Μέθοδοι Παρακολούθησης Της Κατανάλωσης Ενέργειας Σε Δίκτυα Αισθητήρων

Abstract

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η μελέτη της πιο σημαντικής παραμέτρου στο σχεδιασμό των ασύρματων δικτύων αισθητήρων, της ενεργειακής κατανάλωσης, παρουσιάζοντας μεθόδους παρακολούθησης ή εκτίμησης αυτής μέσω διατάξεων υλικού ή λογισμικού, καθώς και η αναφορά σε απλούς και εμφανείς τρόπους για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας των κόμβων ενός δικτύου.Αρχικά, έγινε μια εισαγωγική παρουσίαση των ασύρματων δικτύων αισθητήρων, των αρχών σχεδιασμού που τα διέπουν, καθώς και αναφορές σε εφαρμογές αυτών στη σύγχρονη εποχή. Στη συνέχεια, παρουσιάσθηκαν τα αποτελέσματα διαφόρων μελέτων πάνω στο πρόβλημα της ενεργειακής κατανάλωσης και του υπολογισμού της.Έπειτα, έγινε μια σύντομη αναφορά στο υλικό που χρησιμοποιείται σήμερα για τη σχεδίαση ενός δικτύου αισθητήρων και στα τεχνικά χαρακτηριστικά των πλατφόρμων και των προτοκόλλων επικοινωνίας. Εκτενέστερα παρουσιάσθηκε η πλατφόρμα Tmote Sky της Moteiv, την οποία και χρησιμοποιήσαμε. Έπειτα, παρουσιάσθηκε το λογισμικό στο οποίο στηρίζεται η πλατφόρμα αυτή, το οποίο περιλαμβάνει το λειτουργικό σύστημα TinyOS και τη γλώσσα προγραμματισμού NesC. Ύστερα, αναφερθήκαμε και στον προσομοιωτή του TinyOS, τον TOSSIM, αλλά και στις επεκτάσεις PowerTOSSIM και PowerTOSSIM-z του TOSSIM και του TOSSIM-2.x αντίστοιχα, για την ενεργειακή παρακολούθηση.Ακολουθεί η ανάλυση μεθόδων μέτρησης ή εκτίμησης της ενεργειακής κατανάλωσης που χρησιμοποιήθηκαν. Αυτές περιλαμβάνουν μεθόδους μέτρησης μέσω υλικού, όπου σχεδιάσθηκαν ηλεκτρονικά κύκλωματα για τη μέτρηση της κατανάλωσης του mote σε πραγματικό χρόνο, την εκτιμητική μέθοδο μέσω λογισμικού με τη χρήση του PowerTOSSIM-z, ενός μοντέλου κατανάλωσης για το υλικό και προγραμμάτων Matlab, και τη θεωρητική μέθοδο, όπου χρησιμοποιούνται δεδομένα από τις προηγούμενες μεθόδους για το θεωρητικό υπολογισμό της κατανάλωσης. Επίσης, αναφέρονται οι εφαρμογές για τις οποίες πάρθηκαν μετρήσεις με τις παραπάνω μεθόδους. Τέλος, έγινε αναλυτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων, όπου παρατηρείται η μεταβολή στην ενεργειακή κατανάλωση του mote ύστερα από τη χρήση των διαδικασιών της διαχείρισης του RF και της onboard επεξεργασίας των δεδομένων και στο τέλος εξετάζεται η σύγκλιση των μεθόδων για δίαφορες εφαρμογές που χρησιμοποιήθηκαν.