تقنية المعلومات والاتصالات

تصميم شبكات الاستشعار اللاسلكية وتطبيقاتها الصناعية والبيئية

يصمّم المشارك شبكة استشعار لاسلكية كاملة: عقدة بميزانية طاقة محسوبة، وبروتوكول وطوبولوجيا مناسبين، وتغطية ميدانية، ومنظومة جمع ومعايرة وصيانة للتطبيقات الصناعية والبيئية.

المدة5 أيام تدريبية
المحتوى5 محاور · 10 جلسات
بعد البرنامجشهادة حضور معتمدة

لمحة عن الدورة

عقدة استشعار تعمل ستة أشهر ثم تصمت ليست نجاحاً هندسياً مهما بلغت دقّتها؛ فقيمة شبكة الاستشعار اللاسلكية تُقاس ببقائها في الخدمة سنوات بأقل تدخّل ممكن. يبدأ هذا البرنامج من العقدة نفسها: المستشعر وتكييف الإشارة والمتحكّم الدقيق وواسطة الراديو ومصدر الطاقة، ثم يبني ميزانية طاقة تحسب استهلاك كل طور في دورة النوم والإيقاظ والقياس والإرسال. وينتقل إلى اختيار البروتوكول بين شبكات المنطقة الشخصية قصيرة المدى والشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة، ومقارنة التوصيل النجمي بالشبكي متعدد القفزات، وتصميم التوجيه والتزامن والوصول إلى الوسط. ويتناول التطبيقات الصناعية من مراقبة اهتزاز المعدّات الدوّارة إلى الرصد البيئي لجودة الهواء والمياه والتربة، مع معايرة المستشعرات ومعالجة الانحراف وجودة البيانات. وينتهي بتصميم شبكة كاملة تشمل التغطية والتجميع الطرفي وتأمين الوصلة وخطة الصيانة.

الأهداف المتوقعة من الدورة

01

تصميم عقدة استشعار متكاملة من المستشعر وتكييف الإشارة إلى الراديو ومصدر الطاقة بميزانية طاقة محسوبة.

02

اختيار بروتوكول الاتصال والطوبولوجيا المناسبين لمدى التغطية وكثافة العقد ومعدل البيانات وقيود الطاقة.

03

تخطيط تغطية شبكة الاستشعار اللاسلكية وحساب ميزانية الوصلة وتحديد مواقع البوابات في بيئات صناعية وبيئية.

04

بناء منظومة جمع ومعالجة تشمل التجميع الطرفي والمعايرة وكشف القيم الشاذة وتأمين الوصلة وخطة الصيانة.

المستهدفون

01

مهندسو الأنظمة المدمجة والإلكترونيات الذين يطوّرون عقد استشعار وأجهزة قياس ميدانية.

02

مهندسو الأتمتة والصيانة في المصانع والمرافق المهتمون بالمراقبة اللاسلكية للمعدّات.

03

الباحثون ومسؤولو الرصد البيئي في جهات المياه والزراعة ومراقبة جودة الهواء.

04

مديرو مشاريع إنترنت الأشياء الذين يقيّمون جدوى النشر الميداني وكلفة تشغيله الطويلة.

المحاور العلمية

اضغط على أي محور لاستعراض جلساته وبنوده.

01

المحور الأول: معمارية عقدة الاستشعار

2 جلسات · 6 نقاط

1الجلسة الأولى: من الظاهرة الفيزيائية إلى رقم موثوق

  • اختيار المستشعر حسب مدى القياس والدقة وزمن الاستجابة وظروف التشغيل البيئية المتوقعة.
  • تصميم دائرة تكييف الإشارة من التضخيم والترشيح إلى التحويل الرقمي وتقليل الضجيج.
  • معالجة تأثير الحرارة والرطوبة في القراءة وتطبيق تعويض مناسب داخل العقدة نفسها.

2الجلسة الثانية: الطاقة بوصفها قيد التصميم الأول

  • بناء ميزانية طاقة تفصيلية لأطوار النوم والإيقاظ والقياس والإرسال لتقدير عمر البطارية بواقعية.
  • استخدام أوضاع الطاقة المنخفضة وتقليص زمن تشغيل الراديو لأنه أكبر مستهلك في العقدة.
  • تقييم حصاد الطاقة الشمسي أو الاهتزازي أو الحراري وحدوده في المواقع المظلّلة أو الساكنة.
02

المحور الثاني: الاتصال اللاسلكي واختيار البروتوكول

2 جلسات · 6 نقاط

1الجلسة الأولى: عائلات البروتوكولات ومجالات استخدامها

  • مقارنة شبكات المنطقة الشخصية القائمة على 802.15.4 وبلوتوث منخفض الطاقة في المدى والاستهلاك.
  • تقييم الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة مثل LoRaWAN والشبكات الخلوية المخصّصة للأجهزة.
  • اختيار النطاق الترددي المسموح محلياً ومراعاة قيود دورة التشغيل وقدرة الإرسال المصرّح بها.

2الجلسة الثانية: الطوبولوجيا والتوجيه والوصول إلى الوسط

  • المفاضلة بين التوصيل النجمي والشبكي متعدد القفزات من حيث الموثوقية وكلفة الطاقة والتعقيد.
  • ضبط بروتوكول الوصول إلى الوسط والتزامن لتفادي التصادم وتقليص زمن الاستماع غير المنتج.
  • تصميم التوجيه في الشبكات منخفضة الطاقة ومعالجة العقد المعزولة وإعادة تشكّل المسارات.
03

المحور الثالث: تخطيط النشر الميداني

2 جلسات · 6 نقاط

1الجلسة الأولى: التغطية وميزانية الوصلة

  • حساب ميزانية الوصلة من قدرة الإرسال وكسب الهوائي وفقد المسار وهامش الخفوت المطلوب.
  • تحديد مواقع البوابات والعقد المرحّلة في البيئات المعدنية والخرسانية الصعبة الانتشار.
  • تنفيذ اختبار تغطية ميداني وتسجيل مؤشرات جودة الوصلة قبل اعتماد التصميم النهائي.

2الجلسة الثانية: التغليف والتركيب وظروف البيئة

  • اختيار درجة حماية العلبة ومقاومتها للأشعة والتآكل والاهتزاز حسب موقع التركيب.
  • تثبيت المستشعر بما يضمن ملامسة صحيحة للظاهرة المقاسة دون تشويه القراءة أو تأخيرها.
  • حماية الهوائي من القرب المعدني والانعكاسات التي تخفض المدى الفعلي بصمت.
04

المحور الرابع: من القراءة الخام إلى بيانات صالحة للقرار

2 جلسات · 6 نقاط

1الجلسة الأولى: التجميع والمعالجة الطرفية

  • تنفيذ معالجة أولية على العقدة أو البوابة لتقليل حجم الإرسال وتوفير طاقة الراديو.
  • نقل القراءات عبر بروتوكولات خفيفة مثل MQTT وCoAP وضبط دوريات الإرسال حسب أهمية القياس.
  • تصميم تخزين للسلاسل الزمنية وسياسة تجميع تحفظ التفاصيل المهمة وتلخّص ما دونها.

2الجلسة الثانية: جودة البيانات والمعايرة

  • وضع خطة معايرة دورية ومعالجة انحراف المستشعر مع الزمن وتغيّر الظروف المحيطة.
  • كشف القيم الشاذة والقراءات المفقودة وتمييز عطل المستشعر عن تغيّر حقيقي في الظاهرة.
  • دمج قراءات مستشعرات متعددة لرفع الثقة في الاستنتاج قبل إطلاق أي إنذار تشغيلي.
05

المحور الخامس: التطبيقات الصناعية والبيئية والتشغيل طويل الأمد

2 جلسات · 6 نقاط

1الجلسة الأولى: الاستشعار الصناعي والرصد البيئي

  • بناء منظومة مراقبة اهتزاز وحرارة للمعدّات الدوّارة تغذّي برنامج الصيانة التنبؤية.
  • تصميم شبكة رصد بيئي لجودة الهواء أو منسوب المياه أو رطوبة التربة بمواقع تمثيلية مدروسة.
  • ربط كل إنذار بإجراء تشغيلي محدّد بدل تراكم قراءات لا ينتج عنها قرار.

2الجلسة الثانية: الأمن والصيانة واستمرارية الخدمة

  • تأمين الوصلة بالتشفير وإدارة المفاتيح ومنع إعادة إرسال الرسائل الملتقطة من الهواء.
  • تحديث البرامج الثابتة للعقد عن بعد بأمان مع مراعاة محدودية الطاقة وعرض النطاق.
  • بناء خطة صيانة تشمل استبدال البطاريات والتنظيف والمعايرة وتتبّع العقد التي صمتت.

ما يحصل عليه المشارك

5 محاور علمية

مخطّط علميّ متدرّج

10 جلسة تدريبية

موزَّعة على 5 أيام

30 بنداً تفصيلياً

محتوى تطبيقي مفصَّل

شهادة حضور معتمدة

بعد إتمام البرنامج

أكمل بيانات التسجيل

سنتواصل معك خلال يوم عمل لتأكيد الحجز.

جاهز للبدء؟

احجز مقعدك في البرنامج وابدأ رحلة تطوير مهاراتك.

سجّل الآن

شارك هذه الدورة