37 research outputs found

    Seamless Vertical Handoff using Invasive Weed Optimization (IWO) algorithm for heterogeneous wireless networks

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    AbstractHeterogeneous wireless networks are an integration of two different networks. For better performance, connections are to be exchanged among the different networks using seamless Vertical Handoff. The evolutionary algorithm of invasive weed optimization algorithm popularly known as the IWO has been used in this paper, to solve the Vertical Handoff (VHO) and Horizontal Handoff (HHO) problems. This integer coded algorithm is based on the colonizing behavior of weed plants and has been developed to optimize the system load and reduce the battery power consumption of the Mobile Node (MN). Constraints such as Receiver Signal Strength (RSS), battery lifetime, mobility, load and so on are taken into account. Individual as well as a combination of a number of factors are considered during decision process to make it more effective. This paper brings out the novel method of IWO algorithm for decision making during Vertical Handoff. Therefore the proposed VHO decision making algorithm is compared with the existing SSF and OPTG methods

    Seamless Communication for Crises Management

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    SECRICOM is proposed as a collaborative research project aiming at development of a reference security platform for EU crisis management operations with two essential ambitions: (A) Solve or mitigate problems of contemporary crisis communication infrastructures (Tetra, GSM, Citizen Band, IP) such as poor interoperability of specialized communication means, vulnerability against tapping and misuse, lack of possibilities to recover from failures, inability to use alternative data carrier and high deployment and operational costs. (B) Add new smart functions to existing services which will make the communication more effective and helpful for users. Smart functions will be provided by distributed IT systems based on an agents’ infrastructure. Achieving these two project ambitions will allow creating a pervasive and trusted communication infrastructure fulfilling requirements of crisis management users and ready for immediate application

    Advanced meta-heuristic approaches and their application to operational optimization in forest wildfire management

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    La última década ha sido testigo de un aumento vertiginoso de la cantidad y frecuencia de desastres a gran escala, principalmente debido a los fenómenos devastadores derivados de paradigmas climatológicos y ambientales a gran escala como el calentamiento global. De entre ellos son las inundaciones, huracanes y terremotos los desastres de mayor frecuencia de aparición y fatales consecuencias durante este período, tal como certifican los más de 20.000 muertos a consecuencia de un terremoto en la región de Gujarat (India) en 2001, o las 230.000 y 316.000 pérdidas humanas de los terremotos de Indonesia y Haití en 2004 y 2010, respectivamente. En este contexto, el enfoque de esta tesis se centra en una casuística concreta de desastre a media-gran escala cuya frecuencia y severidad han crecido de manera igualmente preocupante en los últimos tiempos: los incendios, definidos como un fuego de grandes dimensiones no voluntariamente iniciado por el ser humano, y que afecta a aquello que no está destinado a quemarse. Pese a la diversidad de iniciativas, campañas y procedimientos orientados a la minimización del impacto y las consecuencias de los incendios, varios sucesos fatales acontecidos en los últimos años han puesto en duda la efectividad de las políticas actuales de gestión de recursos contra incendios como aeronaves, vehículos terrestres, equipamiento de comunicaciones radio, logística de abastecimiento y las brigadas desplegadas en el área afectada. Un ejemplo manifiesto de esta falta de eficacia es la muerte de once bomberos ocurrida en un incendio de 130 kilómetros cuadrados en la zona de Guadalajara (España) en 2005, oficialmente atribuida a una deficiente coordinación entre el puesto de mando y los equipos de extinción debida, fundamentalmente, a problemas de cobertura en los sistemas de radiocomunicación. Aunque la causa de esta falta de coordinación ha sido cuestionada por las autoridades y los agentes involucrados desde entonces, lo cierto es que este suceso supone un ejemplo evidente de la necesidad de estudiar y desarrollar herramientas algorítmicas que ayuden al personal de comandancia a ejecutar óptimamente sus tareas de coordinación y control. Desafortunadamente la coyuntura de crisis económica mundial que azota con especial fuerza los países del Sur de Europa ha mermado dramáticamente las partidas presupuestarias para la prevención y extinción de incendios en beneficio de programas nacionales de reducción de déficit. A consecuencia de estos recortes, el coste ha irrumpido con fuerza como un criterio de extrema relevancia en la planificación operativa de este tipo de desastres: desde la perspectiva de un problema de optimización, los recursos contra incendios son actualmente gestionados con el objetivo fundamental de maximizar su efectividad contra incendios, sujeto a la restricción de que el coste agregado asociado a las decisiones tomadas no supere un determinado umbral presupuestario. Pese a que estas restricciones de coste están bien acotadas, en la práctica la mayoría de los procedimientos de gestión de recursos contra incendios están fuertemente determinados por la capacidad limitada del ser humano para tomar decisiones ágiles en escenarios de elevada complejidad y heterogeneidad. Por los motivos anteriormente expuestos, la presente Tesis doctoral propone la adopción de algoritmos meta-heurísticos para solventar eficientemente problemas de optimización que modelan procesos de gestión de recursos contra incendios. Esta familia de algoritmos de optimización es capaz de explorar el espacio solución de un problema dado merced a la aplicación iterativa de mecanismos inteligentes de búsqueda explorativa y explotativa, produciendo soluciones que sacrifican calidad por una complejidad computacional menor en comparación con la resultante de procesos determinísticos de búsqueda exhaustiva. En particular la Tesis plantea la búsqueda por harmonía (del inglés Harmony Search) como la técnica meta-heurística de optimización común a las herramientas diseñadas para la gestión de recursos en dos escenarios diferentes: ? El primer escenario analizado contempla el despliegue óptimo de redes de comunicación inalámbrica para la coordinación de equipos de extinción en incendios forestales de gran escala. Desde el punto de vista formal, el problema del despliegue dinámico de retransmisores que caracteriza matemáticamente este escenario consiste en estimar el número y localización de los retransmisores radio que deben ser desplegados en el área afectada por el incendio, de tal modo que el número de nodos móviles (i.e. recursos) con cobertura radio es maximizado a un coste del despliegue mínimo. A fin de reflejar la diversidad de equipamiento de retransmisión radio existente en la realidad, este problema es reformulado para considerar modelos de retransmisor con diferentes características de cobertura y coste. El problema resultante es resuelto de manera eficiente mediante sendos algoritmos mono- y bi-objetivo que conjugan 1) la Búsqueda por Harmonía como método de búsqueda global; y 2) una versión modificada del algoritmo de agrupación K-means como técnica de búsqueda local. El desempeño de los métodos propuestos es evaluado mediante experimentos numéricos basados en datos estadísticos reales de la Comunidad de Castilla la Mancha (España), merced a cuyos resultados queda certificada su practicidad a la hora de desplegar infraestructura de comunicación en este tipo de desastres. ? El segundo escenario bajo estudio se concentra en el despliegue y planificación óptima de vehículos aéreos de extinción de incendios basados en estimaciones predictivas del riesgo de incendio de una cierta área geográfica. De manera enunciativa, el problema subyacente busca la asignación de recursos a aeródromos y aeropuertos con restricciones de capacidad que maximice la utilidad de dichos recursos en relación al riesgo de incendio y minimice, a su vez, el coste de ejecutar dicha asignación. La formulación de este problema también considera, dentro de la definición de dicha función de utilidad, la distancia relativa entre aeropuerto, punto de potencial riesgo de incendio y el recurso acuífero (lago, río o mar) más cercano. Para su resolución eficiente se propone el uso de algoritmos de optimización basados, de nuevo, en la Búsqueda por Harmonía, incorporando además métodos voraces de reparación capacitiva. La aplicabilidad práctica de estos métodos es validada mediante experimentos numéricos en escenarios sintéticos y un caso práctico que incluye valores reales del riesgo de incendio, posiciones de recursos acuíferos e instalaciones aeroportuarias. En resumen, esta Tesis evidencia, desde un punto de vista práctico, que la meta-heurística moderna supone una solución algorítmica computacionalmente eficiente para tratar problemas de gestión de recursos contra incendios sujetos a restricciones de coste

    Advanced meta-heuristic approaches and their application to operational optimization in forest wildfire management

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    La última década ha sido testigo de un aumento vertiginoso de la cantidad y frecuencia de desastres a gran escala, principalmente debido a los fenómenos devastadores derivados de paradigmas climatológicos y ambientales a gran escala como el calentamiento global. De entre ellos son las inundaciones, huracanes y terremotos los desastres de mayor frecuencia de aparición y fatales consecuencias durante este período, tal como certifican los más de 20.000 muertos a consecuencia de un terremoto en la región de Gujarat (India) en 2001, o las 230.000 y 316.000 pérdidas humanas de los terremotos de Indonesia y Haití en 2004 y 2010, respectivamente. En este contexto, el enfoque de esta tesis se centra en una casuística concreta de desastre a media-gran escala cuya frecuencia y severidad han crecido de manera igualmente preocupante en los últimos tiempos: los incendios, definidos como un fuego de grandes dimensiones no voluntariamente iniciado por el ser humano, y que afecta a aquello que no está destinado a quemarse. Pese a la diversidad de iniciativas, campañas y procedimientos orientados a la minimización del impacto y las consecuencias de los incendios, varios sucesos fatales acontecidos en los últimos años han puesto en duda la efectividad de las políticas actuales de gestión de recursos contra incendios como aeronaves, vehículos terrestres, equipamiento de comunicaciones radio, logística de abastecimiento y las brigadas desplegadas en el área afectada. Un ejemplo manifiesto de esta falta de eficacia es la muerte de once bomberos ocurrida en un incendio de 130 kilómetros cuadrados en la zona de Guadalajara (España) en 2005, oficialmente atribuida a una deficiente coordinación entre el puesto de mando y los equipos de extinción debida, fundamentalmente, a problemas de cobertura en los sistemas de radiocomunicación. Aunque la causa de esta falta de coordinación ha sido cuestionada por las autoridades y los agentes involucrados desde entonces, lo cierto es que este suceso supone un ejemplo evidente de la necesidad de estudiar y desarrollar herramientas algorítmicas que ayuden al personal de comandancia a ejecutar óptimamente sus tareas de coordinación y control. Desafortunadamente la coyuntura de crisis económica mundial que azota con especial fuerza los países del Sur de Europa ha mermado dramáticamente las partidas presupuestarias para la prevención y extinción de incendios en beneficio de programas nacionales de reducción de déficit. A consecuencia de estos recortes, el coste ha irrumpido con fuerza como un criterio de extrema relevancia en la planificación operativa de este tipo de desastres: desde la perspectiva de un problema de optimización, los recursos contra incendios son actualmente gestionados con el objetivo fundamental de maximizar su efectividad contra incendios, sujeto a la restricción de que el coste agregado asociado a las decisiones tomadas no supere un determinado umbral presupuestario. Pese a que estas restricciones de coste están bien acotadas, en la práctica la mayoría de los procedimientos de gestión de recursos contra incendios están fuertemente determinados por la capacidad limitada del ser humano para tomar decisiones ágiles en escenarios de elevada complejidad y heterogeneidad. Por los motivos anteriormente expuestos, la presente Tesis doctoral propone la adopción de algoritmos meta-heurísticos para solventar eficientemente problemas de optimización que modelan procesos de gestión de recursos contra incendios. Esta familia de algoritmos de optimización es capaz de explorar el espacio solución de un problema dado merced a la aplicación iterativa de mecanismos inteligentes de búsqueda explorativa y explotativa, produciendo soluciones que sacrifican calidad por una complejidad computacional menor en comparación con la resultante de procesos determinísticos de búsqueda exhaustiva. En particular la Tesis plantea la búsqueda por harmonía (del inglés Harmony Search) como la técnica meta-heurística de optimización común a las herramientas diseñadas para la gestión de recursos en dos escenarios diferentes: ? El primer escenario analizado contempla el despliegue óptimo de redes de comunicación inalámbrica para la coordinación de equipos de extinción en incendios forestales de gran escala. Desde el punto de vista formal, el problema del despliegue dinámico de retransmisores que caracteriza matemáticamente este escenario consiste en estimar el número y localización de los retransmisores radio que deben ser desplegados en el área afectada por el incendio, de tal modo que el número de nodos móviles (i.e. recursos) con cobertura radio es maximizado a un coste del despliegue mínimo. A fin de reflejar la diversidad de equipamiento de retransmisión radio existente en la realidad, este problema es reformulado para considerar modelos de retransmisor con diferentes características de cobertura y coste. El problema resultante es resuelto de manera eficiente mediante sendos algoritmos mono- y bi-objetivo que conjugan 1) la Búsqueda por Harmonía como método de búsqueda global; y 2) una versión modificada del algoritmo de agrupación K-means como técnica de búsqueda local. El desempeño de los métodos propuestos es evaluado mediante experimentos numéricos basados en datos estadísticos reales de la Comunidad de Castilla la Mancha (España), merced a cuyos resultados queda certificada su practicidad a la hora de desplegar infraestructura de comunicación en este tipo de desastres. ? El segundo escenario bajo estudio se concentra en el despliegue y planificación óptima de vehículos aéreos de extinción de incendios basados en estimaciones predictivas del riesgo de incendio de una cierta área geográfica. De manera enunciativa, el problema subyacente busca la asignación de recursos a aeródromos y aeropuertos con restricciones de capacidad que maximice la utilidad de dichos recursos en relación al riesgo de incendio y minimice, a su vez, el coste de ejecutar dicha asignación. La formulación de este problema también considera, dentro de la definición de dicha función de utilidad, la distancia relativa entre aeropuerto, punto de potencial riesgo de incendio y el recurso acuífero (lago, río o mar) más cercano. Para su resolución eficiente se propone el uso de algoritmos de optimización basados, de nuevo, en la Búsqueda por Harmonía, incorporando además métodos voraces de reparación capacitiva. La aplicabilidad práctica de estos métodos es validada mediante experimentos numéricos en escenarios sintéticos y un caso práctico que incluye valores reales del riesgo de incendio, posiciones de recursos acuíferos e instalaciones aeroportuarias. En resumen, esta Tesis evidencia, desde un punto de vista práctico, que la meta-heurística moderna supone una solución algorítmica computacionalmente eficiente para tratar problemas de gestión de recursos contra incendios sujetos a restricciones de coste

    South Manti Timber Salvage Draft Environmental Impact Statement

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    The South Manti project area is located approximately 45 miles southwest of Price, Utah. The project area consists of approximately 24,597 acres of National Forest System lands within the southern portion of the Wasatch Plateau (Townships 19, 20, and 21 South; Range 4 East; SLM). This project was initiated in response to epidemic spruce beetle (Dendroctonus rufipennis) activity across the South Manti landscape. Extensive Engelmann spruce mortality has occurred as the result of epidemic spruce beetle populations. Representing over 10,000 acres, most of the spruce trees in the project area\u27s Engelmann spruce-Subalpine fir cover type are dead or dying (70% of the spruce trees greater than 5 inches in diameter are dead, 90% of the spruce trees greater than 11 inches in diameter are dead). This Draft Environmental Impact Statement summarizes the analysis that was completed on the resulting alternatives considered for timber salvage harvest and related activities such as road work, road rehabilitation, and reforestation in the project area. This Draft Environmental Impact Statement also discloses the association of each alternative to the Agency\u27s final interim rule of March 1, 1999, which temporarily suspends decisionmaking on road construction and reconstruction in many unroaded areas within the National Forest System until a revised policy is issued or 18 months from the effective rule date, whichever is sooner. The disclosure of information in the Draft Environmental Impact Statement is intended to provide a meaningful basis for public review and comment

    Implementation and applications of harvest fleet route planning

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    In order to support the growing global population, it is necessary to increase food production efficiency and at the same time reduce its negative environmental impacts. This can be achieved by integrating diverse strategies from different scientific disciplines. As agriculture is becoming more data-driven by the use of technologies such as the Internet of Things, the efficiency in agricultural operations can be optimised in a sustainable manner. Some field operations, such as harvesting, are more complex and have higher potential for improvement than others, as they involve multiple and diverse vehicles with capacity constraints that require coordination. This can be achieved by optimised route planning, which is a combinatorial optimisation problem. Several studies have proposed different approaches to solve the problem. However, these studies have mainly a theoretical computer science perspective and lack the system perspective that covers the practical implementation and applications of optimised route planning in all field operations, being harvesting an important example to focus on. This requires an interdisciplinary approach, which is the aim of this Ph.D. project.The research of this Ph.D. study examined how Internet of Things technologies are applied in arable farming in general, and in particular in optimised route planning. The technology perspective of the reviewing process provided the necessary knowledge to address the physical implementation of a harvest fleet route planning tool that aims to minimise the total harvest time. From the environmental point of view, the risk of soil compaction resulting from vehicle traffic during harvest operations was assessed by comparing recorded vehicle data with the optimised solution of the harvest fleet route planning system. The results showed a reduction in traffic, which demonstrates that these optimisation tools can be part of the soil compaction mitigation strategy of a farm. And from the economic perspective, the optimised route planner of an autonomous field robot was employed to evaluate the economic consequences of altering the route in selective harvesting. The results presented different scenarios where selective harvest was not economically profitable. The results also identified some cases where selective harvest has the potential to become profitable depending on grain price differences and operational costs. In conclusion, these different perspectives to harvest fleet route planning showed the necessity of assessing future implementation and potential applications through interdisciplinarity

    The Largest Unethical Medical Experiment in Human History

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    This monograph describes the largest unethical medical experiment in human history: the implementation and operation of non-ionizing non-visible EMF radiation (hereafter called wireless radiation) infrastructure for communications, surveillance, weaponry, and other applications. It is unethical because it violates the key ethical medical experiment requirement for “informed consent” by the overwhelming majority of the participants. The monograph provides background on unethical medical research/experimentation, and frames the implementation of wireless radiation within that context. The monograph then identifies a wide spectrum of adverse effects of wireless radiation as reported in the premier biomedical literature for over seven decades. Even though many of these reported adverse effects are extremely severe, the true extent of their severity has been grossly underestimated. Most of the reported laboratory experiments that produced these effects are not reflective of the real-life environment in which wireless radiation operates. Many experiments do not include pulsing and modulation of the carrier signal, and most do not account for synergistic effects of other toxic stimuli acting in concert with the wireless radiation. These two additions greatly exacerbate the severity of the adverse effects from wireless radiation, and their neglect in current (and past) experimentation results in substantial under-estimation of the breadth and severity of adverse effects to be expected in a real-life situation. This lack of credible safety testing, combined with depriving the public of the opportunity to provide informed consent, contextualizes the wireless radiation infrastructure operation as an unethical medical experiment

    Efficiency and Sustainability of the Distributed Renewable Hybrid Power Systems Based on the Energy Internet, Blockchain Technology and Smart Contracts-Volume II

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    The climate changes that are becoming visible today are a challenge for the global research community. In this context, renewable energy sources, fuel cell systems, and other energy generating sources must be optimally combined and connected to the grid system using advanced energy transaction methods. As this reprint presents the latest solutions in the implementation of fuel cell and renewable energy in mobile and stationary applications, such as hybrid and microgrid power systems based on the Energy Internet, Blockchain technology, and smart contracts, we hope that they will be of interest to readers working in the related fields mentioned above
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