Uma rede de sensores sem fio multicamada, multimodal para monitoração ambiental

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T18:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carlos_eduardo_rodrigues_lopes.pdf: 5598988 bytes, checksum: 8db912c128a2ffce122668c7c163bead (MD5) Previous issue date: 9A evolução da tecnologia das Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) em anos recentes permitiu o desenvolvimento de novas plataformas de nós sensores empregando as mais diversas modalidades de sensoriamento, em especial o sensoriamento visual com câmeras de vídeo. A pluralidade de dispositivos culminou com a criação de RSSFs que possuem elementos de rede heterogêneos organizados em camadas e com diferentes unidades sensoras. Estas redes, denominadas Redes de Sensores Sem Fio Multicamada, Multimodal (RSSF M2), são do interesse deste trabalho que tem por objetivos projetar, modelar, implementar e verificar o comportamento de uma RSSF M2 para a monitoração ambiental. A rede de sensores desenvolvida emprega três perfis de nós sensores distribuídos em um hierarquia de camadas e utilizando duas modalidades de sensoriamento: radiação infravermelha e informação visual. Uma aplicação de monitoração ambiental utilizando rastreamento visual é definida como prova de conceitos da RSSF M2. No projeto e modelagem da rede são considerados aspectos como o uso inteligente de recursos e dos serviços de sensoriamento, processamento e disseminação da informação. Resultados obtidos em um ambiente de simulação indicam a abordagem multicamada, multimodal pelo menos 2,2 vezes mais econômica no consumo energético quando comparada a uma abordagem multicamada utilizando uma única modalidade de sensoriamento e pelos 11 vezes mais econômica quando comparada a uma abordagem que emprega sensores homogêneos. Esta economia no entanto, não representa uma redução na qualidade do sensoriamento da RSSF M2. Um protótipo utilizando componentes, sensores e plataformas de sensoriamento disponíveis comercialmente foi também desenvolvido e demostra a viabilidade da aplicação da tecnologia.The evolution ofWSN technology observed over the last years, allowed the development of new sensor node platforms employing the most different sensing modalities, specially visual sensing with video cameras. This new sort of devices culminated with WSNs that use heterogeneous elements organized into node tiers with different sensing units. These nets, called Multitier, Multimodal Wireless Sensor Networks (WSN M2), are the object of study of this work. Dissertation objectives include the design, modeling, implementation and behavior analysis of a WSN M2 for environmental monitoring. The proposed network employs three sensor node profiles hierarchically distributed into tiers that collect data from the environment using two distinct sensor modalities: infrared radiation and visual information. A visual tracking application is defined as a proof of concept for the WSN M2. During network design and modeling aspects such as sensor node's resources intelligent usage were considered. Sensing, processing and disseminating services were configured to work on demand, that is, the sensor nodes only executed these services whenever they were necessary to application. This behavior is the best fit for a visual sensing application where nodes sensing and processing energy expenses have non negligible costs. Experimental results obtained thought WSN simulation show that the multi-tier, multimodal approach is at least 2.2 times more economic concerning energy expenses when compared to a muti-tier network with a single sensing modality and at least 11 times more economic when compared to a single-tier homogeneous network. This energy savings however, do not sacrifice the WSN M2 sensing quality. A network prototype using commercial off-the-shelf electronic components, sensors and node platforms was also developed. This prototype demonstrates the viability of the WSN M2 technology for environmental monitoring