Universal Mobile Service Execution Framework for Device-To-Device Collaborations

There are high demands of effective and high-performance of collaborations between mobile devices in the places where traditional Internet connections are unavailable, unreliable, or significantly overburdened, such as on a battlefield, disaster zones, isolated rural areas, or crowded public venues. To enable collaboration among the devices in opportunistic networks, code offloading and Remote Method Invocation are the two major mechanisms to ensure code portions of applications are successfully transmitted to and executed on the remote platforms. Although these domains are highly enjoyed in research for a decade, the limitations of multi-device connectivity, system error handling or cross platform compatibility prohibit these technologies from being broadly applied in the mobile industry. To address the above problems, we designed and developed UMSEF - an Universal Mobile Service Execution Framework, which is an innovative and radical approach for mobile computing in opportunistic networks. Our solution is built as a component-based mobile middleware architecture that is flexible and adaptive with multiple network topologies, tolerant for network errors and compatible for multiple platforms. We provided an effective algorithm to estimate the resource availability of a device for higher performance and energy consumption and a novel platform for mobile remote method invocation based on declarative annotations over multi-group device networks. The experiments in reality exposes our approach not only achieve the better performance and energy consumption, but can be extended to large-scaled ubiquitous or IoT systems

Adaptive Process Distribution at the Edge of IoT using the Integration of BPMS and Containerization

Täna levivad pilvepõhised värkvõrgu (asjade interneti) süsteemid tuginevad protsesside halduseks kaugel asuvatel andmekeskustel, mis toob endaga kaasa latentsusprobleeme. Vastusena sellele probleemile on varem välja pakutud servaarvutuse lähenemine, kus arvutused viiakse läbi asjade interneti süsteemi võrgule füüsiliselt lähemal. Mitmete servaarvutuse metoodikate seas on uduarvutus lähenemine, kus rõhk on arvutuste liigutamisel värkvõrgu seadmetele endile. Ehkki uduarvutusel põhinev arhitektuur on paljutõotav, tõstatab see küsimuse – kuidas värkvõrgu protsessihaldussüsteemid (BPMS4IoT-süsteemid) äriprotsesse heterogeensetele värkvõrgu seadmetele jaotama peaksid? Levinud on lähenemine, kus protsesside töövooülesannete käituseks tuginetakse ühisele platvormile. Näiteks, kui haldusserver defineerib teatud töövoo ülesandena Pythoni skripti ja määrab selle seadmele, siis peab seadme töövookäitusmootor toetama vastavat mehhanismi skriptide jooksutamiseks. Selline nõue ei ole paindlik, arvestades värkvõrgu seadmete heterogeensust. Käesolevas magistritöös pakub autor välja raamistiku, mis eraldab töövoo ülesannete käitusmeetodi käitusmootorist kasutades selleks konteinertehnoloogiat. Töö käigus arendati välja raamistiku prototüüp ning viidi läbi katseid mikroarvutitel põhinevail seadmetel. Lisaks võrreldi väljapakutud uduarvutuse raamistiku jõudlust pilvearvutusel põhineva süsteemiga.Emerging cloud-centric Internet of Things (IoT) system relies on distant data centers to manage the entire processes, which raises the issue of latency. To address the issue, researchers have introduced the Edge computing methodologies that carry out computation closer to the edge network of IoT system. Among the numerous Edge computing approaches, Mist computing paradigm emphasises the mechanism that moves the computation further to the front-end IoT devices. Although the architecture of Mist computing is promising, it raises a new challenge in how the Business Process Management System for IoT (BPMS4IoT) distributes the business process workflow to the heterogeneous IoT devices? In general, executing business process workflows relies on the common platform for executing customized tasks. For example, if the management server defines a Python script task in a workflow, which has been allocated to an IoT device, the workflow engine of the IoT device must have the compatible execution method. Such a requirement is less flexible when one considers the heterogeneity of the IoT devices. Therefore, in this thesis, the author proposes a framework to decouple the workflow task execution method from the workflow engines using the containerization technology. A proof-of-concept prototype has been developed and has been tested on several single-board computers-based IoT devices. Further, a case study has been performed to demonstrate the performance of the proposed framework comparing to the cloud-centric system

A study of smart device-based mobile imaging and implementation for engineering applications

Title from PDF of title page, viewed on June 12, 2013Thesis advisor: ZhiQiang ChenVitaIncludes bibliographic references (pages 76-82)Thesis (M.S.)--School of Computing and Engineering. University of Missouri--Kansas City, 2013Mobile imaging has become a very active research topic in recent years thanks to the rapid development of computing and sensing capabilities of mobile devices. This area features multi-disciplinary studies of mobile hardware, imaging sensors, imaging and vision algorithms, wireless network and human-machine interface problems. Due to the limitation of computing capacity that early mobile devices have, researchers proposed client-server module, which push the data to more powerful computing platforms through wireless network, and let the cloud or standalone servers carry out all the computing and processing work. This thesis reviewed the development of mobile hardware and software platform, and the related research done on mobile imaging for the past 20 years. There are several researches on mobile imaging, but few people aim at building a framework which helps engineers solving problems by using mobile imaging. With higher-resolution imaging and high-performance computing power built into smart mobile devices, more and more imaging processing tasks can be achieved on the device rather than the client-server module. Based on this fact, a framework of collaborative mobile imaging is introduced for civil infrastructure condition assessment to help engineers solving technical challenges. Another contribution in this thesis is applying mobile imaging application into home automation. E-SAVE is a research project focusing on extensive use of automation in conserving and using energy wisely in home automation. Mobile users can view critical information such as energy data of the appliances with the help of mobile imaging. OpenCV is an image processing and computer vision library. The applications in this thesis use functions in OpenCV including camera calibration, template matching, image stitching and Canny edge detection. The application aims to help field engineers is interactive crack detection. The other one uses template matching to recognize appliances in the home automation system.Introduction -- Background and related work -- Basic imaging processing methods for mobile applications -- Collaborative and interactive mobile imaging -- Mobile imaging for smart energy -- Conclusion and recommendation

μGIM - Microgrid intelligent management system based on a multi-agent approach and the active participation of end-users

[ES] Los sistemas de potencia y energía están cambiando su paradigma tradicional, de sistemas centralizados a sistemas descentralizados. La aparición de redes inteligentes permite la integración de recursos energéticos descentralizados y promueve la gestión inclusiva que involucra a los usuarios finales, impulsada por la gestión del lado de la demanda, la energía transactiva y la respuesta a la demanda. Garantizar la escalabilidad y la estabilidad del servicio proporcionado por la red, en este nuevo paradigma de redes inteligentes, es más difícil porque no hay una única sala de operaciones centralizada donde se tomen todas las decisiones. Para implementar con éxito redes inteligentes, es necesario combinar esfuerzos entre la ingeniería eléctrica y la ingeniería informática. La ingeniería eléctrica debe garantizar el correcto funcionamiento físico de las redes inteligentes y de sus componentes, estableciendo las bases para un adecuado monitoreo, control, gestión, y métodos de operación. La ingeniería informática desempeña un papel importante al proporcionar los modelos y herramientas computacionales adecuados para administrar y operar la red inteligente y sus partes constituyentes, representando adecuadamente a todos los diferentes actores involucrados. Estos modelos deben considerar los objetivos individuales y comunes de los actores que proporcionan las bases para garantizar interacciones competitivas y cooperativas capaces de satisfacer a los actores individuales, así como cumplir con los requisitos comunes con respecto a la sostenibilidad técnica, ambiental y económica del Sistema. La naturaleza distribuida de las redes inteligentes permite, incentiva y beneficia enormemente la participación activa de los usuarios finales, desde actores grandes hasta actores más pequeños, como los consumidores residenciales. Uno de los principales problemas en la planificación y operación de redes eléctricas es la variación de la demanda de energía, que a menudo se duplica más que durante las horas pico en comparación con la demanda fuera de pico. Tradicionalmente, esta variación dio como resultado la construcción de plantas de generación de energía y grandes inversiones en líneas de red y subestaciones. El uso masivo de fuentes de energía renovables implica mayor volatilidad en lo relativo a la generación, lo que hace que sea más difícil equilibrar el consumo y la generación. La participación de los actores de la red inteligente, habilitada por la energía transactiva y la respuesta a la demanda, puede proporcionar flexibilidad en desde el punto de vista de la demanda, facilitando la operación del sistema y haciendo frente a la creciente participación de las energías renovables. En el ámbito de las redes inteligentes, es posible construir y operar redes más pequeñas, llamadas microrredes. Esas son redes geográficamente limitadas con gestión y operación local. Pueden verse como áreas geográficas restringidas para las cuales la red eléctrica generalmente opera físicamente conectada a la red principal, pero también puede operar en modo isla, lo que proporciona independencia de la red principal. Esta investigación de doctorado, realizada bajo el Programa de Doctorado en Ingeniería Informática de la Universidad de Salamanca, aborda el estudio y el análisis de la gestión de microrredes, considerando la participación activa de los usuarios finales y la gestión energética de lascarga eléctrica y los recursos energéticos de los usuarios finales. En este trabajo de investigación se ha analizado el uso de conceptos de ingeniería informática, particularmente del campo de la inteligencia artificial, para apoyar la gestión de las microrredes, proponiendo un sistema de gestión inteligente de microrredes (μGIM) basado en un enfoque de múltiples agentes y en la participación activa de usuarios. Esta solución se compone de tres sistemas que combinan hardware y software: el emulador de virtual a realidad (V2R), el enchufe inteligente de conciencia ambiental de Internet de las cosas (EnAPlug), y la computadora de placa única para energía basada en el agente (S4E) para permitir la gestión del lado de la demanda y la energía transactiva. Estos sistemas fueron concebidos, desarrollados y probados para permitir la validación de metodologías de gestión de microrredes, es decir, para la participación de los usuarios finales y para la optimización inteligente de los recursos. Este documento presenta todos los principales modelos y resultados obtenidos durante esta investigación de doctorado, con respecto a análisis de vanguardia, concepción de sistemas, desarrollo de sistemas, resultados de experimentación y descubrimientos principales. Los sistemas se han evaluado en escenarios reales, desde laboratorios hasta sitios piloto. En total, se han publicado veinte artículos científicos, de los cuales nueve se han hecho en revistas especializadas. Esta investigación de doctorado realizó contribuciones a dos proyectos H2020 (DOMINOES y DREAM-GO), dos proyectos ITEA (M2MGrids y SPEAR), tres proyectos portugueses (SIMOCE, NetEffiCity y AVIGAE) y un proyecto con financiación en cascada H2020 (Eco-Rural -IoT)

Mobile robot transportation in laboratory automation

In this dissertation a new mobile robot transportation system is developed for the modern laboratory automation to connect the distributed automated systems and workbenches. In the system, a series of scientific and technical robot indoor issues are presented and solved, including the multiple robot control strategy, the indoor transportation path planning, the hybrid robot indoor localization, the recharging optimization, the robot-automated door interface, the robot blind arm grasping & placing, etc. The experiments show the proposed system and methods are effective and efficient