Συνεργατική, Κατανεμημένη Παρακολούθηση Αποκεντρωμένων Τεχνολογιών Νερού

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Συνεργατική, Κατανεμημένη Παρακολούθηση Αποκεντρωμένων Τεχνολογιών Νερού"

Άνθεια Τοκατλίδης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

Επίκουρη Καθηγήτρια ΔΠΘ Συνεργαζόμενο Μέλος ΔΕΠ,

1 Συνεργατική, Κατανεμημένη Παρακολούθηση Αποκεντρωμένων Τεχνολογιών Νερού Ελευθερία Κατσίρη, Επίκουρη Καθηγήτρια ΔΠΘ Συνεργαζόμενο Μέλος ΔΕΠ, ΙΠΣΥ, Ε.Κ. ΑΘΗΝΑ Υδρόπολη Θαλής 2015 Ημερίδα Προγράμματος, Ρόδος,

Στόχος Η ανάπτυξη Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων (WSN) που να είναι «κομμένο και ραμμένο» για την παρακολούθηση ΑΤΝ Πρόκειται για μικροσκοπικούς υπολογιστές πολύ χαμηλού κόστους με ενσωματωμένους μικρο

2 Στόχος Η ανάπτυξη Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων (WSN) που να είναι «κομμένο και ραμμένο» για την παρακολούθηση ΑΤΝ Πρόκειται για μικροσκοπικούς υπολογιστές πολύ χαμηλού κόστους με ενσωματωμένους μικρο αισθητήρες και δυνατότητα ασύρματης επικοινωνίας μεταξύ τους και με server Διαρκής υπολογισμός σε πραγματικό χρόνο πολύπλοκων καταστάσεων (π.χ. διαρροή ) και προσαρμογή με λήψη τοπικών αποφάσεων (π.χ. ειδοποίηση) Αυτόνομη λειτουργία χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση ακόμα και σε δύσκολες συνθήκες Μικρή διάρκεια ζωής μπαταρίας! Συνεργατική, κατανεμημένη λειτουργία χωρίς κεντρικό έλεγχο! Αν κάποιος κόμβος «πεθάνει» αναλαμβανει κάποιος άλλος. Τεχνολογία Arduino! Ηράκλειο 22/5/2015 Ημερίδα παρουσίασης προγράμματος 2

3 Στόχος Η ανάπτυξη Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων (WSN) που να είναι «κομμένο και ραμμένο» για την παρακολούθηση ΑΤΝ Πρόκειται για μικροσκοπικούς υπολογιστές πολύ χαμηλού κόστους, με ενσωματωμένους μικρο αισθητήρες και δυνατότητα ασύρματης επικοινωνίας. Δυστυχώς έχουν μπαταρίες με πολύ μικρό χρόνο ζωής! Να έχει την απαραίτητη λειτουργικότητα ως προς το υλικό (αισθητήρες, ενεργοποιητές) και το λογισμικό (εφαρμογές, βιβλιοθήκες). Να μπορεί να προγραμματιστεί εύκολα από μη-έμπειρους χρήστες έτσι ώστε να καλύπτει πολλές εφαρμογές ATN Να έχει διαδραστικότητα, δηλαδή να μπορεί να εκτελέσει ενέργειες, όχι μόνο να συλλέξει πληροφορίες Να είναι ευέλικτο, να μπορεί να εγκατασταθεί εύκολα, και να λειτουργεί αυτόνομα χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση ακόμα και σε δύσκολες συνθήκες. Να είναι ενεργειακά αποδοτικό και να μπορεί να «αυτό - αναρρώνει» Να μπορεί να λειτουργεί συνεργατικά, χωρίς κεντρικό έλεγχο Ηράκλειο 4/9/2015 Ημερίδα παρουσίασης προγράμματος 3

Λειτουργικότητα WSN για ATN Χρήσεις γκρι νερού : άρδευση, καζανάκι, πλυντήριο Διαρκής

ενεργειακής κατανάλωσης ΑΤΝ Δυνατότητα απομακρυσμένης ενεργοποίησης ηλεκτροβανών,

Διαρκής υπολογισμός βέλτιστης στιγμής και διάρκειας άρδευσης (έξυπνη άρδευση) Διαρκής

4 Λειτουργικότητα WSN για ATN Χρήσεις γκρι νερού : άρδευση, καζανάκι, πλυντήριο Διαρκής υπολογισμός και έλεγχος ποσότητας και ποιότητας νερού, ποιότητας εδάφους και ενεργειακής κατανάλωσης ΑΤΝ Δυνατότητα απομακρυσμένης ενεργοποίησης ηλεκτροβανών, αεριστών, μικρο-αντλιών κλπ Αυτόματη αναγνώριση διαρροών, διαρρηγμάτων, σφαλμάτων Διαρκής υπολογισμός βέλτιστης στιγμής και διάρκειας άρδευσης (έξυπνη άρδευση) Διαρκής υπολογισμός βέλτιστης στιγμής συντήρησης ΑΤΝ/WSN Ηράκλειο 4/9/2015 Ημερίδα παρουσίασης προγράμματος 4

5 Προγραμματισμός Σεναρίων Χρήσης UC_1: Καταγραφή πραγματικών καταναλώσεων Στατιστική ανάλυση (analytics) UC_2: Διαχείριση δεξαμενής επεξεργασμένου γκρι νερού/ομβρίων Το νερό με το που επεξεργάζεται προστίθεται κατευθείαν στη δεξαμενή Θα πρέπει να υπάρχει πάντα ικανή ποσότητα νερού, ικανοποιητικής ποιότητας για ένα ελάχιστο αριθμό χρήσεων Εαν η ποσότητα ή η ποιότητα πέσει κάτω από ένα προκαθορισμένο κατώφλι, να προστεθεί πόσιμο νερό μέχρι να αποκατασταθεί η ποιότητα και η ποσότητα Εαν αναγνωριστεί σφάλμα, διακοπή λειτουργίας και ειδοποίηση UC_3: Ισοζύγιο νερού πραγματικού χρόνου Υπολογισμός ημερήσιου ισοζυγίου πραγματικού χρόνου.

6 Πιλοτικό Σύστημα Ηράκλειο 4/9/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 6

7 Πιλοτικό Σύστημα με αντλία Ηράκλειο 4/9/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 7

9 Γνωσιακό μοντέλο Υψηλού Επιπέδου γνωστικά κατηγορούμενα/alerts Ποιότητα εδάφους < κατώφλι -> garden_needs_irrigation Ποιότητα νερού < κατώφλι -> Tank_needs_adding_potable_water [ημ/νια συντήρησης - τώρα]< -10 ημέρες ->Node_needs_maintenance Υψηλού Επιπέδου γνωστικά κατηγορούμενα /Analytics Ένταση ρεύματος -> ηλεκτρική κατανάλωση (P=IxV) Στάθμη -> όγκος νερού δεξαμενής (εμβαδό βάσης x ύψος) Αγωγιμότητα, ph,θερμοκρασία -> ποιότητα νερού Θερμοκρασία, υγρασία εδάφους -> ποιότητα εδάφους παροχές, όγκο νερού δεξαμενής -> ισοζύγιο νερού Χαμηλού επιπέδου γνωστικά κατηγορούμενα/ observations αγωγιμότητα, Ph, θερμοκρασία Θερμοκρασία εδάφους, υγρασία εδάφους τώρα, θέση Ηράκλειο 22/5/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 9

10 Ενέργειες Ενεργοποίηση (Reaction) garden_needs_irrigation -> άνοιξε την ηλεκτροβάνα άρδευσης Tank_needs_adding_potable_water -> άνοιξε την ηλεκτροβάνα πόσιμου Node_needs_maintenance -> σχεδίασε διακοπή συστήματος και συντήρηση Τόσο τα Analytics όσο και τα Alerts μπορούν να είναι είτε πολύπλοκα ή και χαμηλού επιπέδου Π.χ. Αγωγιμότητα νερου < κατώφλι - >Tank_needs_adding_potable_water Τα υψηλού επιπέδου analytics είναι πιο κοντά στο νοητικό μοντέλο του χρήστη (π.χ. Ποιότητα νερού, σε σχέση με αγωγιμότητα) Ηράκλειο 22/5/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 10

11 Ρόλοι κόμβων WSN Ταξονομία ασύρματου δικτύου αισθητήτων Παραγωγός, Καταναλωτής, Υπολογιστής Είδη κόμβων WSN Κόμβοι αισθητήρων -> παράγουν χαμηλού επιπέδου κατηγορούμενα Κόμβοι ενεργοποιητών - > εκτελούν ενέργειες Server/gateway -> απεικονίζει Τοπολογία Κεντρική τοπολογία Κόμβος αισθητήρων -> Server (Ρόλο Υπολογιστή) Server -> Υπολογίζει Analytics, Alerts Server -> Στέλνει Alerts -> Κόμβος ενεργοποιητών Κατανεμημένη τοπολογία Κόμβος αισθητήρων -> Κόμβος ενεργοποιητή Κόμβος αισθητήρων -> Ρόλο Υπολογιστή -> Κόμβος ενεργοποιητη Η κατανεμημένη τοπολογία σώζει μπαταρία! Ηράκλειο 22/5/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 11

12 Προγραμματισμός WSN μέσω Οντολογίας Ηράκλειο 4/9/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 12

13 Ταξονομία : Κόμβοι WSN Διαχείρισης Δεξαμενής Ηράκλειο 22/5/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 13

14 Ηράκλειο 22/5/2015 Ενημερωτική Ημερίδα παρουσίασης του προγράμματος 14

16 Ηράκλειο 4/9/2015 Ενημερωτική ημερίδα παρουσίασης προγράμματος 16

Σχετικά έγγραφα

Η ΠΡΟΤΑΣΗ SMART PINEIOS

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗ ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΕΞΥΠΝΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΝΕΡΟΥ: ΜΙΑ ΣΥΝΤΟΜΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Η ΠΡΟΤΑΣΗ SMART PINEIOS Δρ. Φίλιππος Σοφός Επιστημονικός Συνεργάτης Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών Παν. Θεσσαλίας Βοηθ.