A Wireless Sensor Data Fusion Framework for Contaminant Detection

In recent years, much research has been done on wireless sensor networks and sensor data fusion, however there has been limited work regarding implementation of real systems that are capable of providing a highly connected sensor network for data logging and data fusion applications. This paper describes the design and implementation of a wireless, portable, and reconfigurable sensor network framework. This sensor node design has proven to be effective for monitoring environmental conditions of aircraft cabins and is well suited to environmental monitoring and detection of contaminants in large areas when utilizing sensor data fusion features

A Wireless Sensor Data Fusion Framework for Contaminant Detection

In the search for more effective instruments to collect data for the identification of threats to security, health, and safety, new tools must be designed to meet the challenges of a diverse set of possible applications. The extensive range of potential applications raises the need for a general purpose system capable of addressing a wide variety of deployment environments. This thesis focuses on a wireless sensor network framework for collecting environmental data in an effort to develop a sensing solution that fits within many design spaces. The framework includes reconfigurable wireless sensor node hardware, firmware, and software for interfacing sensor networks for upstream data aggregation and sensor data fusion. The wireless sensor modules utilize mesh network architecture to allow low power radios to be effective even with low sensor module dispersion density, or in environments that have obstructions which prevent line-of-sight communications. In the current implementation, the software is designed to allow a computer to be used to monitor all sensor module activities as data is collected, request information as needed, and forward collected data to a database system for further analysis. It also supports software modules to allow different sensor data fusion and analysis algorithms to be applied to the collected data in real-time

Yeni bir düğüm enerji toplama yaklaşımlı KAA tabanlı şehir su dağıtım şebekesi izleme sistemi

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Su kaynaklarının öneminin gittikçe artmasından dolayı son yıllarda bu konuda yapılan verimlilik çalışmaları çoğalmıştır. Bu çalışmalardan bazıları su kaynaklarının korunmasına yönelik bazıları ise su dağıtım sistemlerinin izlenmesi ve zaman zaman karşılaşılabilen kaçakların tespitine yöneliktir. Çeşitli sebeplerden dolayı oluşan kaçakların ve kirlenmelerin önlenebilmesi için su şebekeleri sürekli izlenmelidir. Şebekeleri izlemek için gereken altyapı sistemi yüksek maliyetli olduğundan yaygın olarak kullanılamamaktadır. Yapılan tez çalışmasının amacı kayıp ve kaçakları azaltmak amacıyla su şebekelerinin maliyeti düşük Kablosuz Algılayıcı Ağlar teknolojisi kullanılarak izlemektir. Bu tez çalışmasında günümüzün önemli iletişim teknolojilerinden biri olan Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA) tabanlı bir su şebekesi modeli kurulmuş ve kullanılan kablosuz basınç algılayıcılar ile şebeke modeli içerisinde hareket etmekte olan suyun basınç değerleri izlenmiştir. Bu değerlerin bilgisayar aracılığıyla veya internet üzerinden sadece bir web tarayıcı aracılığı ile izlenebileceği ara yüzler geliştirilmiştir. Şebeke modeli içerisinden alınan veriler, şebekede hiç kaçak ve kullanımın olmadığı, normal kullanımların olduğu, kaçakların olduğu, normal kullanımlar ve kaçakların beraber olduğu durumlarda yapılan deneyler ile grafikler üzerinden izlenmiş ve davranış değişimleri değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmeler ile tespit edilen kaçaklar, aynı zamanda sistemden alınan verilerin kullanıldığı yapay sinir ağları (YSA) ile de karşılaştırılmıştır. YSA'dan alınan sonuçlar ile grafikler üzerinde yapılan değerlendirmelerin %97 oranında doğru sonuçlar verdiği görülmüştür. Ayrıca tasarım alternatiflerini araştırmak amacıyla sistemin NS-2 ağ simülatörü altında bir modeli kurulmuş ve modelin onaylama ve geçerleme testleri yapılmıştır. Gerçekleştirilen tez çalışmasının diğer bir özelliği de KAA temelli çalışan uygulamalarda ortaya çıkan düğümlerin kısıtlı enerji kaynağı probleminin çözümüne yeni bir yaklaşım sunmaktır. Şebeke modeli içerisindeki suyun hareketinden düğümün bataryasını şarj etmeye yetecek kadar gerekli enerji elde edilmiştir. Böylece varolan enerji kaynağının, enerji üreteci bir birim ile desteklenmesi gerçekleştirilerek sistemin ömrünün uzamasına katkıda bulunulmuştur.As the importance of the water supplies becoming more crucial, the number of studies about the efficiency of water resources has increased in recent years. Some of the researches are about the protection of the water supplies and some are about monitoring water pipelines and to detect and locate the leakages in a pipeline system. Water pipelines have to be monitored against the leakages and contamination of water that can be caused by many factors such as cost and deployment. Since investment costs of a monitoring a pipeline system is so high, they can't be used widespread. The aim of this thesis is to monitor the city water pipeline system to detect any leakages and to minimize water loss by using a low cost Wireless Sensor Networks (WSN) technology. In this thesis, a monitoring system based on WSNs, which is one of the important communication technologies today has been implemented and the pressure values of the water, flowing in the pipeline model has been monitored by using wireless pressure sensors. The software interfaces are created to monitor the pressure values either in computer or in a web browser through internet. The data collected in many experimental conditions such with no normal water usage and no leakage, with normal water usage, with leakages and with leakages and water usage together has been monitored in pressure graphics and the changes in graphics has been evaluated. The leakages detected with the evaluation stage are also compared with the results of Artificial Neural Networks models using the data collected from the pipeline model. In the comparison result, 97% correction ratio has come out. Additionally, in order to search design alternatives, the pipeline system model used in the thesis has been modeled in NS-2 Network Simulator for validation and verification of the model. Another feature of the thesis study is to present a novel approach to the finite energy sources problem of the nodes that can occur in applications based on WSN. Adequate energy to recharge the battery of the node has been harvested from the flow of water in pipelines. The existing energy source has been supported with an energy harvesting unit and the lifetime of the system has been extended