Historical Building Monitoring Using an Energy-Efficient Scalable Wireless Sensor Network Architecture

We present a set of novel low power wireless sensor nodes designed for monitoring wooden masterpieces and historical buildings, in order to perform an early detection of pests. Although our previous star-based system configuration has been in operation for more than 13 years, it does not scale well for sensorization of large buildings or when deploying hundreds of nodes. In this paper we demonstrate the feasibility of a cluster-based dynamic-tree hierarchical Wireless Sensor Network (WSN) architecture where realistic assumptions of radio frequency data transmission are applied to cluster construction, and a mix of heterogeneous nodes are used to minimize economic cost of the whole system and maximize power saving of the leaf nodes. Simulation results show that the specialization of a fraction of the nodes by providing better antennas and some energy harvesting techniques can dramatically extend the life of the entire WSN and reduce the cost of the whole system. A demonstration of the proposed architecture with a new routing protocol and applied to termite pest detection has been implemented on a set of new nodes and should last for about 10 years, but it provides better scalability, reliability and deployment properties

INCORPORACIÓN DE EDULCORANTES NO CARIOGÉNICOS Y CON BAJO ÍNDICE GLICÉMICO EN EL PROCESADO DE FRUTA (CÍTRICOS Y SANDÍA) Y MONITORIZACIÓN DE PARÁMETROS A LO LARGO DEL ALMACENAMIENTO

Tesis por compendio[EN] As Hippocrates said in ancient Greece: "Let your food be your medicine". According to this thought, today's society shows a growing interest in healthy, safe and high quality nutritional and functional foods, such as fruits like watermelons and citrus. However, their fresh consumption carries the disadvantage of being perishable. Alternatively, their processing makes it possible to extend their marketability, maintaining certain characteristics of fresh products, using processes such as osmotic dehydration and elaboration of marmalades and jellies. However, one of the most important components in its formulation is sucrose, but its consumption is linked to the development of diseases such as diabetes, obesity, tooth decay, etc. For this reason, the food industry provides natural sweeteners (tagatose, isomaltulose, oligofructose and stevia) as sucrose replacers, thus offering the possibility of manufacturing low calorie or non-caloric, non-cariogenic and functional products. Considering the above, in this PhD thesis the following objectives have been raised: A) Kinetics of osmotic dehydration in orange and lemon slices, using natural sweeteners (isomaltulose, tagatose, oligofructose and aqueous extract of stevia). B) Development of marmalades, as well as jellies of watermelon and citrus, with non-cariogenic and low-glycaemic properties replacing sucrose with natural sweeteners (tagatose, isomaltulose, oligofructose) instead sucrose. Evaluation of the healthy sweeteners effect on physicochemical, optical, antioxidants, mechanical and sensory properties in marmalades and jellies, as well as their comparison with commercial products purchased at the market. Microbiological analyses over the storage period have been studied. C) Monitoring of marmalades over the storage period, by means of a Wireless Sensor Network based on a robust architecture.[ES] Como decía Hipócrates en la Antigua Grecia: "Que tu alimento sea tu medicina". De acuerdo con este pensamiento se muestra la sociedad actual que manifiesta un interés creciente por el consumo de alimentos sanos, seguros y con una elevada calidad nutricional y funcional, siendo éste el caso de frutas como sandías y cítricos. Sin embargo, su consumo en fresco lleva consigo el inconveniente de ser perecederos. Como alternativa, su procesado consigue extender su vida útil manteniendo ciertas características del producto fresco, utilizando procesos como la deshidratación osmótica y la elaboración de mermeladas y de gelatinas. No obstante, uno de los componentes más importantes en su formulación es la sacarosa, pero su consumo, está unido al desarrollo de enfermedades como diabetes, obesidad, caries, hiperlipemias, etc. Por esta razón, la industria alimentaria, oferta edulcorantes naturales (tagatosa, isomaltulosa, oligofructosa y stevia) como sustitutos de la sacarosa, ofreciendo así, la posibilidad de fabricar productos bajos en calorías o acalóricos, no cariogénicos y funcionales. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, se han planteado en esta tesis doctoral los siguientes objetivos: A) Cinética de deshidratación osmótica de rodajas de naranja y limón, utilizando edulcorantes naturales (isomaltulosa, tagatosa, oligofructosa y extracto acuoso de stevia). B) Desarrollo de mermeladas de cítricos, así como, de gelatinas de sandía y de cítricos, con propiedades no cariogénicas y de bajo índice glicémico mediante la sustitución de sacarosa por edulcorantes naturales (tagatosa, isomaltulosa y oligofructosa). Evaluación del efecto de dichos edulcorantes sobre las propiedades físico-químicas, ópticas, antioxidantes, mecánicas y sensoriales en mermeladas y gelatinas, así como su comparación con marcas comerciales. Control de la estabilidad a lo largo del periodo de almacenamiento y análisis microbiológico. C) Monitorización de mermeladas a lo largo del periodo de almacenamiento, mediante una red de sensores inalámbricos, basada en una arquitectura robusta.[CA] Com deia Hipòcrates en l'Antiga Grècia: "Que el teu aliment siga la teu medicina". D'acord amb aquest pensament es mostra la societat actual que manifesta un interès creixent pel consum d'aliments sans, segurs i amb una elevada qualitat nutricional i funcional, sent aquest el cas de fruites com els melons d'Alger i els cítrics. No obstant això, el seu consum en fresc porta amb si l'inconvenient de ser peribles. Com a alternativa, el seu processat, aconsegueix estendre la seua vida útil mantenint certes característiques del producte fresc, utilitzant processos com la deshidratació osmòtica i l'elaboració de marmalades i de gelatines. Un dels components més importants en la seua formulació és la sacarosa, però el seu consum, està unit al desenrotllament de malalties com a diabetis, obesitat, càries, hiperlipèmies, etc. Per aquesta raó, la indústria alimentària, ofereix edulcorants naturals (tagatosa, isomaltulosa, oligofructosa i stevia) com a substituts de la sacarosa, oferint així, la possibilitat de fabricar productes baixos en calories o acalóricos, no cariogénicos i funcionals. Tenint en compte el que es menciona anteriorment, s'han plantejat en aquesta tesi doctoral els següents objectius: A) Cinètica de deshidratació osmòtica de rodanxes de taronja i llima, utilitzant edulcorants naturals (isomaltulosa, tagatosa, oligofructosa i extracte aquós de stevia). B) Desenrotllament de marmalades de cítrics, així com, de gelatines de meló d'Alger i de cítrics, amb propietats no cariogèniques i de baix índex glicèmic per mitjà de la substitució de sacarosa per edulcorants naturals (tagatosa, isomaltulosa i oligofructosa). Avaluació de l'efecte dels dits edulcorants sobre les propietats fisicoquímiques, òptiques, antioxidants, mecàniques i sensorials en marmalades i gelatines, així com la seua comparació amb marques comercials. Control de l'estabilitat al llarg del període d'emmagatzemament i anàlisi microbiològic. C) Monitorització de marmalades al llarg del període d'emmagatzemament, per mitjà d'una xarxa de sensors sense fil, basada en una arquitectura robusta.Rubio Arraez, S. (2015). INCORPORACIÓN DE EDULCORANTES NO CARIOGÉNICOS Y CON BAJO ÍNDICE GLICÉMICO EN EL PROCESADO DE FRUTA (CÍTRICOS Y SANDÍA) Y MONITORIZACIÓN DE PARÁMETROS A LO LARGO DEL ALMACENAMIENTO [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55843TESISCompendi

Redes inalámbricas de sensores: Una nueva arquitectura eficiente y robusta basada en jerarquía dinámica de grupos

Las Redes Inalámbricas de Sensores (RIS) gozan de un gran auge hoy en día, habiendo sido identificadas como una de las tecnologías más prometedoras por diversos analistas tecnológicos y revistas especializadas, debido a que dan respuesta a las exigencias actuales referentes al establecimiento de redes que cubran necesidades de comunicación de forma flexible -en tiempo y espacio- y autónoma -autoconfiguración e independencia de una estructura fija-. La posibilidad de implementar dispositivos de bajo coste y elevada duración capaces de obtener información del entorno y reenviarla de forma inalámbrica a un centro de coordinación ofrece posibilidades inimaginables en multitud de aplicaciones. En la mayoría de las aplicaciones se pretende que los nodos no requieran mantenimiento, explotando el concepto de nodos de "usar y tirar", puesto que una vez desplegados no son recuperables. En este entorno, los mayores desafíos se encuentran en minimizar dos factores fundamentales: coste y consumo, maximizando el tiempo de servicio. En los últimos años se han propuesto numerosos protocolos para RIS. Sin embargo, la mayoría de estas propuestas, o bien realizan asunciones poco realistas, o bien resultan poco escalables, lo cual se traduce en aproximaciones poco prácticas. Por otro lado, hasta la fecha se han obviado características deseables como tolerancia a fallos, seguridad y acotación de tiempos en las comunicaciones, generalmente no consideradas en la inmensa mayoría de los protocolos existentes, y cuando lo son, se obtienen sacrificando la eficiencia energética. En la presente tesis se ha propuesto una novedosa solución integral orientada principalmente a reducir el consumo de energía. La nueva arquitectura denominada EDETA (Energy-efficient aDaptative hiErarchical and robusT Architecture) es además escalable, apropiada tanto para RIS homogéneas como heterogéneas -cada vez con mayor auge-, auto-configurable, soporta de forma transparente múltiples sumideros, y proporciona características como tolerancia a fallos y tiempos acotados, sin degradar las prestaciones de la red. La arquitectura propuesta está basada en una jerarquía de dos niveles, el nivel inferior basado en clústeres, gobernado por un protocolo interno del clúster denominado Intra- Cluster-Communication y el nivel superior formado por un árbol dinámico de nodos líderes de clúster que ejecutan un protocolo entre clústeres denominado Inter-Cluster-Routing.Capella Hernández, JV. (2010). Redes inalámbricas de sensores: Una nueva arquitectura eficiente y robusta basada en jerarquía dinámica de grupos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8417Palanci

Self-organising smart grid architectures for cyber-security

PhD ThesisCurrent conventional power systems consist of large-scale centralised generation and unidirectional power flow from generation to demand. This vision for power system design is being challenged by the need to satisfy the energy trilemma, as the system is required to be sustainable, available and secure. Emerging technologies are restructuring the power system; the addition of distributed generation, energy storage and active participation of customers are changing the roles and requirements of the distribution network. Increased controllability and monitoring requirements combined with an increase in controllable technologies has played a pivotal role in the transition towards smart grids. The smart grid concept features a large amount of sensing and monitoring equipment sharing large volumes of information. This increased reliance on the ICT infrastructure, raises the importance of cyber-security due to the number of vulnerabilities which can be exploited by an adversary. The aim of this research was to address the issue of cyber-security within a smart grid context through the application of self-organising communication architectures. The work examined the relevance and potential for self-organisation when performing voltage control in the presence of a denial of service attack event. The devised self-organising architecture used techniques adapted from a range of research domains including underwater sensor networks, wireless communications and smart-vehicle tracking applications. These components were redesigned for a smart grid application and supported by the development of a fuzzy based decision making engine. A multi-agent system was selected as the source platform for delivering the self-organising architecture The application of self-organisation for cyber-security within a smart grid context is a novel research area and one which presents a wide range of potential benefits for a future power system. The results indicated that the developed self-organising architecture was able to avoid control deterioration during an attack event involving up to 24% of the customer population. Furthermore, the system also reduces the communication load on the agents involved in the architecture and demonstrated wider reaching benefits beyond performing voltage control