1.1.2 Апаратне забезпечення сенсорних мереж

Сенсор – це пристрій, який перетворює зміну фізичної величини на об’єкті у певний сигнал для користувача. Лише сенсори можуть надавати об’єктивну інформацію на підґрунті якої можливо передбачувати і виконувати необхідні дії по експлуатації, керуванню і іншим діям, які необхідно виконувати користувачу. В загальному випадку найпростіший сенсор складається з чутливого елементу (датчика), селектору, підсилювача сигналу і сигналізатора.

Сучасні сенсори, які використовуються в телемедицині, є досить складними активними пристроями і мають назву – інтелектуальні сенсори. Таки інтелектуальні сенсори можуть мати в своєму складі мікрокомп’ютер, завдяки чому можуть виконувати досить складну обробку інформації, накопичувати і систематизувати отриману інформацію, а також підтримувати двосторонній зв'язок з зовнішнім середовищем (лікарняні заклади, лікарі тощо), змінювати режими роботи відповідно до результатів обробки інформації й сигналів, які приймаються від зовнішнього середовища, виконувати інші допоміжні функції.

Класифікувати сенсори пропонується [ ] за фізичною природою первісних інформаційних сигналів, як показано на рис. 1.3

Рисунок 1.3 – Класифікація сенсорів

При використанні сенсорів у телемедицині передбачається, що сенсори будуть встановлюватися безпосередньо на пацієнті (хворому), тому вони повинні мати досить невеликі розміри (не більш 1см³) і мати зв'язок з зовнішнім середовищем за допомогою безпроводових технологій. Загалом вимоги, що визначають архітектуру сенсора, сьогодні, можливо сформулювати таким чином:

• Тактова частота центрального процесора сенсора – не менше ніж 20 МГц;

• Об’єм оперативної пам’яті – менше 4 Кбайт;

• Швидкість передавання інформації – не менше 20 кбіт/с;

• Оптимізація операційної системи (ОС) з урахуванням архітектури сенсора. Зараз використовується ОС TinyOS, як дозволяє керувати сенсорами різних виробників;

• Мережна взаємодія сенсорів. Ця вимога визначає роботу сенсорів у мережі з урахуванням низької продуктивності центрального процесора, недостатньої ємності джерела живлення та неможливості використовувати стандартні протоколи ІР-мереж.

Загальна структура сенсора показана на рис. 1.4

Джерело живлення

Сенсор

П/система отримання даних

П/система обробки даних

П/система зв’язку

Запам’ятовувальний пристрій

Радіотехнології

Центральний процесор

Операційна система й програмне забезпечення

Рисунок 1.4 – Загальна структура сенсора

Саме з допомогою таких сенсорів й буде виконуватися постійний моніторинг стану пацієнта, для чого сенсори будуть розміщуватися на тілі пацієнта й об’єднуватися у сенсорну мережу. Загалом сенсорна мережа будується за тими ж принципами, що й будь-яка інша телекомунікаційна мережа.

Інші пристрої, які також повинні входити до складу сенсорної мережі визначаються, в значній мірі, її архітектурою. В загальному випадку типовий вузол сенсорної мережі може бути представлений такими пристроями:

– мережний координатор (FFD — Fully Function Device);

– пристрій з повним набором функцій (FFD — Fully Function Device);

– пристрій з скороченим набором функцій (RFD — Reduced Function Device).

Кожен з цих пристроїв має власне функціональне призначення і буде розглянутий у наступних лекціях.