Monitorização e controlo em ambientes industriais através de rede de sensores sem fios

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Telecomunicações e Informática

Desenvolupament d'una xarxa de sensors i actuadors sense fils de propòsit industrial

Aquesta memòria de projecte final de carrera és un estudi i implementació bàsica de l’estat actual en quant a les tecnologies/protocols sense fils existents, en particular centrat en ZigBee sobre la plataforma CC2430 de Texas Instruments, per a una aplicació industrial amb una taxa de transferència de dades baixa, que no presenta un alt grau de complexitat, però que requereix gran versatilitat i fiabilitat.

Estudi d'aplicacions tecnològiques per a la detecció de senyals de trànsit

Es presenten dos mètodes de detecció de senyals de trànsit que tenen la funció de demostrar que, per mitjà de solucions tecnològiques, és possible fer més segura la circulació en carretera. Aquest projecte es limita a explicar de manera teòrica en què es fonamenta la tecnologia de radiofreqüència i la tecnologia de radiofreqüència amb identificador (RFID). Seguidament, s’expliquen les característiques de la tecnologia emprada per a desenvolupar-lo (ZigBee), i es mostra un dels possible codis que permet detectar un tag programat prèviament amb un senyal. Per acabar, es presenten diferents mètodes de detecció de formes a través d’imatges capturades a temps real.

Sistema contra incendis

Aquest projecte ha consistit en desenvolupar un sistema contra incendis utilitzant per tal efecte dues motes cou24, emissora, receptora i un ordenador. La mota emissora pren valors dels sensors de temperatura i bateria els envia a la mota receptora per monitoritzar-los, si la bateria baixa d'un límit preestablert enviarà una alarma de bateria baixa a la mota receptora, si la temperatura supera el límit de temperatura preestablert enviarà l'alarma d'incendi a la mota receptora. La mota receptora s'encarrega d'enviar els missatges que provenen de la mota emissora a l'ordenador on estigui connectada i també d'enviar els missatges que provenen de l'ordenador a la mota emissora.S'ha desenvolupat una aplicació amb Java amb la que es monitoritzen els valors dels sensors i les alarmes provinents de la mota emissora, també es poden modificar una sèrie de paràmetres com són: l'interval de temps amb el que es prenen valors dels sensors, interval de temps amb el que s'envien els valors i límit de temperatura amb el que la mota comprovarà l'alarma d'incendi així com, si fos el cas, enviar la confirmació d'alarma d'incendi.

Estudi de xarxes WPAN 802.15.4

Aquest projecte proposa l'estudi en profunditat de les característiques de les xarxes WPAN 802.15.4 i de les xarxes ZigBee.

Sistema de control ambiental flexible per a la indústria agroalimentària (SCAFIA)

El present treball està basat en el desenvolupament d¿un sistema que permeti fer una demostració pràctica i útil amb els materials que l¿àrea de sistemes encastats posa a la nostra disposició. De forma resumida es tracta de motes/nodes amb possibilitat de comunicació inhalàmbrica entre ells i un sistema operatiu TinyOS programable amb el llenguatge nesC.

Regulación automática mediante una red de sensores inalámbricos de la insolación en un espacio habitable para control de su temperatura

Prototipo de un sistema de automatización de apertura y cierre de una persiana motorizada que permita regular la insolación de un determinado espacio habitable y colaborar a la regulación de su temperatura.

Comprehensive evaluation of the IEEE 802.15.4 MAC layer performance with retransmissions

Supported by IEEE 802.15.4 standardization activities, embedded networks have been gaining popularity in recent years. The focus of this paper is to quantify the behavior of key networking metrics of IEEE 802.15.4 beacon-enabled nodes under typical operating conditions, with the inclusion of packet retransmissions. We corrected and extended previous analyses by scrutinizing the assumptions on which the prevalent Markovian modeling is generally based. By means of a comparative study, we singled out which of the assumptions impact each of the performance metrics (throughput, delay, power consumption, collision probability, and packet-discard probability). In particular, we showed that - unlike what is usually assumed - the probability that a node senses the channel busy is not constant for all the stages of the backoff procedure and that these differences have a noticeable impact on backoff delay, packet-discard probability, and power consumption. Similarly, we showed that - again contrary to common assumption - the probability of obtaining transmission access to the channel depends on the number of nodes that is simultaneously sensing it. We evidenced that ignoring this dependence has a significant impact on the calculated values of throughput and collision probability. Circumventing these and other assumptions, we rigorously characterize, through a semianalytical approach, the key metrics in a beacon-enabled IEEE 802.15.4 system with retransmissions.

Una Red de Sensores para las Smart Cities

El objetivo del trabajo fin de Master consiste en el estudio de redes de sensores inalámbricos para las Smart Cities. En particular, se implementa una red inalámbrica (tecnología ZIGBEE como protocolo de comunicación inalámbrica con micrófonos como sensores, para recolectar niveles de ruido. Hemos elegido el Arduino como plataforma de cálculo para controlar cada nodo, y XBee como módulos de comunicación inalámbrico. La red sensorial cuenta con tres nodos sensores que capturan el ruido y lo envían a un nodo receptor, que hace de estación central encargado de monitorizar los niveles de ruido. Dicho coordinador está conectado mediante USB a un PC, donde podemos comprobar las medidas recibidas por el XBee. Finalmente estos datos se muestran en una interfaz gráfica en el computador conectado al coordinador. De esta forma, puede monitorizarse el nivel de ruido de tres lugares diferentes en tiempo real.

Crear dispositivo para personas sordas (plataforma hardware Arduino)

El trabajo expuesto en la presente memoria tiene como objetivo la creación de un prototipo de avisos para gente sorda. El sistema se encargará de facilitar la interactuación entre una persona con problemas auditivos y los señales sonoros que pueden hallarse en una casa. El prototipo se ha desarrollado a partir de la plataforma hardware Arduino, un Smartphone con sistema operativo Android y la tecnología de comunicaciones inalámbricas Bluetooth y ZigBee.

Wireless Authentication and Authorization, case Wireless Access Control System

Lyhyen kantaman radiotekniikoiden hyödyntäminen mahdollistaa uudenlaisten paikallisten palveluiden käytön ja vanhojen palveluiden kehittämisen. Kulunvalvonta on päivittäisenä palveluna valittu työn esimerkkisovellukseksi. Useita tunnistus- ja valtuutustapoja tutkitaan, ja julkisen avaimen infrastruktuuri on esitellään tarkemmin. Langattomat tekniikat Bluetooth, Zigbee, RFID ja IrDA esitellän yleisellä tasolla langattomat tekniikat –luvussa. Bluetooth-tekniikan rakennetta, mukaan lukien sen tietoturva-arkkitehtuuria, tutkitaan tarkemmin. Bluetooth-tekniikkaa käytetään työssä suunnitellun langattoman kulunvalvontajärjestelmän tietojen siirtoon. Kannettava päätelaite toimii käyttäjän henkilökohtaisena luotettuna laitteena, jota voi käyttää avaimena. Käyttäjän tunnistaminen ja valtuuttaminen perustuu julkisen avaimen infrastruktuuriin. Ylläpidon allekirjoittamat varmenteet sisältävät käyttäjän julkisen avaimen lisäksi tietoa hänestä ja hänen oikeuksistaan. Käyttäjän tunnistaminen kulunvalvontapisteissä tehdään julkisen ja salaisen avaimen käyttöön perustuvalla haaste-vastaus-menetelmällä. Lyhyesti, järjestelmässä käytetään Bluetooth-päätelaitteita langattomina avaimina.

Langaton vääntömomentin mittausjärjestelmä

Diplomityössä suunnitellaan ja toteutetaan teollisuusympäristöön soveltuva langaton vääntömomentin mittausjärjestelmä. Langaton tiedonsiirto toteutetaan soveltaen Zigbee-radiotekniikkaan perustuvia XBee-moduuleja. Käyttökohteina sovellukselle ovat pyörivät akselit, joihin langallisen mittausjärjestelmän asentaminen on hankalaa tai mahdotonta. Työssä kuvataan järjestelmän toiminnallisuus, esitellään oleellisimmat järjestelmän rakenteeseen ja toimintaan liittyvät asiat, arvioidaan järjestelmän mittausepävarmuus sekä esitellään järjestelmällä saatuja mittaustuloksia. Lisäksi osaa mittaustuloksista verrataan referenssilaitteistolla saataviin tuloksiin.

Experimental evaluation of the performance of a wireless sensor network in agricultural environments

The aim of this study was to perform an experimental study to evaluate the proper operation distance between the nodes of a wireless sensor network available on the market for different agricultural crops (maize, physic nut, eucalyptus). The experimental data of the network performance offers to farmers and researchers information that might be useful to the sizing and project of the wireless sensor networks in similar situations to those studied. The evaluation showed that the separation of the nodes depends on the type of culture and it is a critical factor to ensure the feasibility of using WSN. In the configuration used, sending packets every 2 seconds, the battery life was about four days. Therefore, the autonomy may be increased with a longer interval of time between sending packets.

A Quasi-Omnidirectional Antenna for Modern Wireless Communication Gadgets

A compact, planar, wideband antenna designed by modifying the coplanar waveguide is presented in this letter. The proposed antenna finds a wide range of applications including advanced wireless systems (AWS), DCS-1800, DCS-1900/PCS/PHS, WiBro, BlueTooth/WLAN/WiBree/ZigBee, DMB, Global Star Satellite Phones, and digital cordless phones. Wide bandwidth > 75% centered at 2.50 GHz, quasi-omnidirectional radiation coverage along with moderate gain and efficiency are the salient features of the antenna. A prototype fabricated on a substrate with dielectric constant 4.4 and thickness 1.6 mm occupies an area of (31times 64) mm2. Details of antenna design and discussions on the effect of various antenna parameters on the radiation characteristics are presented.

Wireless Sensor Networks for Paddy Field Crop Monitoring Application in Kuttanad

The evolution of wireless sensor network technology has enabled us to develop advanced systems for real time monitoring. In the present scenario wireless sensor networks are increasingly being used for precision agriculture. The advantages of using wireless sensor networks in agriculture are distributed data collection and monitoring, monitor and control of climate, irrigation and nutrient supply. Hence decreasing the cost of production and increasing the efficiency of production.This paper describes the application of wireless sensor network for crop monitoring in the paddy fields of kuttand, a region of Kerala, the southern state of India.