Automatic sensor clustering : connectivity for the internet of things

Current predictions from industry envision that within a decade, the Internet will bepopulated by tens of billion of devices. Already today, smart Internet devices havesensors that provide an enormous potential for creating new applications. The chal-lenge at hand is how this information can be shared on the future Internet in order tounlock the full capability of applications to interact with the real world. Therefore,there is an urgent need for scalable and agile support for connecting people, placesand artifacts in applications via a vast number of devices and sensors on the futureInternet. Clearly, this poses a challenge of sharing and thus storage of so-called con-text information. Beyond scalable context storage lays another challenge to identifyand locate devices that are important to the user. In a support for billion of contin-uously changing sensors and actuators, a search engine would not work. Thereforean intelligent way to group devices is required. This thesis deals with mainly three issues: Firstly, propose a method for devicesto be reachable and thus addressable independent of their location in the infrastruc-ture. Secondly, how can the proposed method be used to insure automatic connectiv-ity anywhere between clients and services offered by the device, in particular associ-ated sensors and actuators. Thirdly, how can the grouping and support be combinedand used to dynamically associate sensors from across the Internet with applications,assuming that the aforementioned grouping exists. The proposed solution to the firstissue is to store identifier-locator pairs in an overlay. For the second issue we pro-pose a sensor socket introduced which exploits the identifier/locator pairs to enabledevice mobility. The third issue is addressed by providing a group-cast operation inthe sensor socket. This arrangement allows communication with peers determinedby a grouping algorithm which operates on context information on the context over-lay. Thus we have enabled the creation of automated dynamic clustering of sensorsand actuators in the Internet of Things.The sensor socket is designed as a stand-alone module to support any contextoverlay that provides the same basic functionality. The sensor socket embodiesa support to automatically interconnect and communicate with devices. Using abridging software, remote devices can be dynamically found and inserted into legacylocal area network where current devices can benefit from the connectivity. For fu-ture work the bridge can be extended to actively locate and identify nearby sensorsthat are unable to participate in the overlay network otherwise

Overlay Enhanced Mobility for the Internet of Things

One of the major challenges to realize the Internet of Things is to support IP mobility for the large amount of connected entities when they move between different locations and access methods. Current solutions for mobility are host centric, requiring support from the infrastructure, or breaks backwards compatibility, which will take a long time or high economic motivation to implement. Solutions for context information exchange are created for specific, small, or localized scenarios with centralized coordination that do not scale well. There is therefore a need for a solution which both scales well, and support IP mobility, without additional demands on current or future Internet infrastructure.We propose the use of a dual-overlay network structure for both information dissemination and as an alternative to current IP mobility technologies. It separates identities from location by introducing a second overlay network where the identity-to-location association is stored. We show analytically that the proposed solution provide logarithmic latency for localization and reduces the overall workload when the number of sensors per host increases beyond seven, with a workload reduction of 15 percentage points at fifteen sensors per host

Fully Distributed Ubiquitous Information Sharing on a Global Scale for the Internet-of-Things

The Internet-of-Things will require ubiquitous informationsharing between connected things on a global scale, whichexisting systems do not offer. Most current efforts focus on solutionsfor information dissemination, which induce single pointsof failure and introduce unnecessary communication delays. Tothis end we propose the SensibleThings platform, which is afully distributed open source architecture for Internet-of-Thingsbased applications. This article describes the major problems thatInternet-of-Things platforms must address, our technical solutionto these problems, and an evaluation thereof. We also present thecurrent progress and a series of demonstrators, which show thewide range of applications enabled by the platform. Finally, wepresent how the platform will be used in our future research andpotential spin off companies

STC-CAM1, IR-visual based smart camera system

Safety-critical applications require robust and real-time surveillance. For such applications, a vision sensor alone can give false positive results because of poor lighting conditions, occlusion, or different weather conditions. In this work, a visual sensor is complemented by an infrared thermal sensor which makes the system more resilient in unfavorable situations. In the proposed camera architecture, initial data intensive tasks are performed locally on the sensor node and then compressed data is transmitted to a client device where remaining vision tasks are performed. The proposed camera architecture is demonstrated as a proof-ofconcept and it offers a generic architecture with better surveillance while only performing low complexity computations on the resource constrained devices

Digitaliseringens möjligheter och utmaningar inom förvaltning och underhållsplanering av broar : Förstudie

Rapporten behandlar digitalisering – att införa ny digital teknik – i förvaltningsverksamheten av broar. Omfattningen är en förstudie med syftet att identifiera behovet av framtida forskning för en långsiktig utveckling av broförvaltningen. En grundläggande ansats var att en digitalisering ska minska behovet av kostsamma underhållsåtgärder men bibehålla en hög säkerhet för våra broar. Projektets mål var att samla information om digitala informationsmodeller som skapas under investeringsskedet, utvärdera överlämningen av digitala modeller till förvaltningsskedet, och värdera den eventuella nyttan med digital informationsinsamling för tillståndsbedömning och underhållsplanering. En viktig del av detta var beskrivningen av dagens förvaltningssystem och hur det skulle kunna utvecklas. Studierna har bedrivits genom en enkätundersökning med respondenter från konsultfirmor aktiva inom broprojektering, intervjuer med tekniska experter och litteratursökningar. Resultatet visar att projekteringen av broar idag huvudsakligen görs genom byggnads-informationsmodellering (BIM). Inriktningen är mot byggskedet där samordning och kommunikation bedöms vara de största nyttorna. Överlämningen till förvaltningen består dock av relationsritningar i formen av enkla ritningsfiler. Trots att Trafikverkets strategi för BIM beskriver att en informationsmodell bör leva kvar under hela brons livslängd, finns det tveksamheter huruvida en modell från projekteringen är lämplig som förvaltningsmodell. Istället lyfts andra metoder fram för att skapa en modell av det byggda utförandet. Till exempel optiska metoder för skanning och fotogrammetri. Förvaltningssystemen bör utvecklas med funktioner för att lagra och tillgängliggöra stora mängder digital information från sensorer maskinella inspektioner. Syftet är att minska osäkerheterna i det byggda utförandet och graden av nedbrytning, för att slutligen skapa ett bättre underlag för beslut om åtgärder. Ett framtida scenario är en digital tvilling som speglar den verkliga konstruktionen och uppdateras kontinuerligt genom sensordata. Gällande hårdvara för mätningar behöver sensorer och system utvecklas med avseende på energiförbrukning, energiskördning och underhållsåtgärder, t.ex. genom kombinationer av utbytbara komponenter med kort livslängd och andra delar med lång livslängd. Fiberoptiska sensorer visar på lovande egenskaper men utveckling behövs för att göra dem mer kostnadseffektiva i relation till konventionella sensorer

Digitaliseringens möjligheter och utmaningar inom förvaltning och underhållsplanering av broar : Förstudie

Rapporten behandlar digitalisering – att införa ny digital teknik – i förvaltningsverksamheten av broar. Omfattningen är en förstudie med syftet att identifiera behovet av framtida forskning för en långsiktig utveckling av broförvaltningen. En grundläggande ansats var att en digitalisering ska minska behovet av kostsamma underhållsåtgärder men bibehålla en hög säkerhet för våra broar. Projektets mål var att samla information om digitala informationsmodeller som skapas under investeringsskedet, utvärdera överlämningen av digitala modeller till förvaltningsskedet, och värdera den eventuella nyttan med digital informationsinsamling för tillståndsbedömning och underhållsplanering. En viktig del av detta var beskrivningen av dagens förvaltningssystem och hur det skulle kunna utvecklas. Studierna har bedrivits genom en enkätundersökning med respondenter från konsultfirmor aktiva inom broprojektering, intervjuer med tekniska experter och litteratursökningar. Resultatet visar att projekteringen av broar idag huvudsakligen görs genom byggnads-informationsmodellering (BIM). Inriktningen är mot byggskedet där samordning och kommunikation bedöms vara de största nyttorna. Överlämningen till förvaltningen består dock av relationsritningar i formen av enkla ritningsfiler. Trots att Trafikverkets strategi för BIM beskriver att en informationsmodell bör leva kvar under hela brons livslängd, finns det tveksamheter huruvida en modell från projekteringen är lämplig som förvaltningsmodell. Istället lyfts andra metoder fram för att skapa en modell av det byggda utförandet. Till exempel optiska metoder för skanning och fotogrammetri. Förvaltningssystemen bör utvecklas med funktioner för att lagra och tillgängliggöra stora mängder digital information från sensorer maskinella inspektioner. Syftet är att minska osäkerheterna i det byggda utförandet och graden av nedbrytning, för att slutligen skapa ett bättre underlag för beslut om åtgärder. Ett framtida scenario är en digital tvilling som speglar den verkliga konstruktionen och uppdateras kontinuerligt genom sensordata. Gällande hårdvara för mätningar behöver sensorer och system utvecklas med avseende på energiförbrukning, energiskördning och underhållsåtgärder, t.ex. genom kombinationer av utbytbara komponenter med kort livslängd och andra delar med lång livslängd. Fiberoptiska sensorer visar på lovande egenskaper men utveckling behövs för att göra dem mer kostnadseffektiva i relation till konventionella sensorer

The possibilities and challenges with digitalisation in management and maintenance planning of bridges : A prestudy

Rapporten behandlar digitalisering – att införa ny digital teknik – i förvaltningsverksamheten av broar. Omfattningen är en förstudie med syftet att identifiera behovet av framtida forskning för en långsiktig utveckling av broförvaltningen. En grundläggande ansats var att en digitalisering ska minska behovet av kostsamma underhållsåtgärder men bibehålla en hög säkerhet för våra broar. Projektets mål var att samla information om digitala informationsmodeller som skapas under investeringsskedet, utvärdera överlämningen av digitala modeller till förvaltningsskedet, och värdera den eventuella nyttan med digital informationsinsamling för tillståndsbedömning och underhållsplanering. En viktig del av detta var beskrivningen av dagens förvaltningssystem och hur det skulle kunna utvecklas. Studierna har bedrivits genom en enkätundersökning med respondenter från konsultfirmor aktiva inom broprojektering, intervjuer med tekniska experter och litteratursökningar. Resultatet visar att projekteringen av broar idag huvudsakligen görs genom byggnads-informationsmodellering (BIM). Inriktningen är mot byggskedet där samordning och kommunikation bedöms vara de största nyttorna. Överlämningen till förvaltningen består dock av relationsritningar i formen av enkla ritningsfiler. Trots att Trafikverkets strategi för BIM beskriver att en informationsmodell bör leva kvar under hela brons livslängd, finns det tveksamheter huruvida en modell från projekteringen är lämplig som förvaltningsmodell. Istället lyfts andra metoder fram för att skapa en modell av det byggda utförandet. Till exempel optiska metoder för skanning och fotogrammetri. Förvaltningssystemen bör utvecklas med funktioner för att lagra och tillgängliggöra stora mängder digital information från sensorer maskinella inspektioner. Syftet är att minska osäkerheterna i det byggda utförandet och graden av nedbrytning, för att slutligen skapa ett bättre underlag för beslut om åtgärder. Ett framtida scenario är en digital tvilling som speglar den verkliga konstruktionen och uppdateras kontinuerligt genom sensordata. Gällande hårdvara för mätningar behöver sensorer och system utvecklas med avseende på energiförbrukning, energiskördning och underhållsåtgärder, t.ex. genom kombinationer av utbytbara komponenter med kort livslängd och andra delar med lång livslängd. Fiberoptiska sensorer visar på lovande egenskaper men utveckling behövs för att göra dem mer kostnadseffektiva i relation till konventionella sensorer.This report deals with digitization – the introduction of new digital technology – in the management of bridges. The scope is a preliminary study with the aim of identifying the needs for future research for a long-term development of bridge management. A fundamental condition was that digitalisation should reduce the need for costly maintenance measures but maintain a high level of safety for our bridges. The objectives were to gather information about digital information models created during the investment phase, evaluate the handover of digital models to the management phase, and evaluate the potential benefits of digital information collection for condition assessment and maintenance planning. An important part of this was the description of the current management system and how it could be developed. The studies were conducted through a survey with respondents from consulting companies active in bridge design, interviews with technical experts and literature reviews. The results show that the design of bridges today is mainly done through building information modelling (BIM). The focus is on the construction phase where coordination and communication are judged as the greatest benefits. The handover to the management, however, consists of drawings in the form of simple files. Although the Swedish Transport Administration's strategy for BIM describes that an information model should follow the bridge throughout its life cycle, doubts have been expressed whether a model from the design is suitable as a management model. Instead, other methods are suggested for creating a model of the as-built structure. For example, optical methods for scanning and photogrammetry. Management systems should be developed with functions for storing and distributing large amounts of digital information from sensors and autonomous inspections. The aim should be to reduce the uncertainties regarding the as-built design and the degree of degradation, in order to create a better basis for decisions on measures. A future scenario is a digital twin that reflects the actual design and is continuously updated with sensor data. Regarding hardware for measurements, sensors and systems need to be developed considering energy consumption, energy harvesting and maintenance measures, e.g., by combinations of replaceable components with a short service life and other parts with a long service life. Fibre optic sensors show promising properties, but development is needed to make them more cost-effective in relation to conventional sensors.QC 20210308</p