Diseño e implementación de un prototipo de enchufe inteligente mediante la placa Arduino

[ES] Este trabajo detalla las diferentes etapas del desarrollo de construcción del prototipo Clever Socket, abarcando desde su análisis, a su diseño e implementación.
Clever Socket es un conjunto hardware y software que facilita el control del encendido y el apagado de los aparatos electrónicos conectados a él a través de redes de comunicación LAN y WAN. Para lograr este propósito, el artefacto se apoya en la placa de desarrollo electrónico Arduino UNO y la placa Arduino WiFi Shield –que posibilita su conexión inalámbrica a la red–.
El dispositivo cuenta con cuatro bases de enchufe controladas a través de relés, que permiten la gestión de hasta cuatro dispositivos electrónicos de manera simultánea.
 En el lado del software se presentan tres componentes:
Un servicio web de bajo nivel destinado a la gestión de la placa Arduino. Permite la comunicación con la placa, la lectura y escritura de sus pines.
 Un servicio web específico del dispositivo Clever Socket. Facilita la comunicación con el prototipo hardware, permitiendo así la gestión de diferentes operaciones que se llevan a cabo sobre los aparatos conectados a sus enchufes.
 Una aplicación web. Actúa como interfaz entre el usuario y el servicio web de Clever Socket, permitiendo la gestión del dispositivo. El diseño de la aplicación es responsive, lo que posibilita su correcta visualización en todo tipo de dispositivos, tanto móviles como de escritorio.

MoNET the Mobile Network Emulation Tool Modulo kernel per l’emulazione del canale wireless

MoNET e' un emulatore per reti wireless mobili, composto da una suite di software distribuiti. MoNET fornisce a ricercatori e sviluppatori un ambiente virtualizzato controllato per lo sviluppo e il test di applicazioni mobili e protocolli di rete per qualsiasi tipologia di hardware e piattaforma software che possa essere virtualizzata. La natura distribuita di questo emulatore permette di creare scenari di dimensione arbitraria. La rete wireless viene emulata in maniera trasparente, quindi la connettività percepita da ogni nodo virtuale, presenta le stesse caratteristiche di quella fisica emulata.

Modellazione e analisi energetica di tecnologie wireless per reti di sensori

Nella tesi viene svolto un lavoro di modellazione del protocollo MAC 802.15.4 Wireless Personal Area Network (WPAN), per reti di sensori; dopodiché esso viene sottoposto ad una serie di analisi energetiche attraverso simulazioni nell'ambiente OMNeT++. Numerosi sono i parametri che sono stati considerati per caratterizzare al meglio le analisi effettuate, nonché le diverse condizioni iniziali. Il profilo energetico ottenuto è stato messo a confronto con quello del protocollo 802.15.4m per TVWS. I dati ottenuti sono stati elaborati con un algoritmo power control con l'obiettivo di raggiungere la massima ottimizzazione energetica.

Applicazioni Wireless in Body Area Network

Negli ultimi dieci anni si è rinnovata l’esigenza di sviluppare nuove tecnologie legate alla telemedicina, specie a seguito dello sviluppo dei sistemi di telecomunicazione che consentono ad ogni persona di avere a disposizione sistemi portatili, come gli smartphone, sempre connessi e pronti a comunicare. Lo stesso sviluppo si è avuto all’interno dei sistemi sanitari in cui è diventato fondamentale informatizzare le attività ospedaliere per via del contesto demografico a cui si va incontro: invecchiamento della popolazione e aumento del numero di pazienti affetti da malattie croniche. Tutti questi aspetti portano all’attuazione di un cambiamento strategico. Le Body Area Network, fulcro di questo lavoro di tesi, rappresentano la risposta a questa necessità. Si spiegano l'architettura e le tecnologie abilitanti per la realizzazione di queste reti di sensori, gli standard di comunicazione tramite i quali avviene la trasmissione dei dati e come le reti si interfacciano con i pazienti e le strutture sanitarie. Si conclude con una panoramica sui sensori di una BAN e alcuni esempi in commercio.

Valutazione del risparmio di gas serra e bilancio energetico della pirolisi termo catalitica di fanghi da depurazione

I rifiuti rappresentano un’opportunità di crescita sostenibile in termini di riduzione del consumo di risorse naturali e di sviluppo di tecnologie per il riciclo di materia ed il recupero energetico. Questo progetto di ricerca si occupa di valutare, attraverso l’approccio dello studio del ciclo di vita, la valorizzazione energetica di una particolare categoria di rifiuti: i fanghi derivanti dalla depurazione delle acque. Si è studiata la valorizzazione dei fanghi attraverso l’applicazione del Thermo Catalytic Re-forming (TCR)®, tecnologia che consente di trasformare i fanghi in un carburante per la produzione di energia elettrica (bioliquido). Le valutazioni sono effettuate per una linea di processo generale e due configurazioni progettuali declinate in due scenari. Il caso di studio è stato riferito al depuratore di S. Giustina (Rimini). Per la linea di processo, per ognuna delle configurazioni e i relativi scenari, è stato compilato il bilancio energetico e di massa e, conseguentemente, valutata l’efficienza energetica del processo. Le regole della Renewable Energy Directive (RED), applicate attraverso lo strumento ‘BioGrace I’, permettono di definire il risparmio di gas serra imputabile al bioliquido prodotto. I risultati mostrano che adottare la tecnologia TRC® risulta essere energeticamente conveniente. Infatti, è possibile ricavare dal 77 al 111% del fabbisogno energetico di una linea di processo generale (linea fanghi convenzionale e recupero energetico TCR®). Questo permette, quindi, di ricavare energia utile al processo di depurazione. La massima performance si realizza quando la tecnologia si trova a valle di una linea di trattamento fanghi priva di digestione anaerobica e se il biochar prodotto viene utilizzato come combustibile solido sostitutivo del carbone. La riduzione delle emissioni imputabile al bioliquido prodotto va dal 53 al 75%, valori che soddisfano il limite definito dalla RED del 50% di riduzione delle emissioni (2017) per ogni configurazione progettuale valutata.

Wireless and passive pressure sensor system based on the magnetic higher-order harmonic field

The goal of this work is to develop a magnetic-based passive and wireless pressure sensor for use in biomedical applications. Structurally, the pressure sensor, referred to as the magneto-harmonic pressure sensor, is composed of two magnetic elements: a magnetically-soft material acts as a sensing element, and a magnetically hard material acts as a biasing element. Both elements are embedded within a rigid sensor body and sealed with an elastomer pressure membrane. Upon excitation of an externally applied AC magnetic field, the sensing element is capable of producing higher-order magnetic signature that is able to be remotely detected with an external receiving coil. When exposed to environment with changing ambient pressure, the elastomer pressure membrane of pressure sensor is deflected depending on the surrounding pressure. The deflection of elastomer membrane changes the separation distance between the sensing and biasing elements. As a result, the higher-order harmonic signal emitted by the magnetically-soft sensing element is shifted, allowing detection of pressure change by determining the extent of the harmonic shifting. The passive and wireless nature of the sensor is enabled with an external excitation and receiving system consisting of an excitation coil and a receiving coil. These unique characteristics made the sensor suitable to be used for continuous and long-term pressure monitoring, particularly useful for biomedical applications which often require frequent surveillance. In this work, abdominal aortic aneurysm is selected as the disease model for evaluation the performance of pressure sensor and system. Animal model, with subcutaneous sensor implantation in mice, was conducted to demonstrate the efficacy and feasibility of pressure sensor in biological environment.

QoE-aware Multiple Path Video Transmission for Wireless Multimedia Sensor Networks

Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) promise a wide scope of emerging potential applications in both civilian and military areas, which require visual and audio information to enhance the level of collected information. The transmission of multimedia content requires a minimal video quality level from the user’s perspective. However, links in WMSN communi- cations are typically unreliable, as they often experience fluctuations in quality and weak connectivity, and thus, the routing protocol must evaluate the routes by using end-to-end link quality information to increase the packet delivery ratio. Moreover, the use multiple paths together with key video metrics can enhance the video quality level. In this paper, we propose a video-aware multiple path hierarchical routing protocol for efficient multimedia transmission over WMSN, called video-aware MMtransmission. This protocol finds node-disjoint multiple paths, and implements an end-to-end link quality estimation with minimal over- head to score the paths. Thus, our protocol assures multimedia transmission with Quality of Experience (QoE) and energy-efficiency support. The simula- tion results show the benefits of video-aware MMtransmission for disseminating video content by means of energy-efficiency and QoE analysis.

REST-based sensor networks with OData

RESTful services gained a lot of attention recently, even in the enterprise world, which is traditionally more web-service centric. Data centric RESfFul services, as previously mainly known in web environments, established themselves as a second paradigm complementing functional WSDL-based SOA. In the Internet of Things, and in particular when talking about sensor motes, the Constraint Application Protocol (CoAP) is currently in the focus of both research and industry. In the enterprise world a protocol called OData (Open Data Protocol) is becoming the future RESTful data access standard. To integrate sensor motes seamlessly into enterprise networks, an embedded OData implementation on top of CoAP is desirable, not requiring an intermediary gateway device. In this paper we introduce and evaluate an embedded OData implementation. We evaluate the OData protocol in terms of performance and energy consumption, considering different data encodings, and compare it to a pure CoAP implementation. We were able to demonstrate that the additional resources needed for an OData/JSON implementation are reasonable when aiming for enterprise interoperability, where OData is suggested to solve both the semantic and technical interoperability problems we have today when connecting systems

Self-organizing Routing Algorithm fo Wireless Sensors Networks (WSN) using Ant Colony Optimization (ACO) with Tinyos.

This paper describes the basic tools to work with wireless sensors. TinyOShas a componentbased architecture which enables rapid innovation and implementation while minimizing code size as required by the severe memory constraints inherent in sensor networks. TinyOS's component library includes network protocols, distributed services, sensor drivers, and data acquisition tools ? all of which can be used asia or be further refined for a custom application. TinyOS was originally developed as a research project at the University of California Berkeley, but has since grown to have an international community of developers and users. Some algorithms concerning packet routing are shown. Incar entertainment systems can be based on wireless sensors in order to obtain information from Internet, but routing protocols must be implemented in order to avoid bottleneck problems. Ant Colony algorithms are really useful in such cases, therefore they can be embedded into the sensors to perform such routing task.

Improving target localization accuracy of wireless visual sensor networks

This paper discusses the target localization problem of wireless visual sensor networks. Specifically, each node with a low-resolution camera extracts multiple feature points to represent the target at the sensor node level. A statistical method of merging the position information of different sensor nodes to select the most correlated feature point pair at the base station is presented. This method releases the influence of the accuracy of target extraction on the accuracy of target localization in universal coordinate system. Simulations show that, compared with other relative approach, our proposed method can generate more desirable target localization's accuracy, and it has a better trade-off between camera node usage and localization accuracy.