5. Функції операційних систем сенсорних вузлів

Мережі, складені з мініатюрних сенсорних вузлів, пов'язаних один з одним і з базовою станцією по бездротових каналах, розгортаються для різних цілей. Такі сенсорні мережі використовуються для захисту периметрів будівель, охорони державного кордону, для виявлення загорянь в лісі, вимірювання температури та рівня опадів з метою складання прогнозів погоди, збору інформації про переміщення противника на полі бою і багато чого іншого.

Військова функція

Бездротові сенсорні мережі можуть бути невід'ємною частиною військового управління, зв'язку, розвідки, спостереження і систем орієнтування (C4ISRT). Швидке розгортання, самоорганізації і відмовостійкість - це характеристики сенсорних мереж, які роблять їх перспективним інструментом для вирішення поставлених завдань. Оскільки сенсорні мережі можу бути засновані на щільному розгортанні одноразових і дешевих вузлів, то знищення деяких з них під час військових дій не вплине на військову операцію так, як знищення традиційних датчик. Тому використання сенсорних мереж краще підходить для битв. Перелічимо ще деякі способи застосування таких мереж: моніторинг озброєння і боєприпасів дружніх сил, спостереження за боєм; орієнтація на місцевості; оцінка збитку від битв; виявлення ядерних, біологічних і хімічних атак. Моніторинг дружніх сили, озброєння та боєприпасів: лідери та командири можуть постійно контролювати стан своїх військ, стан і наявність обладнання і боєприпасів на полі бою за допомогою сенсорних мереж. До кожного транспортного засобу, обладнання і важливим боєприпасів можуть бути прикріплені датчики, які повідомляють їх статус. Ці дані збирається разом у ключових вузлах, і направляються керівникам. Дані також можуть бути переадресовані на верхні рівні ієрархії командування для об'єднання з даними з інших частин. Спостереження бою: критичні ділянки, шляхи, маршрути і протоки можуть бути швидко покриті сенсорними мережами для вивчення діяльності сил супротивника. Під час операцій або після розробки нових планів сенсорні мережі можуть бути розгорнуті в будь-який час для спостереження за боєм. Розвідка сил противника і місцевості: Сенсорні мережі можуть бути розгорнуті на критичних територіях, і можуть бути зібрані в перебігу декількох хвилин цінні, докладні і своєчасні дані про сили противника і місцевості, перш ніж ворог зможе їх перехопити. Орієнтація: сенсорні мережі можуть бути використані в системах наведення інтелектуальних боєприпасів.Оцінка збитків після бою: безпосередньо перед або після нападу, сенсорні мережі можуть бути розгорнуті в цільовій області для збору даних про оцінку збитку. Виявлення ядерних, біологічних і хімічних атак: при застосуванні хімічної або біологічної зброї, використання якого близько до нуля, важливе значення матиме своєчасне і точне визначення хімічних агентів. Можуть бути використані сенсорні мережі як систем попередження хімічних або біологічних атак і дані зібрані в короткі терміни допоможуть різко зменшити кількість жертв. Також можна використовувати сенсорні мережі для докладної розвідки, після виявлення таких атак. Наприклад, можна здійснювати розвідку в разі радіаційних заражень не піддаючи людей радіації.

Екологічна функція

Деякі з напрямків в екології, де застосовують сенсорні мереж: відстеження руху птахів, дрібних тварин і комах; моніторинг стану навколишнього середовища, з метою виявлення її впливу на сільськогосподарські культури і худоби; зрошення; широкомасштабний моніторингу землі та дослідження планет; хімічне / біологічне виявлення; виявлення лісових пожеж; метеорологічні або геофізичні дослідження; виявлення повеней; і дослідження забруднення. Виявлення лісових пожеж: оскільки моти можуть бути стратегічно і щільно розгорнуті в лісі, то вони можуть ретранслювати точне походження вогню до того, як пожежа стане неконтрольованим. Мільйони датчик можуть бути розгорнуті на постійній основі. Вони можуть бути оснащені сонячними батареї, т.к вузли можуть бути залишені без нагляду на місяці і навіть роки. Моти працюватимуть спільно для виконання завдань розподіленого зондування та подолання перешкод, таких як дерева і скелі, які блокують роботу провідних датчиків. Відображення біо стану навколишнього середовища : вимагає складних підходів до інтеграції інформації в тимчасових і просторових масштабах. 

Прогрес у галузі технології дистанційного зондування та автоматизований збір даних, дозволили значно знизити витрати на дослідження. Перевага даних мереж у тому, що вузли можуть бути з'єднані з Інтернетом, який дозволяє віддаленим користувачам здійснювати контроль, моніторинг та спостереження за навколишнім середовищем. Хоча супутникові та бортові датчики є корисними в спостереженні за великою різноманітністю, наприклад, просторової складності видів домінуючих рослин, вони не дозволяють спостерігати за дрібними елементами, які складає більшу частину екосистеми. В результаті виникає потреба в розгортанні на місцях вузлів бездротових сенсорних мереж. Одним із прикладів застосування це складання біологічної карти навколишнього середовища в заповіднику в Південній Каліфорнії . Три ділянки покриті мережею, в кожній з яких по 25-100 вузлів, які використовуються для постійного спостереження за станом навколишнього середовища. Виявлення повеней : прикладом виявлення повеней є система оповіщення в США. Кілька типів датчиків, розміщених в системі оповіщення, визначають рівень опадів, рівень води і погоду.Науково-дослідні проекти, такі як COUGAR Device Database Project в Корнельському університеті і проект DataSpace в Університеті Rutgers , вивчають різні підходи до взаємодії з окремими вузлами в мережі для отримання знімків і довго зібраних даних. Сільське господарство: перевагою сенсорних мереж також є можливість контролювати рівень пестицидів у воді, рівень ерозії грунту і рівень забруднення повітря в режимі реального часу.

Застосування в медицині

Одним із застосувань у медицині є пристрої для інвалідів; моніторинг пацієнтів; діагностика; моніторинг використання медикаментів у лікарнях; збір фізіологічних даних людини; та моніторингу лікарів і пацієнтів у лікарнях. Моніторинг фізіологічного стану людини: фізіологічні дані, зібрані сенсорними мережами можуть зберігатися протягом тривалого періоду часу і можуть використовуватися для медичного дослідження . Встановлені вузли мережі можуть також відстежувати рухи літніх людей і, наприклад, попереджати падіння. Ці вузли невеликі і забезпечують пацієнтові велику свободу пересування, в теж час дозволяють лікарям виявити симптоми хвороби заздалегідь. Крім того, вони сприяють забезпеченню більш комфортного життя для пацієнтів в порівнянні з лікуванням в лікарні. Для перевірки можливості такої системи на факультеті медицини Grenoble-France був створений "Здоровий розумний будинок''. Моніторинг лікарів та пацієнтів у лікарні: кожен пацієнт має невеликий і легкий вузол мережі. Кожен вузол має свою конкретну задачу. Наприклад, один може стежити за серцевим ритмом, в той час як інший знімає показання кров'яного тиску. Лікарі можуть також мати такий вузол, він дозволить іншим лікарям знайти їх в лікарні. Моніторинг медикаментів у лікарнях: Вузли можуть бути приєднані до ліків, тоді шанси видачі неправильного ліки, можуть бути зведені до мінімуму. Так, пацієнти будуть мати вузли, які визначають їх алергію і необхідні ліки.Комп'ютеризовані системи, як описано в показали, що вони можуть допомогти звести до мінімуму побічні ефекти від помилкової видачі препаратів.

Застосування в будинку

Автоматизація будинку: смарт-сайти можуть бути інтегровані в побутові прилади, наприклад в пилососи, мікрохвильові печі, холодильники і відеомагнітофони . Вони можуть взаємодіяти один з одним і з зовнішньою мережею через Інтернет або супутник. Це дозволить кінцевим користувачам легко керувати пристроями будинку як локально, так і віддалено. Розумна навколишнє середу: дизайн смарт-середовища може мати два різних підходи, тобто, орієнтованого на людину або на технології . У разі першого підходу, смарт-середу повинна адаптуватися до потреб кінцевих користувачів з точки зору взаємодії з ними.Для технологічно-центрованих систем повинні бути розроблені нові апаратні технологій, мережеві рішень, і проміжні програми.Приклади того, як вузли можуть бути використані для створення смарт-середовища описана . Вузли можуть бути вбудовані в меблі і техніку, вони можуть спілкуватися один з одним і сервером кімнати. Сервер кімнати може також спілкуватися з іншими серверами кімнат, щоб дізнатися про послуги, які вони можуть запропонувати, наприклад, друк, сканування і робота з факсом. Ці сервера і сенсорні вузли можуть бути інтегровані в існуючі вбудовувані пристрої та складати самоорганізуються, саморегульовані і адаптивні системи, засновані на моделі теорії управління, як описано в роботі.