حسگر بی سیم و یا با سیم

حسگرهای پایش سلامت سازه به دو دسته اصلی با سیم (Wired) و بی سیم (Wireless) تقسیم می‌شوند. هر کدام از این دسته‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

حسگرهای با سیم (Wired Sensors)
مزایا:
1. پایداری سیگنال بالا: این حسگرها به دلیل استفاده از کابل‌های فیزیکی، پایداری و دقت بالاتری در انتقال داده دارند.
2. عدم نیاز به باتری: این حسگرها معمولاً به منبع برق متصل می‌شوند و نیازی به تعویض یا شارژ باتری ندارند.
3. مقاومت در برابر تداخلات الکترومغناطیسی: سیگنال‌های انتقال داده شده از طریق کابل‌ها کمتر در معرض تداخلات الکترومغناطیسی قرار می‌گیرند.
4. قابلیت انتقال داده‌های حجیم: توانایی انتقال داده‌های بیشتر و با سرعت بالاتر نسبت به حسگرهای بدون سیم.
معایب:
1. هزینه نصب بالا: نصب و راه‌اندازی این حسگرها به دلیل نیاز به کابل‌کشی و تجهیزات مرتبط، هزینه‌بر است.
2. محدودیت در انعطاف‌پذیری: تغییر مکان حسگرها یا گسترش سیستم پایش سلامت سازه نیاز به تغییرات فیزیکی و نصب مجدد کابل‌ها دارد.
3. نیاز به نگهداری مداوم: کابل‌ها و اتصالات ممکن است نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره‌ای داشته باشند.

حسگرهای بی سیم (Wireless Sensors)
مزایا:
1. نصب آسان: این حسگرها به دلیل عدم نیاز به کابل‌کشی، نصب و راه‌اندازی ساده‌تری دارند.
2. انعطاف‌پذیری بالا: امکان تغییر مکان حسگرها بدون نیاز به کابل‌کشی مجدد.
3. هزینه نصب کمتر: به دلیل عدم نیاز به کابل‌کشی، هزینه‌های نصب کاهش می‌یابد.
4. قابلیت گسترش آسان: افزودن حسگرهای جدید به سیستم بدون نیاز به تغییرات گسترده در ساختار موجود.
معایب:
1. عمر محدود باتری: این حسگرها نیاز به باتری دارند که باید به صورت دوره‌ای تعویض یا شارژ شود.
2. تداخلات الکترومغناطیسی: سیگنال‌های بی‌سیم ممکن است تحت تأثیر تداخلات الکترومغناطیسی قرار گیرند و دقت داده‌ها کاهش یابد.
3. محدودیت در پهنای باند: انتقال داده‌های حجیم ممکن است با سرعت پایین‌تر و محدودیت پهنای باند مواجه شود.
4. امنیت داده‌ها: داده‌های بی‌سیم ممکن است در معرض خطرات امنیتی مانند نفوذ و هک قرار گیرند.

انتخاب بین حسگرهای با سیم و بی سیم بستگی به نیازها و محدودیت‌های پروژه دارد. برای پروژه‌هایی که دقت و پایداری داده‌ها اهمیت بالایی دارد و هزینه‌های نصب و نگهداری کمتر مهم باشد، حسگرهای با سیم مناسب‌تر هستند. در مقابل، برای پروژه‌هایی که نیاز به نصب سریع و انعطاف‌پذیری بالا دارند، حسگرهای بی سیم گزینه بهتری هستند.

انتقال داده ها بدون سیم (شبکه‌ی بی‌سیم)

شبکه‌ی حسگرهای هوشمند یک جایگزین مطمئن برای شبکه‌ی حسگرهای کابلی هستند. تعدادی از تکنولوژی‌ها دست به دست هم دادند که فرصتی برای پیشرفت سیستم‌های پایشی با خصوصیات جدید تولید کنند. این تکنولوژی‌ها موجب طراحی و عرضه‌ی حسگر‌های هوشمند با هزینه‌ی کمتر و توانایی برقراری ارتباط بی‌سیم، پردازش داده‌های اندازه‌گیری شده و حتی کاستن هزینه‌های اجرایی پس از تولید و نصب انبوه در سازه شده است؛ اما هنوز مشکلاتی از قبیل مصرف برق و اعتبار دراز مدت این سیستم‌ها وجود دارد که نیازمند تحقیق و بررسی بیشتری است تا بتوان با اطمینان کامل در سیستم‌های پایشی استفاده کرد. این سیستم متشکل از ارتباط بی‌سیم، قدرت پردازش داخلی و حسگرهای MEMS می‌باشد. قسمت ارتباط بی‌سیم مشکل سیم‌های ارتباطی و انتقالی را در سیستم‌های پایشی متداول حل کرده است. میکروپردازشگرها و میکروکنترلرها این امکان را ایجاد کرده‌اند که مشکل نابرابری توزیع قدرت پردازش و محاسبات به کلی حذف گردد. استفاده از حسگرهای MEMS نیز همان‌طور که قبلاً نیز اشاره شد، می‌تواند دقت و کارایی قابل توجهی را با هزینه‌ی به مراتب کمتر از دیگر حسگرها ایجاد کنند. با ترکیب این سه قابلیت، یعنی ارتباط بدون سیم، قدرت پردازش داخلی و حسگرهای MEMS، می‌توان مرحله‌ی جمع‌آوری داده و پردازش آن‌ها را از مراکز تجمیع داده به خود حسگرها برد و تنها داده‌های آماده و مفید را برای محاسبات اصلی جمع‌آوری کرد. با این کار حجم داده‌های انتقال یافته به مراتب کم حجم‌تر بوده و در پی آن مشکلات کمتری را در دسته‌بندی و ذخیره‌ی داده‌ها دارد.

 

انتقال داده‌های به دست آمده از حسگرها

هدف اصلی از نصب تجهیزات حسگر بر روی سازه، به دست آوردن داده‌های پاسخ سازه است و هدف از سیستم ارتباطی، انتقال این داده‌های خام به مرکز ذخیره یا محاسبات برای تبدیل آن‌ها به داده‌های مفید می‌باشد. این انتقال داده به دو روش صورت می‌گیرد.

1-  روش قدیمی‌تر و جا افتاده‌تر یعنی انتقال توسط کابل‌ها

 2-  روش جدیدتر و کاراتر یعنی انتقال توسط شبکه‌ی بی‌سیم هوشمند