Forest Fire Detection with Wireless Sensor Networks

Abstract

Τα κατανεμημένα συστήματα είναι συστήματα υλικού και λογισμικού, στα οποία, στοιχεία ενσωματωμένα σε υπολογιστές, επικοινωνούν και συντονίζουν τις ενέργειές τους με ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ τους. Ένα κατανεμημένο σύστημα μπορεί να αντιμετωπιστεί ως ένα παράλληλο σύστημα το οποίο βασίζεται σε αυτόνομα υπολογιστικά μέρη (με ενσωματωμένη CPU, αποθηκευτικό χώρο, τροφοδοσία, διεπαφές δικτύου κλπ.) συνδεδεμένα σε ένα δίκτυο (τοπικό, ευρείας περιοχής ή το Διαδίκτυο). Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η θεωρητική κατασκευή και προσομοίωση της λειτουργίας ενός δικτύου αυτόνομων υπολογιστικών μονάδων, ασύρματα συνδεδεμένων μεταξύ τους, με στόχο την πλήρη παρακολούθηση και προστασία μιας δασικής έκτασης από πυρκαγιές. Το δίκτυο αυτό αποτελείται από μικρές μονάδες, χαμηλού κόστους και ενεργειακής κατανάλωσης, με ενσωματωμένους αισθητήρες. Τέτοια δίκτυα είναι γνωστά ως Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (WSN), οι κόμβοι των οποίων ονομάζονται motes. Βασική δομική μονάδα θα αποτελέσει η ενσωματωμένη πλατφόρμα CM5000 της Advanticsys, κατασκευασμένη σε αντιστοιχία με την πλατφόρμα ανοιχτού λογισμικού TelosB/Tmote Sky του Πανεπιστημίου Berkeley. Ολοκληρώνεται γύρω από τον μικροεπεξεργαστή μικτών σημάτων MSP430 της Texas Instruments και τον πομποδέκτη CC2420 της Chipcon, ενώ διαθέτει ενσωματωμένους αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας και φωτεινότητας. Ο προγραμματισμός των motes θα γίνει με τη βοήθεια του TinyOS, ενός λειτουργικού συστήματος ανοικτού κώδικα κατάλληλα σχεδιασμένου για τον προγραμματισμό ενσωματωμένων συστημάτων, γραμμένο σε μια παραλλαγή της γλώσσας προγραμματισμού C, με την ονομασία nesC (network embedded systems C). Το TinyOS θα εγκατασταθεί σε μια διανομή Linux. Για λόγους ευκολίας χρήσης και συμβατότητας επιλέχθηκε η διανομή Ubuntu 13.04. Για την προσομοίωση της λειτουργίας

Distributed systems are hardware and software systems, in which, components installed on computers, communicate and coordinate their actions by exchanging information. Α distributed system can be seen as a system that relies on standalone computing parts (with onboard CPU, storage space, power supply, network interfaces etc.) connected to a network (local, wide area or the Internet). The scope of this thesis is the theoretical construction and simulation of operation, of a network of standalone computing units, wirelessly connected to each other, targeting the full monitoring and protection of a forest area from fires. This network will be composed of small, low cost and low power consuming modules with onboard sensors. Such networks are known as Wireless Sensor Networks (WSN), the nodes of which are called motes. The basic structural module will be the embedded platform CM5000 by Advanticsys, built in accordance with the open source platform TelosB/Tmote Sky of the University of California, Berkeley. It is built around the MSP430 mixed signal microprocessor by Texas Instruments and the CC2420 transceiver by Chipcon, while it embeds temperature, humidity and light sensors. The programming of the motes will be done with the help of TinyOS, an open source operating system, specifically designed to program embedded systems and written in a dialect of the C programming language, called nesC (network embedded systems C). TinyOS will be installed on a Linux distribution. For ease of use and compatibility reasons, Ubuntu 13.04 was chosen. For the simulation of the network’s operation, the simulator Cooja and within it MSPSim, will be used.