δεδομένα αισθητήρα

Τι είναι τα δεδομένα αισθητήρα;

Τα δεδομένα αισθητήρα είναι η έξοδος μιας συσκευής που ανιχνεύει και ανταποκρίνεται σε κάποιο είδος εισόδου από το φυσικό περιβάλλον. Η έξοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή πληροφοριών σε έναν τελικό χρήστη ή ως είσοδο σε άλλο σύστημα ή για την καθοδήγηση μιας διαδικασίας. Οι αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση σχεδόν οποιουδήποτε φυσικού στοιχείου.

Τα δεδομένα αισθητήρων αποτελούν αναπόσπαστο στοιχείο του Διαδικτύου των πραγμάτων (IoT) και των περιβαλλόντων και πρωτοβουλιών υπολογιστών αιχμής. Στο IoT, σχεδόν οποιαδήποτε οντότητα μπορεί να φανταστεί κανείς μπορεί να εξοπλιστεί με ένα μοναδικό αναγνωριστικό και τη δυνατότητα μεταφοράς δεδομένων μέσω δικτύου. Μεγάλο μέρος των δεδομένων που μεταδίδονται είναι δεδομένα αισθητήρων.

Ο τεράστιος όγκος δεδομένων που παράγονται και μεταδίδονται από συσκευές ανίχνευσης παρέχει πολλές πληροφορίες που είναι συχνά κρίσιμες για τη λήψη επιχειρηματικών αποφάσεων. Είναι ένα μεγάλα δεδομένα πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι επιχειρήσεις με την ανάλυση δεδομένων αισθητήρων.

[Ενσωματωμένο περιεχόμενο]

Πώς λειτουργούν τα δεδομένα αισθητήρα;

Οι αισθητήρες συλλέγουν και παράγουν πληροφορίες με βάση τις φυσικές συνθήκες που τους περιβάλλουν. Οι αισθητήρες συνήθως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• a επεξεργαστή για τη μετατροπή φυσικών σημάτων σε ψηφιακά δεδομένα.
• δυνατότητες επικοινωνίας για τη μετάδοση δεδομένων σε ανθρώπους ή μηχανές· και
• μια πηγή ενέργειας.

Το IoT είναι ένα μεγάλο ασύρματο δίκτυο αισθητήρων που περιέχει μια σειρά από συσκευές IoT με συνδεδεμένους αισθητήρες. Τα ασύρματα συστήματα αισθητήρων συνδυάζουν εξειδικευμένα μετατροπείς με υποδομή επικοινωνιών για την παρακολούθηση και καταγραφή των συνθηκών σε διάφορες τοποθεσίες. Οι συσκευές IoT επικοινωνούν μεταξύ τους χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.

Τα δεδομένα αισθητήρων IoT υπάρχουν σε τρία στάδια στο δίκτυο που περιλαμβάνουν στοιχεία διαχείρισης δεδομένων:

1. Δημιουργία. Ο αισθητήρας συλλέγει σήματα και τα μετατρέπει σε δεδομένα.
2. Μετάδοση. Τα δεδομένα που δημιουργούνται αποστέλλονται σε άλλα μηχανήματα χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα δικτύου, Όπως MQ Telemetry Transport, Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου και Πρωτόκολλο περιορισμένης εφαρμογής. Οι μέθοδοι μετάδοσης ποικίλλουν ανάλογα με τις απαιτήσεις ανοχής απωλειών, ασφάλειας και επικαιρότητας.
3. Αποθήκευση. Τα δεδομένα αποθηκεύονται σε διάφορες μορφές και έχουν πρόσβαση για χρήση, ανάλυση δεδομένων και πρόβλεψη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αποστέλλεται σε πραγματικό χρόνο αμέσως μετά τη δημιουργία. Σε άλλες, αποθηκεύεται για ένα χρονικό διάστημα προτού σταλεί στον επόμενο προορισμό του σε παρτίδες. Οι περιορισμοί αποθήκευσης και εύρους ζώνης μπορούν να υπαγορεύσουν την ποσότητα των δεδομένων που μεταδίδονται και τον τρόπο αποστολής τους. Η αποθήκευση που βασίζεται σε νέφος χρησιμοποιείται για δεδομένα αισθητήρων μεγάλου όγκου.

Τύποι αισθητήρων

Οι αισθητήρες συνήθως ονομάζονται από τη φυσική παράμετρο που μετρούν. Ακολουθεί μια λίστα με τους τύπους αισθητήρων και τον τρόπο λειτουργίας τους:

• Αισθητήρες θερμοκρασίας περιλαμβάνει θερμοστοιχεία που υποδεικνύουν τη μέτρηση της θερμοκρασίας μιας αλλαγής τάσης. αισθητήρες υπερύθρων που ανιχνεύουν την εκπεμπόμενη υπέρυθρη ενέργεια και συμπεραίνουν τη θερμοκρασία με βάση την ένταση. και ημιαγωγοί που ανιχνεύουν τη θερμοκρασία με βάση την αγωγιμότητα ενός ημιαγωγού.
• Αισθητήρες εγγύτητας ανιχνεύσει είτε την παρουσία είτε την απουσία ενός κοντινού αντικειμένου ή υλικού. Οι επαγωγικοί αισθητήρες εγγύτητας αντιλαμβάνονται την παρουσία ενός μεταλλικού αντικειμένου χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Τα φωτοηλεκτρικά χρησιμοποιούν μια δέσμη φωτός για να ανιχνεύσουν αντικείμενα. Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούν τον ήχο για να ανιχνεύσουν την παρουσία αντικειμένων.
• Αισθητήρες αερίου, όπως και οι αισθητήρες διοξειδίου του άνθρακα, ανιχνεύουν την ποσότητα ενός στοιχείου στον αέρα. Άλλα παραδείγματα αισθητήρων αερίου είναι οι αισθητήρες ποιότητας αέρα, οι οποίοι ανιχνεύουν χημικές ουσίες που δείχνουν ατμοσφαιρική ρύπανση; αλκοτέστ που ανιχνεύουν το αλκοόλ στον αέρα. και αισθητήρες υγρασίας που μετρούν την περιεκτικότητα του αέρα σε νερό.
• Αισθητήρες στάθμης περιλαμβάνουν αισθητήρες στάθμης σημείου που μετρούν τη στάθμη ενός υγρού ή ξηρού υλικού και υποδεικνύουν εάν είναι πάνω ή κάτω από αυτό που θα έπρεπε να είναι. Οι αισθητήρες συνεχούς στάθμης παρέχουν συνεχή ένδειξη επιπέδου.
• Αισθητήρες φωτός, όπως εξαρτώμενο από το φως αντιστάσεις, μετρήστε τις αλλαγές στην αντίσταση του κυκλώματος για να προσδιορίσετε τις αλλαγές στην ένταση του φωτός.
• Αισθητήρες πίεσης είναι συσκευές όπως ένα μανόμετρο, το οποίο έχει ένα στοιχείο ελατηρίου που αλλάζει σχήμα καθώς ασκείται δύναμη, επηρεάζοντας την αντίσταση και αλλάζοντας την ένδειξη πίεσης. Οι αισθητήρες διαφορικής πίεσης μετρούν τη διαφορά μεταξύ δύο πιέσεων που συνδέονται σε κάθε πλευρά του αισθητήρα.
• Χημικοί αισθητήρες περιλαμβάνουν αισθητήρες υπολειμμάτων χλωρίου που μετρούν την ποσότητα της χορίνης στο νερό. Οι αισθητήρες PH ελέγχουν τη δραστηριότητα ιόντων υδρογόνου σε ένα διάλυμα για να μετρήσουν την οξύτητά του.
• Βιοϊατρικοί αισθητήρες περιλαμβάνουν ιατρικές συσκευές, όπως οπτικούς αισθητήρες καρδιακού ρυθμού, που χρησιμοποιούν φωτοευαίσθητα διόδους για να προσδιορίσετε τις αλλαγές όγκου στα τριχοειδή αγγεία πάνω από τον καρπό κάποιου. Περιλαμβάνουν επίσης παλμικά οξύμετρα που εκπέμπουν φως με δίοδο εκπομπής φωτός μέσω του δακτύλου ενός ασθενούς, αναλύουν τον χαρακτήρα του φωτός και χρησιμοποιούν αυτά τα δεδομένα για να προσδιορίσουν την ποσότητα οξυγόνου στο αίμα.

Παραδείγματα δεδομένων αισθητήρων

Μία από τις πρώτες υλοποιήσεις δεδομένων αισθητήρων ήταν στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, όπου το ραντάρ χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση αντικειμένων που προηγουμένως δεν θα ήταν εντός του εύρους της όρασης. Τα ακόλουθα παραδείγματα αισθητήρων και τύποι τεχνικών επεξεργασίας δεδομένων αισθητήρων προσφέρουν πληροφορίες για τον αριθμό και την ποικιλομορφία των εφαρμογών και των περιπτώσεων χρήσης τους:

• Επιταχυνσιόμετρα ανίχνευση αλλαγών στην επιτάχυνση της βαρύτητας σε συσκευές, όπως smartphone και χειριστήρια παιχνιδιών, για τον προσδιορισμό της επιτάχυνσης, της κλίσης και των κραδασμών.
• Φωτοαισθητήρες ανιχνεύσει την παρουσία ορατού φωτός, υπέρυθρη μετάδοση ή υπεριώδη ενέργεια.
• Λιντάρ, μια λέιζερ-βασισμένη μέθοδος ανίχνευσης, εύρεσης εύρους και χαρτογράφησης, συνήθως χρησιμοποιεί ένα παλμικό λέιζερ χαμηλής ισχύος, ασφαλές για τα μάτια σε συνδυασμό με μια κάμερα.
• Συσκευές συζευγμένες με φόρτιση αποθηκεύει και εμφανίζει τα δεδομένα για μια εικόνα με τέτοιο τρόπο ώστε το καθένα εικονοκύτταρο μετατρέπεται σε ηλεκτρικό φορτίο. η ένταση της φόρτισης σε α συσκευή συνδεδεμένη με φόρτιση σχετίζεται με ένα χρώμα στο χρωματικό φάσμα.
• Έξυπνοι αισθητήρες δικτύου παρέχει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τις συνθήκες του δικτύου, τον εντοπισμό διακοπών, βλαβών και φορτίου, καθώς και την ενεργοποίηση συναγερμών. Είναι σημαντικά για τη λειτουργία του έξυπνες πόλεις.
• Αισθητήρες γυροσκόπιου καταγράφει την ταχύτητα και την περιστροφή γύρω από έναν άξονα ενός αντικειμένου. Για παράδειγμα, γυροσκόπιο Οι αισθητήρες επιτρέπουν στα κινητά τηλέφωνα να αντιλαμβάνονται την ταχύτητα που πηγαίνουν και την κατεύθυνση που βλέπουν.
• Υπέρυθροι αισθητήρες μετρήστε τη θερμότητα στον περιβάλλοντα αέρα και ανιχνεύστε υπέρυθρη ακτινοβολία. Χρησιμοποιούνται σε συσκευές προειδοποίησης αερίων, ανιχνευτές φλόγας και μέτρηση θερμοκρασίας ακριβείας.

Δεδομένα χρονολογικής σειράς έναντι δεδομένων αισθητήρα

Οι οροι δεδομένα χρονοσειρών και δεδομένα αισθητήρα είναι παρόμοια στη σημασία. Τα δεδομένα αισθητήρα μπορεί να είναι δεδομένα χρονοσειρών και αντίστροφα.

Ο όρος δεδομένα αισθητήρα δίνει έμφαση στην πηγή δεδομένων και στη μέθοδο συλλογής δεδομένων. Αυτά τα δεδομένα προέρχονται από αισθητήρες.

Ο όρος δεδομένα χρονοσειρών τονίζει το γεγονός ότι μια δεδομένη ανάγνωση δεδομένων ή σημείο δεδομένων αντιπροσωπεύει κάποια πτυχή του φυσικού κόσμου για μια χρονική περίοδο. Τα δεδομένα χρονοσειρών είναι μια σειρά δεδομένων που συλλέγονται σε διαφορετικά χρονικά σημεία και σχεδόν πάντα περιλαμβάνουν α timestamp.

Τα δεδομένα χρονοσειρών δεν αναφέρονται πάντα σε δεδομένα αισθητήρα. Για παράδειγμα, τα στοιχεία του χρηματιστηρίου σε μια χρονική περίοδο είναι δεδομένα χρονοσειρών που δεν προέρχονται από μετρήσεις αισθητήρων. Τα δεδομένα χρονοσειρών μπορούν να παραδώσουν δεδομένα σε παρτίδες ή σε συνεχή ροή.

Η αποθήκευση και η διαχείριση των δεδομένων ροής μπορεί να είναι δύσκολη λόγω του όγκου των δεδομένων που δημιουργούνται. Συχνά, απαιτεί τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης (AI) για την επεξεργασία. Μαθαίνω πώς τα μεγάλα δεδομένα και η τεχνητή νοημοσύνη συνεργάζονται για την επεξεργασία δεδομένων και την εκπαίδευση αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης.