни.

По-автоматизиран и мащабируем подход е използването на сензорна мрежа. В дадена област могат да бъдат разпределени сензори, които да събират данните за околната среда и да ги изпращат обратно до централен сървър за обработка.

На територията на Големите езера в САЩ десетки шамандури използват сензори за събиране на данни за скоростта на вятъра, температурата на водата, температурата на въздуха и височината на вълните. Някои от шамандурите са частна собственост, докато други се поддържат от изследователски групи, но всички те изпращат данните си обратно към един и същ сървър за събиране.${}^1$‍

Данните от сензорите се споделят публично в мрежата, така че всеки може да посети портала Great Lakes Buoy и да види отчетените условия. За някои от шамандурите в езерото Ери (Lake Erie) може дори да се изпрати текстово съобщение до шамандурата, а тя ще отговори с най-актуалните си данни.

В един град престъпността може да се случи навсякъде, а с модерния транспорт престъпниците могат да дойдат отвсякъде, за да извършат престъпление в града. Полицаите не могат да бъдат навсякъде по едно и също време, така че как биха могли да проследят престъпниците, които извършват престъпления?

Един подход е мрежа от камери за наблюдение в целия град, като всички камери са свързани и изпращат видео обратно към полицейското управление.

Град Чикаго (щат Илинойс, САЩ) управлява мрежа от повече от $30000$‍ охранителни камери, плюс допълнителни камери в полицейски коли, лодки и командни микробуси.${}^{2,3}$‍

Някои от охранителните камери по улиците и магистралите на Чикаго също са оборудвани с автоматизирани четци на регистрационни номера, технология, която прави снимка на регистрационния номер на автомобила и преобразува снимката в текст. Огромни бази данни следят всеки регистрационен номер: къде е забелязан, дали е асоцииран с откраднат автомобил и дали водачът има издадена заповед за арест.${}^4$‍

В помощ на борбата срещу насилието с оръжие, Чикаго също така инсталира мрежа от детектори за изстрели, които използват както акустични, така и инфрачервени сензори за откриване на изстрели и триангулиране на тяхното местоположение. Звукът от изстрел може да пропътува до две мили (около 3,2 км) през нощта, така че тези сензори често могат да осигурят по-прецизно местоположение в сравнение с докладите от обажданията на телефон 911 (номер за спешни повиквания в САЩ, еквивалент на европейския 112).${}^5$‍

Камерите за наблюдение, четците на регистрационни номера и сензорите за оръжие дават на полицейските служби нова технология за залавяне на престъпници и дори за предотвратяване на престъпления.

🤔 Сензорните мрежи в обществените зони обаче повдигат въпроси относно етиката и поверителността. Какви са рисковете от аудио и видео записите? Кое ниво на наблюдение си струва рисковете? Как биха могли правителствата да осигурят етично използване на сензорни данни?

Случвало ли ти се е да се събудиш през нощта при разклащане на леглото? Ако живееш близо до разломна линия, първата ти мисъл може да бъде „Земетресение!“ Когато това ми се случи, веднага търся онлайн за докладвани земетресения в моя район. Един от начините да потвърдя подозренията си е с търсене в местни постове в Twitter, но по-научният начин е проверка на данни от мрежи от сензори за засичане на земетресения.

Global Seismographic Network се състои от над 150 сеизмични станции, всяка със сеизмологични и геофизични сензори.

Сеизмичните станции предават своите данни в реално време по интернет, така че учените да могат да използват данните незабавно, за да могат да разберат какво се случва в земната кора по целия свят.

Ето запис от сеизмична станция във Филипините:

Виждаш ли формата на вълната между 6:00 и 7:00? Това е приблизително по времето, когато земетресение с магнитуд 5,5 удря крайбрежието на Индонезия, няколко острова по-нататък.

Учените не очакват от обикновените хора да четат сеизмографи, разбира се. Вместо това можем да проверяваме уебсайтове като USGS Latest Earthquakes, който отчита магнитудите, локациите и времето на скорошни земетресения.

Тези доклади за земетресенията се основават на данни, които постъпват от много сензори: глобалната мрежа от сензори, само за САЩ Усъвършенствана национална сеизмична система (Advanced National Seismic System), както и регионални сензорни мрежи в горещи земетръсни точки като Аляска, Хаваи и Калифорния.

Регионалните сензорни мрежи често са доста гъсто позиционирани. Сеизмичната мрежа на Южна Калифорния (Southern California Seismic Network) събира данни от стотици станции.

Глобалната сензорна мрежа ще улови земетресения с висок магнитуд, които се усещат от множество страни, докато регионалните сензори също така ще уловят и по-леки земетресения, от вида, който твоят съсед може да проспи.

С хиляди сензори, които предоставят данни, компютрите могат да определят епицентъра на земетресенията, да предсказват интензивността на разклащането на земята в региона и да изпращат предупреждения до хората и инфраструктурата, които са в опасност.${}^6$‍ Предупреждения с преднина от няколко секунди може да не изглеждат много, но когато се използват за автоматично забавяне на влаковете и затваряне на газовите клапани, тези няколко секунди могат да спасят животи.

🙋🏽🙋🏻‍♀️🙋🏿‍♂️Имаш ли въпроси по тази тема? С радост ще ти отговорим—просто задай въпроса си по-долу!