[論文レビュー] Water Eminence Scrutinizing Scheme Based On Zigbee and Wireless Antenna Expertise - A Study

V. Karthikeyan, S. Geethanjali+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2014

Water Quality Monitoring Technologies参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、分散型センサーノードを用いて濁度および溶解酸素を測定し、Zigbeeおよびイーサーネット経由でデータをベースステーションに送信することで、リアルタイムの水質モニタリングを実現するZigbeeベースの無線センサーネットワーク（WSN）システムを提案する。このシステムは、遠隔地やアクセスが困難な場所への展開に適した、遠隔監視が可能で、低消費電力かつ二酸化炭素排出量ゼロの水質監視を実現し、データの可視化および分析機能を備えている。

ABSTRACT

Wireless Sensor Network is the essential structure of a water eminence monitoring by means of wireless sensor network technology To scrutinize water quality greater than different sites as a synchronized application an estimable system structural design constituted by spread sensor nodes and a base station is suggested The nodes and base stations are linked using WSN technology like Zigbee Base stations are related via Ethernet. Design and execution of a prototype using WSN technology are the exigent work. Data are identified by means of dissimilar sensors at the node plane to compute the parameters like turbidity and oxygen quantity is transmitted via WSN to the support station Information unruffled from the distant location is capable of displayed in diagram setup as well as it is able to be calculated using dissimilar replication tools at the supporting station. The recent methods have benefits such as null amount carbon emission low power utilization more stretchy to put together at distant locations.

研究の動機と目的

• 遠隔地やアクセスが困難な場所に適したスケーラブルで低消費電力の水質モニタリングシステムの開発を目的とする。
• 従来の水質モニタリング手法の限界を克服し、無線センサーネットワークを用いてリアルタイムで同期されたデータ収集を可能にする。
• Zigbeeなどのエネルギー効率の良い無線通信プロトコルを活用することで、二酸化炭素排出量とエネルギー消費量を低減する。
• 濁度および溶解酸素などの水質パラメータの遠隔可視化および分析を可能にする。

提案手法

• 複数の水質モニタリング地点に、濁度および溶解酸素センサーを搭載した分散型センサーノードを設置する。
• センサーノードと中央ベースステーション間の低消費電力で信頼性の高い通信を実現するため、Zigbeeプロトコルを用いる。
• イーサーネットを介してベースステーションをネットワークに接続し、データ送信およびリモートアクセスを可能にする。
• WSNアーキテクチャを用いて、ノードからベースステーションへのリアルタイムセンサーデータ送信を実施する。
• リモート監視および分析のため、ベースステーションにデータ可視化およびレプリケーションツールを実装する。
• 提案されたWSNベースの監視方式の実現可能性および性能を検証するため、プロトタイプシステムを設計する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、遠隔地におけるリアルタイム水質モニタリングに適した低消費電力でスケーラブルな無線センサーネットワークを設計できるか？
• RQ2 分散型水質モニタリング環境において、Zigbeeベースの通信の性能特性はどのようなものか？
• RQ3 濁度および溶解酸素のセンサーデータは、どの程度効果的にリアルタイムで収集・送信・可視化できるか？
• RQ4 従来のモニタリング手法と比較して、提案されたシステムは二酸化炭素排出量とエネルギー消費量をどの程度低減できるか？
• RQ5 複数の分散型センサーノードにまたがる信頼性の高い同期データ収集を、このシステムは実現できるか？

主な発見

• 提案されたZigbeeベースのWSNシステムは、複数の遠隔水質モニタリング地点からのリアルタイムで同期されたデータ収集を成功裏に実現した。
• システムは低消費電力であることが実証され、遠隔地や電力供給が不安定な場所への長期的な展開に適していることが示された。
• 有線インfraの不在と低エネルギー無線通信の採用により、二酸化炭素排出量が最小限に抑えられた。
• ベースステーションに図解的表現およびレプリケーションツールを導入することで、遠隔地でのデータ可視化が実現された。
• プロトタイプシステムは、信頼性の高いデータ送信および監視機能を有することから、実用展開に適していることが実証された。
• 無線アンテナの専門知識の統合により、WSN構成における信号安定性および通信範囲が向上した。