Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose Luis Pagotto.pdf: 3218175 bytes, checksum: df0421d433f5d82aa4e7bdac351f769a (MD5) Previous issue date: 2013-12-18 / The signal propagation between nodes of a network of wireless sensors in an industrial environment can suffer interference from the environment. In this context, the present work shows a study to define an algorithm that is able to adapt the behavior of a wireless sensor network operating within an industrial environment. This study was conducted in environments with specific characteristics, and the results led to the development of an algorithm to adapt communication according to the variability of the environment. A possible benefit of this algorithm is the increase of the reliability of communication in such environments. / A propaga??o do sinal entre os n?s de uma rede de sensores sem fio em um ambiente industrial pode sofrer interfer?ncias do meio. Nesse contexto, este trabalho apresenta um estudo realizado para definir um algoritmo que seja capaz de adequar o comportamento de uma rede de sensores sem fio operando dentro de um ambiente industrial. Este estudo foi realizado em ambientes com caracter?sticas espec?ficas, sendo que os resultados permitiram o desenvolvimento de um algoritmo para adequa??o da comunica??o ? variabilidade do ambiente. Um poss?vel benef?cio advindo deste algoritmo consiste em um aumento da confiabilidade da comunica??o em rela??o ao ambiente.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUIZ RODOLFO BARRETO DA SILVA.pdf: 1309393 bytes, checksum: c820374f746f8a21bb89acd6347d0907 (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / This work discusses the development of a method for estimating the distance of sensor nodes in Wireless Sensor Networks (WSN) in indoor environments, considering the need for adaptation of the method due to the presence of random factors that may influence the estimation of such distances. The estimation method presented is based on a signal strength indicator, RSSI (Received Signal Strength Indicator). / Este trabalho aborda a elabora??o de um m?todo para a estimativa de dist?ncia de n?s sensores em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em ambientes internos fechados, considerando necessidade de adapta??o do m?todo devido ? presen?a de fatores aleat?rios que podem influenciar a estimativa dessas dist?ncias. O m?todo de estimativa apresentado ? baseado em um indicador de intensidade de sinal, o RSSI (Received Sinal Strength Indicator).

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cilene Renata Real.pdf: 2194008 bytes, checksum: 1cc615475d891ef3e2695f71044b36dd (MD5) Previous issue date: 2015-06-25 / Scientific work that shows the signal strength behavior in a Wireless Sensor Network (WSN) in the industrial environment. This dissertation aims to perform collections of Radio Signal Strength Indicator (RSSI), to suggest a method to analyze the signal behavior and to subsidize criteria for decision making, when the signal presents significant instability. The expected benefit is the characterization of this environment, allowing knowledge about the behavior of this type of network, which today, although necessary, is still limited, thus contributing to the development of reliable applications that use this type of network. The results of the signal strength measurements have been analyzed for their stability. / Trabalho cient?fico que demonstra o comportamento da intensidade do sinal em uma Rede de Sensores sem Fio (RSSF) no ambiente industrial. A presente disserta??o tem como objetivo, realizar coletas de Radio Signal Strength Indicator (RSSI), sugerir um m?todo para analisar o comportamento do sinal e subsidiar crit?rios para a tomada de decis?o, quando o sinal apresentar uma instabilidade significativa. O benef?cio esperado ? a caracteriza??o desse ambiente, permitindo o conhecimento sobre o comportamento desse tipo de rede, que, hoje, apesar de necess?rio, ainda ? limitado, contribuindo, assim, para o desenvolvimento de aplica??es confi?veis que utilizem esse tipo de rede. Os resultados das medidas de intensidade de sinal foram analisados quanto ? sua estabilidade.

We introduce in this Thesis several particle filter (PF) solutions to the problem of collaborative emitter tracking. In the studied scenario, multiple agents with sensing, processing and communication capabilities passively collect received-signal-strength (RSS) measurements of the same signal originating from a non-cooperative emitter and collaborate to estimate its hidden state. Assuming unknown sensor noise variances, we derive an exact decentralized implementation of the optimal centralized PF solution for this problem in a fully connected network. Next, assuming local internode communication only, we derive two fully distributed consensus-based solutions to the problem using respectively average consensus iterations and a novel ordered minimum consensus approach which allow us to reproduce the exact centralized solution in a finite number of consensus iterations. In the sequel, to reduce the communication cost, we derive a suboptimal tracker which employs suitable parametric approximations to summarize messages that are broadcast over the network. Moreover, to further reduce communication and processing requirements, we introduce a non-iterative tracker based on random information dissemination which is suited for online applications. We derive the proposed random exchange diffusion PF (ReDif-PF) assuming both that observation model parameters are perfectly known and that the emitter is always present. We extend then the ReDif-PF tracker to operate in scenarios with unknown sensor noise variances and propose the Rao-Blackwellized (RB) ReDif-PF. Finally, we introduce the random exchange diffusion Bernoulli filter (RndEx-BF) which enables the network of collaborative RSS sensors to jointly detect and track the emitter within the surveillance space.

Este trabalho de pesquisa propõe um Método de Gerenciamento de Energia para Nós de Redes de Sensores sem Fio denominado MGERSF. Diante deste contexto, concebeu-se o MGERSF, como uma possível solução para algumas dificuldades existentes e inerentes ao gerenciamento de energia em redes de sensores sem fio. Durante o desenvolvimento desta pesquisa, verificou-se que a aplicação do MGERSF não se tratava apenas de um conjunto de boas práticas, mas sim de um método definido e caracterizado em sete passos por um conjunto de aplicações de conceitos técnicos e/ou científicos. A verificação da aplicação do método proposto foi realizada por meio de um estudo de caso. Ela envolveu a implementação, sem completeza, de três experimentos que possibilitaram a aquisição de dados de alguns sensores. Neles, aplicou-se, paulatinamente, o método MGERSF. Os resultados obtidos, a partir da realização destes experimentos, se mostraram satisfatórios.

A aplicação de defensivos químicos em áreas agrícolas é de primordial importância para o rendimento de lavouras. O uso de aeronaves é cada vez mais comum em tal tarefa, principalmente pelo fato de aumentar a agilidade na operação. Entretanto, características climáticas, como intensidade e orientação do vento, podem causar prejuízo aos produtores (e.g. aplicação sobreposta dos defensivos e multas por aplicação de defensivos na borda exterior da lavoura). Essa lacuna motivou este trabalho de mestrado, que tem por objetivo avaliar um sistema integrado de veículos aéreos não tripulados (VANTs) e redes de sensores sem fio (RSSFs) para aumentar a eficiência da aplicação de defensivos químicos em campos agrícolas. Um VANT é utilizado para percorrer o campo enquanto aplica defensivos químicos. Uma RSSF com nós capazes de sensoriar a concentração de defensivos químicos é instalada no solo do campo. Os nós da RSSF e o VANT são equipados com módulos de rádio, possibilitando a troca de informação entre eles. Desse modo, o VANT consegue obter a distribuição de defensivos químicos aplicados no campo, podendo então tomar decisões para aumentar a eficiência da aplicação. Para análise desse sistema, dois experimentos foram realizados utilizando o simulador OMNeT++ e o framework MiXiM. Em um primeiro experimento é comparada a eficiência do sistema proposto com o sistema tradicional de pulverização agrícola, mostrando que é possível aumentar, em média, 16% a quantidade de defensivos químicos aplicados dentro do campo agrícola. E, em alguns casos, é possível obter um aumento de até 118,25%. No segundo experimento são analisados cinco diferentes protocolos de comunicação, mostrando que é possível otimizar o uso da bateria nos nós sensores sem fio em até 10 vezes, sem diminuir a eficiência do sistema / The use of chemical defensives in crop fields is important for the agricultural production. Often airplanes are used for spraying these products, because it adds agility in such task. But climatic characteristics, such as wind speed, may cause loss to farmers (e.g. superimposed application and fines for environment contamination). This text details an integrated system of unmanned aerial vehicle (UAV) and wireless sensor network (WSN) with the purpose of letting the aerial spraying process more precise. An UAV is used to spray chemicals in the crop field. A WSN composed of sensor nodes capable of sensoring quantities of chemical defensives is installed in the crop. Both UAV and sensor nodes are equipped with radio modules, this way they can communicate each other. Thus, the UAV may obtain the information of where the chemicals are being applied, then the UAV may take some action to performs a better spraying. This system were developed in the simulator OMNET++ using the framework MiXiM and two experiments were executed. In the first experiment the objective is to compare the efficiency of this system with the tradicional system, without the WSN. Results shown that the proposed system can improve the spraying process in 16% on average, and 118.25% on some cases. In the second experiment, five different WSN protocols were evaluated in means of battery usage of the sensor nodes. Results shown that its possible to reduce the battery usage in 10 times without intervene in the system efficiency

Orientador: Guiou Kobayashi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-gradução em Engenharia da Informação.

Orientador: Alexandro José Baldassin / Coorientador: Alex Roschildt Pinto / Banca: Juliana Freitag Borin / Banca: Ivan Rizzo Guilherme / Resumo: Redes de sensores sem fios possibilitam o monitoramento dos mais diversos fenômenos e processos, além de abrir caminho para a criação de uma nova geração de dispositivos inteligentes, dinâmicos e interconectados. A diversidade das aplicações as quais se destinam estes sistemas, no entanto, impõe uma série de restrições de projeto, o que favorece iniciativas de desenvolvimento orientadas à aplicação. Embora esta abordagem leve à criação de soluções eficazes para aplicações específicas, estabelece um padrão de desenvolvimento restrito e desconsidera possibilidades de otimização mais abrangentes. Atualmente existem iniciativas de padronização bastante ativas para esta categoria de sistemas, como é o caso do IEEE 802.15.4, no entanto ainda restam questões não resolvidas, comuns à maioria das redes de sensores sem fios, como é o caso da instabilidade inerente aos links de rádio de baixa potência. Este trabalho tem como objetivo utilizar mecanismos disponibilizados por padrões bem estabelecidos como o IEEE 802.15.4 para mitigar os problemas de instabilidade relacionados aos links de comunicação nas redes de sensores sem fios, criando uma plataforma de desenvolvimento robusta e versátil, alinhada com os esforços de padronização que se encontram em andamento. Este trabalho apresenta uma proposta para a arquitetura de nodos de sensores sem fios, a qual busca complementar o modelo genérico comumente utilizado, através da adição de suporte à diversidade de interfaces... / Abstract: Wireless Sensor Networks enable the monitoring of various process and fenomena, also leading the way to the creation of a new generation of smart, dynamic and interconected devices. The great diversity of applications to which these systems are intended for, however, put several constraints on it's projects, motivating the use of application oriented solutions. Although this approach might lead to effective solutions for targeted applications, it also ignores wider optimization possibilities. Currently there are some very active ongoing standardization efforts related to low-power wireless sensor networks, like the IEEE 802.15.4 standard, however there are still unresolved issues, common to the vast majority of these systems like, for example, the inherent unstability of low power wireless comunication links. This paper's main goal is to provide solutions to mitigate link stability issues related to most of the common wireless sensor network's radio communication systems. By utilizing mechanisms provided by well established standards, like IEEE 802.15.4, a robust and flexible development platform, aligned with the ongoing standardization processes, will be created. This paper proposes a wireless sensor node architecture that intends to complement most common generic models by adding suport to interface diversity. It also proposes an amendment to IEEE 802.15.4 MAC layer, by adding the capabilities needed to handle interface diversity specifics. In order to ... / Mestre

As camadas de enlace empregadas em redes sem fio de baixo custo e desempenho limitado, como as redes de sensores sem fio, são implementadas segundo o padrão IEEE 802.15.4. Prever o desempenho deste padrão é importante para analisar a viabilidade e o desempenho esperado de projetos envolvendo esse tipo de rede. Constatou-se que trabalhos anteriores com esse objetivo são incompletos no tocante às métricas aferidas e tem foco no cálculo de probabilidades, o que não faz parte da especificação do padrão. Assim, o objetivo deste trabalho foi projetar e implementar um modelo comportamental do padrão IEEE 802.15.4, cujos parâmetros possam ser facilmente alterados e que seja capaz de aferir as principais métricas de uma rede: vazão, taxa de entrega, atraso e gasto de energia. Os objetivos foram cumpridos com a validação do modelo perante simulação com o NS2. Além disso, o modelo foi utilizado para estudar a variação dos parâmetros aMaxFrameRetries, macMaxCSMABackos, initialCW e aUnitBackoPeriod do padrão IEEE 802.15.4, para estudar cenários em que os nós possuem tráfego assimétrico e cenários com diferentes relações de tamanho e taxa de chegada de pacotes, mantendo a taxa de bits constante. / Low cost and performance constrained wireless networks, such as wireless sensor networks, employ IEEE 802.15.4 standard as its MAC layer. Foreseeing this standard\'s performance is essential to analyze the feasibility and expected metrics results of these networks projects. It was observed that previous works with that aim are both incomplete regarding metrics of interest and focus on probability calculation, which is not part of the standard specication. Thus, the objective of this work is to project and implement a behavioral IEEE 802.15.4 standard model, which parameters may be easily set and that covers the main metrics of interest: throughput, delivery rate, delay and energy. The objectives were achieved, with model validation against NS2 simulations. Furthermore, the model was employed to analyze the performance variation caused by the parameters aMaxFrameRetries, macMaxCSMABackos, initialCW and aUnitBackoPeriod from the IEEE 802.15.4 standard and also scenarios with asymmetric trac conditions and packet size and arrival rate variations, maintaining a constant bitrate.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-12-20T10:44:59Z No. of bitstreams: 1 TES_FAUZI_DE_MORAES_SHUBEITA_COMPLETO.pdf: 3081759 bytes, checksum: e0df3188cf06a6ad0882da6e523d5941 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T10:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_FAUZI_DE_MORAES_SHUBEITA_COMPLETO.pdf: 3081759 bytes, checksum: e0df3188cf06a6ad0882da6e523d5941 (MD5) Previous issue date: 2016-08-23 / Digesters are devices capable of converting organic waste into biogas and biofertilizer through an Anaerobic Digestion (AD) process. The conceptual simplicity of the equipment hidden the high complexity of chemical and physical processes of AD. This complexity is revealed by the amount of environmental variables that should be monitored to ensure the process efficiency. The primary variables that affect the DA process are temperature, pressure, resulting gas measurement, resulting acids, hydrogen potential (pH) and composition of organic matter. The digesters may be used in urban and rural areas, depending on the type of organic waste. In both places, it is difficult to monitor and control the digesters and therefore compromising their efficiency, which is historically identified as a failure element in projects that have tried to deploy these devices in large scale. In an interdisciplinary way and focusing on the digesters efficiency, we carried out experiments with collection and analysis of biogas and organic waste samples that allowed exploring the microbiological life of a real AD system. This exploration enables us to map the bacteria present in the organic waste, which were classified and grouped according to the four stages of AD (Hydrolysis, Acidogenesis, Acetogenesis, and Methanogenesis). From this analysis, it was possible to develop a mathematical model and software to simulate the behavior of an AD system and a hierarchical control and monitoring model based on a Wireless Sensor Network (WSN). The results of the simulations made it possible to understand and evaluate the behavior of a DA system, especially in temperature control, highlighting how the monitoring and control are essential to production of biogas and biofertilizers. / Biodigestores s?o equipamentos que t?m a capacidade de converter res?duos org?nicos, atrav?s da Digest?o Anaer?bica (DA), em biog?s e biofertilizante. A simplicidade conceitual do equipamento oculta grande complexidade dos processos qu?micos e f?sicos da DA. Esta complexidade se revela na quantidade de vari?veis do meio que devem ser monitoradas para garantir melhor efici?ncia do processo. As principais vari?veis que afetam o processo de DA s?o temperatura, press?o, mensura??o de gases resultantes, ?cidos resultantes, potencial Hidrogeni?nico (pH) e composi??o da mat?ria org?nica. Os biodigestores podem ser utilizados em ?reas urbanas e rurais, dependendo do tipo de res?duo org?nico. Em ambos os locais pode haver dificuldade em monitorar e controlar os biodigestores e por consequ?ncia comprometer a sua efici?ncia, o que historicamente ? apontado como um elemento de fracasso nos projetos que tentaram implantar estes equipamentos em grande escala. De forma interdisciplinar e com foco na efici?ncia dos biodigestores, foram desenvolvidos experimentos com coleta e an?lise de biog?s e amostras de dejetos que permitiram explorar a microbiologia de um sistema real de DA. Esta explora??o permitiu mapear as bact?rias presentes no dejeto, que foram classificadas e agrupadas conforme as quatro fases da DA (Hidr?lise, Acidog?nese, Acetog?nese e Metanog?nese). A partir desta an?lise foi poss?vel desenvolver um modelo matem?tico e um software para simular o comportamento de um sistema de DA e tamb?m um modelo hier?rquico de monitoramento, controle e atua??o baseado em uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF). Os resultados das simula??es possibilitaram compreender e avaliar o comportamento de um sistema de DA, em especial no controle de temperatura, destacando o quanto o monitoramento e controle s?o essenciais a produ??o de biog?s e biofertilizante.