Raising awareness for water polution based on game activities using internet of things

Awareness among young people regarding the environment and its resources and comprehension of the various factors that interplay, is key to changing human behaviour towards achieving a sustainable planet. In this paper IoT equipment, utilizing sensors for measuring various parameters of water quality, is used in an educational context targeting at a deeper understanding of the use of natural resources towards the adoption of environmentally friendly behaviours. We here note that the use of water sensors in STEM gameful learning is an area which has not received a lot of attention in the previous years. The IoT water sensing and related scenaria and practices, addressing children via discovery, gamification, and educational activities, are discussed in detail

From MANET to people-centric networking: Milestones and open research challenges

In this paper, we discuss the state of the art of (mobile) multi-hop ad hoc networking with the aim to present the current status of the research activities and identify the consolidated research areas, with limited research opportunities, and the hot and emerging research areas for which further research is required. We start by briefly discussing the MANET paradigm, and why the research on MANET protocols is now a cold research topic. Then we analyze the active research areas. Specifically, after discussing the wireless-network technologies, we analyze four successful ad hoc networking paradigms, mesh networks, opportunistic networks, vehicular networks, and sensor networks that emerged from the MANET world. We also present an emerging research direction in the multi-hop ad hoc networking field: people centric networking, triggered by the increasing penetration of the smartphones in everyday life, which is generating a people-centric revolution in computing and communications

Contribution to Research on Underwater Sensor Networks Architectures by Means of Simulation

El concepto de entorno inteligente concibe un mundo donde los diferentes tipos de dispositivos inteligentes colaboran para conseguir un objetivo común. En este concepto, inteligencia hace referencia a la habilidad de adquirir conocimiento y aplicarlo de forma autónoma para conseguir el objetivo común, mientras que entorno hace referencia al mundo físico que nos rodea. Por tanto, un entorno inteligente se puede definir como aquel que adquiere conocimiento de su entorno y aplicándolo permite mejorar la experiencia de sus habitantes. La computación ubicua o generalizada permitirá que este concepto de entorno inteligente se haga realidad. Normalmente, el término de computación ubicua hace referencia al uso de dispositivos distribuidos por el mundo físico, pequeños y de bajo precio, que pueden comunicarse entre ellos y resolver un problema de forma colaborativa. Cuando esta comunicación se lleva a cabo de forma inalámbrica, estos dispositivos forman una red de sensores inalámbrica o en inglés, Wireless Sensor Network (WSN). Estas redes están atrayendo cada vez más atención debido al amplio espectro de aplicaciones que tienen, des de soluciones para el ámbito militar hasta aplicaciones para el gran consumo. Esta tesis se centra en las redes de sensores inalámbricas y subacuáticas o en inglés, Underwater Wireless Sensor Networks (UWSN). Estas redes, a pesar de compartir los mismos principios que las WSN, tienen un medio de transmisión diferente que cambia su forma de comunicación de ondas de radio a ondas acústicas. Este cambio hace que ambas redes sean diferentes en muchos aspectos como el retardo de propagación, el ancho de banda disponible, el consumo de energía, etc. De hecho, las señales acústicas tienen una velocidad de propagación cinco órdenes de magnitud menor que las señales de radio. Por tanto, muchos algoritmos y protocolos necesitan adaptarse o incluso rediseñarse. Como el despliegue de este tipo de redes puede ser bastante complicado y caro, se debe planificar de forma precisa el hardware y los algoritmos que se necesitan. Con esta finalidad, las simulaciones pueden resultar una forma muy conveniente de probar todas las variables necesarias antes del despliegue de la aplicación. A pesar de eso, un nivel de precisión adecuado que permita extraer resultados y conclusiones confiables, solamente se puede conseguir utilizando modelos precisos y parámetros reales. Esta tesis propone un ecosistema para UWSN basado en herramientas libres y de código abierto. Este ecosistema se compone de un modelo de recolección de energía y unmodelo de unmódemde bajo coste y bajo consumo con un sistema de activación remota que, junto con otros modelos ya implementados en las herramientas, permite la realización de simulaciones precisas con datos ambientales del tiempo y de las condiciones marinas del lugar donde la aplicación objeto de estudio va a desplegarse. Seguidamente, este ecosistema se utiliza con éxito en el estudio y evaluación de diferentes protocolos de transmisión aplicados a una aplicación real de monitorización de una piscifactoría en la costa del mar Mediterráneo, que es parte de un proyecto de investigación español (CICYT CTM2011-2961-C02-01). Finalmente, utilizando el modelo de recolección de energía, esta plataforma de simulación se utiliza para medir los requisitos de energía de la aplicación y extraer las necesidades de hardware mínimas.Climent Bayarri, JS. (2014). Contribution to Research on Underwater Sensor Networks Architectures by Means of Simulation [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3532

DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED GAS-LEAKAGE MONITORING SYSTEM WITH FEEDBACK AND FEEDFORWARD CONTROL BY UTILIZING IOT

Liquefied Petroleum Gas (LPG) is used in many ranges of applications like home and industrial appliances, in vehicles and as a propellant and refrigerator. However, leakage of LPG produces hazardous and toxic impact on human begins and other living creatures. There by, the authors developed a system to monitor the LPG gas leakage and make alert to users of it. In this research, MQ-6 gas sensor is used for sensing the level of gas concentration of a closed volume; and to monitor the consequences of environmental changes an IoT platform has been introduced. Robust control along with cloud based manual control has been applied so that the gas leakage can be prevented in the response of either feedback or feedforward commands individually. It switches on the specified relays to control the level of gas concentration in the time of leakage the excess gas in times of leakage. It rechecks the value again and again if it crosses 300 ppm it will setup a relay-based switching on control mechanism using Thingspeak cloud. The controller used here is Node-MCU v:1.0. This research provides design approach on both software and hardware. Hence an embedded system comprising of Relay switches, Embedded C++, Gas sensor, Temperature & Humidity sensor along with Internet of Things (IoT) is fabricated to meet the objectives of the current research

Signals in the Soil: An Introduction to Wireless Underground Communications

In this chapter, wireless underground (UG) communications are introduced. A detailed overview of WUC is given. A comprehensive review of research challenges in WUC is presented. The evolution of underground wireless is also discussed. Moreover, different component of UG communications is wireless. The WUC system architecture is explained with a detailed discussion of the anatomy of an underground mote. The examples of UG wireless communication systems are explored. Furthermore, the differences of UG wireless and over-the-air wireless are debated. Different types of wireless underground channel (e.g., In-Soil, Soil-to-Air, and Air-to-Soil) are reported as well

Redes autónomas e inteligentes para la monitorización de variables ambientales

El entendimiento de nuestro entorno, ya sea urbano o natural, es un tema de constante interés en la sociedad, tanto por razones de mejora de calidad de vida como preservación ecológica. En las últimas décadas, la tecnología ha sido la principal aliada para lograr este objetivo, siendo uno de los principales contribuyentes las redes de sensores inalámbricos, o WSN por sus siglas en inglés. No obstante, sigue existiendo una fuerte necesidad de monitorización en distintas temáticas, además que los avances tecnológicos recientes permiten profundizar en el conocimiento en algunas áreas de estudio. En este sentido, este trabajo pretende evaluar la tecnología de WSN reciente con el fin de diseñar y desarrollar sistemas que aporten soluciones a problemáticas reales. Por consiguiente, con el conocimiento obtenido a partir de lo anterior, se busca también contribuir a las WSN en un sentido científico literario. Dicho lo anterior, la presente tesis realiza aportaciones en dos campos: el tecnológico y el metodológico. Desde una perspectiva técnica, se presenta la implementación de un sistema autónomo para monitorización en viviendas y un sistema de monitorización no supervisado para zonas ecológicas marinas protegidas. El primero busca cubrir una necesidad de estimación del consumo energético-térmico de los sistemas de calefacción, con el cual poder gestionar de mejor manera este recurso. Para ello se desarrolló el prototipo de un nodo sensor WiFi de bajo consumo energético, capaz de sustentar su demanda de potencia con una etapa de energy harvesting termoeléctrico. Se utilizó este enfoque para poder ofrecer una solución intuitiva con poca interacción por parte de los usuarios. Con respecto al segundo, se pretende proveer una alternativa a los sistemas de monitorización de líneas costeras, donde se busca realizar análisis de corrientes marinas superficiales y variables físicas del entorno. Para este desarrollo fue necesario que el sistema pudiese ser desplegado de la manera más sencilla posible, minimizando el impacto en el entorno dada su clasificación como parque nacional protegido. Por estos motivos se diseñó, desarrolló e implementó una red de boyas de deriva asistida por dron, donde las primeras actuaban como nodos sensores y el dron ejercía como recolector de datos remoto, utilizando un protocolo de comunicaciones inalámbrico basado en la modulación LoRa.En tema de aportaciones metodológicas, se realizó una recopilación literaria de métricas para el análisis, selección y diseño de una WSN, con el afán de definir el impacto que estas presentan en dicha labor. Esto a su vez propició el desarrollo de una propuesta de metodología aplicable a nuevas implementaciones o sistemas activos con posibles mejoras. La metodología se realizó con el objetivo de proveer una serie de directrices claras al momento de diseñar una WSN, buscando también cubrir los aspectos más relevantes de estas mismas, es decir, la parte de hardware, red y requerimientos de una aplicación. Aunado a lo anterior, se ejemplifica el uso de dicha metodología, aplicada a tres escenarios tecnológicos distintos, para demostrar la relevancia de un diseño apropiado de una WSN.<br /

Challenges, applications and future of wireless sensors in Internet of Things: a review

The addition of massive machine type communication (mMTC) as a category of Fifth Generation (5G) of mobile communication, have increased the popularity of Internet of Things (IoT). The sensors are one of the critical component of any IoT device. Although the sensors posses a well-known historical existence, but their integration in wireless technologies and increased demand in IoT applications have increased their importance and the challenges in terms of design, integration, etc. This survey presents a holistic (historical as well as architectural) overview of wireless sensor (WS) nodes, providing a classical definition, in-depth analysis of different modules involved in the design of a WS node, and the ways in which they can be used to measure a system performance. Using the definition and analysis of a WS node, a more comprehensive classification of WS nodes is provided. Moreover, the need to form a wireless sensor network (WSN), their deployment, and communication protocols is explained. The applications of WS nodes in various use cases have been discussed. Additionally, an overlook of challenges and constraints that these WS nodes face in various environments and during the manufacturing process, are discussed. Their main existing developments which are expected to augment the WS nodes, to meet the requirements of the emerging systems, are also presented

Edge Intelligence : Empowering Intelligence to the Edge of Network

Edge intelligence refers to a set of connected systems and devices for data collection, caching, processing, and analysis proximity to where data are captured based on artificial intelligence. Edge intelligence aims at enhancing data processing and protects the privacy and security of the data and users. Although recently emerged, spanning the period from 2011 to now, this field of research has shown explosive growth over the past five years. In this article, we present a thorough and comprehensive survey of the literature surrounding edge intelligence. We first identify four fundamental components of edge intelligence, i.e., edge caching, edge training, edge inference, and edge offloading based on theoretical and practical results pertaining to proposed and deployed systems. We then aim for a systematic classification of the state of the solutions by examining research results and observations for each of the four components and present a taxonomy that includes practical problems, adopted techniques, and application goals. For each category, we elaborate, compare, and analyze the literature from the perspectives of adopted techniques, objectives, performance, advantages and drawbacks, and so on. This article provides a comprehensive survey of edge intelligence and its application areas. In addition, we summarize the development of the emerging research fields and the current state of the art and discuss the important open issues and possible theoretical and technical directions.Peer reviewe