Redes Inalámbricas de Sensores. Aplicaciones

Transcripción

1 Redes Inalámbricas de Sensores. Aplicaciones MªÁngeles Serna Moreno Instituto de Investigación en Informática de Albacete (I 3 A) Departamento de Sistemas Informáticos, Universidad de Castilla La Mancha Jornadas Técnicas. Máster en Comunicaciones, Redes y Gestión de Contenidos Madrid, 22/10/12 Conference title 1

2 Contenidos Redes inalámbricas de sensores (WSNs) Aplicaciones WSN Procesamiento Colaborativo con WSN Resumen Jornadas Técnicas 2012, UNED 2

3 Contenidos Redes inalámbricas de sensores (WSNs) Aplicaciones WSN Procesamiento Colaborativo con WSN Resumen Jornadas Técnicas 2012, UNED 3

4 Redes Inalámbricas de Sensores Generalidades Conjunto de sensores capaces de captar información del entorno en el que han sido diseminados, procesarla y transmitirla inalámbricamente a un destinatario. Características principales: Escalabilidad Autoconfiguración Tolerancia a fallos Autonomía Jornadas Técnicas 2012, UNED 4

5 Redes Inalámbricas de Sensores Generalidades luz aceleración Sensores temperatura GPS presión humedad Computador Radio Procesador Memoria Batería Jornadas Técnicas 2012, UNED 5

6 Redes Inalámbricas de Sensores Generalidades Jornadas Técnicas 2012, UNED 6

7 Plataforma Hardware: Nodos Jornadas Técnicas 2012, UNED 7

8 Plataforma Hardware: P. Sensoras Jornadas Técnicas 2012, UNED 8

9 Contenidos Redes inalámbricas de sensores (WSNs) Aplicaciones WSN Procesamiento Colaborativo con WSN Resumen Jornadas Técnicas 2012, UNED 9

10 Aplicaciones WSN Control medioambiental y biodiversidad Edificios inteligentes Gestión de centros Agricultura y ganadería de precisión Medicina y asistencia sanitaria Logística Telemática Aplicaciones de rescate Jornadas Técnicas 2012, UNED 10

11 Aplicaciones WSN Great Duck Island Observe the breeding behavior of the Leach s Storm Petrel. Goal: Develop a reliable and predictable sensor kit for this class of applications Wireless sensor networks for habitat monitoring (2002) by A. Mainwaring, J. Polastre, R. Szewczyk, D. Culler Jornadas Técnicas 2012, UNED 11

12 Aplicaciones WSN ZebraNet Observe the behavior of zebras, wild horses, lions, etc Goal: Study the design tradeoffs in a mobile sensor network for this application class. Energy-Efficient Computing for Wildlife Tracking: Design Tradeoffs and Early Experiences with ZebraNet. (2002) P. Juang, H. Oki, Y. Wang, M. Martonosi, L. S. Peh, and D. Rubenstein. Jornadas Técnicas 2012, UNED 12

13 Aplicaciones WSN ExScal Deployment of more than 1000 nodes Goal: Address the challenges in scaling to very large networks. ExScal: Elements of an Extreme Scale Wireless Sensor Network (2005) by A. Arora, R. Ramnath, E. Ertin, P. Sinha, S. Bapat, V. Naik, H. Zhang Jornadas Técnicas 2012, UNED 13

14 Aplicaciones WSN CitySense Urban-scale wireless networking testbed. Goal: Supporting the development and evaluation of novel wireless systems that span an entire city. CitySense: An Urban-Scale Wireless Sensor Network and Testbed by R. Murty; G. Mainland; I. Rose; A. Chowdhury; A. Gosain; J. Bers; M. Welsh Jornadas Técnicas 2012, UNED 14

15 Aplicaciones WSN Alarm-Net, CodeBlue Hardware/Software architectures for smart healthcare. Goal: Explore the future of wireless sensor networks in medical applications. CodeBlue: An Ad Hoc Sensor Network Infrastructure for Emergency Medical Care (2004) by David Malan, Thaddeus Fulford-Jones, Matt Welsh, Steve Moulton Jornadas Técnicas 2012, UNED 15

16 Aplicaciones WSN The BP Experiment Preventive Maintenance on an Oil Tanker in the North Sea. Goal: test the use of sensor networks to support preventive maintenance BP Preventive Maintenance Tanker Project By Intel Research vert_manuf_prevmaint.htm Jornadas Técnicas 2012, UNED 16

17 Aplicaciones WSN WiseVine Aplicaciones desarrolladas en el I3A WiseVine IntellBuilding EcoSense EIDOS Jornadas Técnicas 2012, UNED 17

18 Aplicaciones WSN WiseVine Jornadas Técnicas 2012, UNED 18

19 Aplicaciones WSN WiseVine Uso de WSN para la optimización del viñedo de la región Objetivos Calidad del vino Estudio de parámetros WSN Conclusiones Integración de sistemas Conclusiones agrícolas. Jornadas Técnicas 2012, UNED 19

20 Aplicaciones WSN IntellBuilding Detección de problemas asociados a los edificios inteligentes: Automatización climática Distintas condiciones de trabajo en diferentes laboratorios del edificio edificio ecológico?? Instalación de red de sensores con el fin de monitorizar las condiciones climáticas del edificio Jornadas Técnicas 2012, UNED 20

21 Aplicaciones WSN IntellBuilding Conclusiones Aspectos relacionados con las condiciones climáticas del edificio Investigación en Tiempo de vida de la red protocolos MAC Pérdida de paquetes en la red Investigación en protocolos routing Utilización de la red como TestBed para otros proyectos. Jornadas Técnicas 2012, UNED 21

22 Aplicaciones WSN EcoSense Sistema Inteligente de Gestión de la Energía basado en Redes Inalámbricas de Sensores y Actuadores Diseñar e implantar un sistema de control Monitoriza el estado de todos los dispositivos que consumen energía Sistema dotado de actuadores Desconectar equipos o controlar su consumo WSN Actuadores Sistema Control Jornadas Técnicas 2012, UNED 22

23 Aplicaciones WSN EIDOS Equipamiento Destinado a la Orientación y Seguridad aplicada en la extinción de incendios forestales Jornadas Técnicas 2012, UNED 23

24 Motivación Las labores de extinción de incendios forestales se realizan bajo condiciones extremas Jornadas Técnicas 2012, UNED 24

25 Motivación Los retenes utilizan diversos medios para incrementar su eficacia y seguridad Ropa ignífuga Máscaras Extintores Radio Jornadas Técnicas 2012, UNED 25

26 Motivación Otra forma de incrementar su eficacia y seguridad es proporcionar al retén la información adecuada en un determinado instante Jornadas Técnicas 2012, UNED 26

27 Motivación Tipos de información que influyen en la eficacia y seguridad del retén Conocimiento del terreno Relieve Vegetación Puntos de interés Ríos y vías de evacuación Cortafuegos Carreteras Poblaciones Jornadas Técnicas 2012, UNED 27

28 Motivación Tipos de información que influyen en la eficacia y seguridad del retén Comportamiento del fuego en tiempo real Localización de focos Movimientos de los frentes de fuego Áreas quemadas Jornadas Técnicas 2012, UNED 28

29 Motivación Tipos de información que influyen en la eficacia y seguridad del retén Información estratégica Localizaciones de los bomberos Órdenes precisas Avisos de acorralamiento Vías de escape Jornadas Técnicas 2012, UNED 29

30 Objetivo Diseño y desarrollo de un sistema para proporcionar directamente a los retenes información crítica De forma autónoma En tiempo real Jornadas Técnicas 2012, UNED 30

31 Descripción del sistema Jornadas Técnicas 2012, UNED 31

32 Jornadas Técnicas 2012, UNED 32

33 Arquitectura del sistema Despliega la red Contribuye al proceso de localización Equipados con sensores Opcionalmente GPS Portan dispositivos móviles inalámbricos (PDA o UMPC) Reciben el resultado de los algoritmos de procesamiento colaborativo Jornadas Técnicas 2012, UNED 33

34 Objetivos técnicos Técnicas de localización para determinar la posición geográfica de los sensores o Algunos sensores están equipados con GPS o El UAV participa en el proceso de localización o La información de los nodos con GPS y el UAV es el punto de partida Jornadas Técnicas 2012, UNED 34

35 Objetivos técnicos Algoritmos distribuidos de procesamiento colaborativo para monitorizar el estado del incendio Jornadas Técnicas 2012, UNED 35

36 Herramienta de simulación 36 Simulador de incendios TOA Visualizador de área Aplicación EIDOS mote Núcleo WSN Motor de simulación BD Servidor ColdFusion CFML Representación del incendio Estado de la red / Localización Simulación de bombero Aplicación EIDOS Dispositivo Móvil Simulación Radio Simulación GPS / Brújula Flash Media Server Posición Orientación Tiempo Jornadas Técnicas 2012, UNED 36

37 Jornadas Técnicas 2012, UNED 37

38 Contenidos Redes inalámbricas de sensores (WSNs) Aplicaciones WSN Procesamiento Colaborativo con WSN Resumen Jornadas Técnicas 2012, UNED 38

39 Procesamiento Colaborativo con WSN 39 Monitorización de fenómenos físicos Desarrollo de modelos distribuidos para realizar un seguimiento 2D de fenómenos físicos en áreas al aire libre, empleando redes inalámbricas de sensores densas y desplegadas aleatoriamente Modelo basado en círculos Círculos de tamaño dinámico Jornadas Técnicas 2012, UNED 39

40 Procesamiento Colaborativo con WSN 40 Monitorización de fenómenos físicos Desarrollo de modelos distribuidos para realizar un seguimiento 2D de fenómenos físicos en áreas al aire libre, empleando redes inalámbricas de sensores densas y desplegadas aleatoriamente Modelo basado en círculos Círculos de tamaño dinámico Jornadas Técnicas 2012, UNED 40

41 Procesamiento Colaborativo con WSN 41 Monitorización de fenómenos físicos Desarrollo de modelos distribuidos para realizar un seguimiento 2D de fenómenos físicos en áreas al aire libre, empleando redes inalámbricas de sensores densas y desplegadas aleatoriamente Modelo basado en Envolvente Convexa Envolvente Convexa Jornadas Técnicas 2012, UNED 41

42 Procesamiento Colaborativo con WSN 42 Monitorización de fenómenos físicos Desarrollo de modelos distribuidos para realizar un seguimiento 2D de fenómenos físicos en áreas al aire libre, empleando redes inalámbricas de sensores densas y desplegadas aleatoriamente Modelo basado en Envolvente Convexa Multiples Envolventes Convexas Jornadas Técnicas 2012, UNED 42

43 Procesamiento Colaborativo con WSN 43 Monitorización de fenómenos físicos Desarrollo de modelos distribuidos para realizar un seguimiento 2D de fenómenos físicos en áreas al aire libre, empleando redes inalámbricas de sensores densas y desplegadas aleatoriamente Modelo basado en Envolvente Convexa Multiples Envolventes Convexas Jornadas Técnicas 2012, UNED 43

44 Procesamiento Colaborativo con WSN 44 Monitorización de fenómenos físicos Desarrollo de modelos distribuidos para realizar un seguimiento 2D de fenómenos físicos en áreas al aire libre, empleando redes inalámbricas de sensores densas y desplegadas aleatoriamente Modelo basado en Envolvente Convexa Multiples Envolventes Convexas Jornadas Técnicas 2012, UNED 44

45 Contenidos Redes inalámbricas de sensores (WSNs) Aplicaciones WSN Procesamiento Colaborativo con WSN Resumen Jornadas Técnicas 2012, UNED 45

46 Resumen Se ha explicado en qué consiste una red inalámbrica de sensores Se han detallado algunas aplicaciones de redes de sensores Se ha desarrollado la aplicación de lucha contra incendios forestales (EIDOS) Se han mostrado algunas técnicas de procesamiento colaborativo en redes de sensores Jornadas Técnicas 2012, UNED 46

47 Preguntas? MªÁngeles Serna Moreno Jornadas Técnicas. Máster en Comunicaciones, Redes y Gestión de Contenidos Madrid, 22/10/12 Conference title 47

48 Gracias! MªÁngeles Serna Moreno Jornadas Técnicas. Máster en Comunicaciones, Redes y Gestión de Contenidos Madrid, 22/10/12 Conference title 48