همراه ما باشید
هفته نامه عصر ارتباط
اولیـن و پرتیـراژتـرین هفتـه نـامه ICT کشـور

نگاهي به فناوری سیستم هشدار دهنده اتش جنگل با استفاده ازشبکه حسگر بی سیم

نگاهي به فناوری سیستم هشدار دهنده اتش جنگل با استفاده ازشبکه حسگر بی سیم

شبکه حسگر بی سیم یک شبکه خود سازمانی که از گر ه های کوچک تشکیل شده است.شبکه حسگر برای نظارت در محیط  مستقر  می شود.آتش سوزی خسارت زیادی به موجودات زنده جنگل وارد می کند.این مقاله به بررسی طراحی روریکرد سیستم شبکه حسگر می پردازد.هدف اصلی راه حل پیشنهادی  تخمین هوشمندانه میزان وشدت شعله های آتش که در جنگل مشتعل می شوند است.

نیرو کارآمد و تکنیک های مبتنی بر الویت برای ارتباط داده ها بین شبکه های حسگر بی سیم اجرا می شوند.با کمک روش پیشنهادی، مسیر یابی پویا را می توان برای  راه حل ارتباطی داده ها ایجاد کرد.

 

1.مقدمه

ICTبرای تعدای از کاربرد ها در نظارت بلادرنگ و بسیاری از وظایف دیگر مورد استفاده قرار گرفته است.باکمک تکنولوژی اطلاعات وظایف متعددی در انجام بسیار ازفعالیت ها خود کارشده اند که برای انسان تقریبا غیر ممکن است.تعدادی از راه حل های کلیدی وجود دارد که با کمک فن آوری ارتباطی پیشرفته طراحی واجرا شده اند وکارهای تحقیقاتی زیادی در زمینه ارتباطات وشبکه انجام شده است.شبکه حسگر بی سیم یک شبکه  خود سازمانی است که از گره های کوچک تشکیل شده است ودر کاربردهای بلادرنگ استفاده شده است.مانند سیستم تشخیص سیل،سیستم تشخیص زلزله،نظارت برسلامت ماشین.

شبکه حسگر بی سیم در نظارت بر محیط زیست برای پیشگیری از بلایا  ونظارت برمناطق بزرگ منطقه ای کاربرد دارد.سنسورها انواع مختلف پارامترها را از محیط دریافت کرده و به ایستگاه های مبنا انتقال می دهند.پروتکل های زیادی برای انتقال داده بین شبکه های حسگر بی سیم مور داستفاده قرار گرفته اند.شبکه حسگر شامل مزایایی مانند استقرار سریع- پوشش بالا-هزینه های پایین و.. می باشد.شبکه حسگر بی سیم یک شبکه تک کاربردی محسوب می شود که هر گره با ارسال داده ها به سایر گره ها بدون اتکا به هیچ زیر ساخت متمرکز در مسیر یابی شرکت می کند.گره ها می توانند در هر زمانی متصل،ترک وآزاد باشند تا همان طور که  می خواهند حرکت کنند.پروتکل مسیر یابی از بردار فاصله استفاده می کند که هر گره نام هاب بعدی وتعداد هاب برای رسیدن به مقصد را حفظ می کند.پروتکل مسیر یابی یک زیر ساخت اساسی است.

بحث فوق راجب به سیستم تشخیص آتش سوزی جنگل که در گذشته اجرا شده،دارای شکاف هایی است که چگونه این چالش ومسائل را می توان از طریق چارچوب مفهمومی مبتنی به فن آوریWSNحل کرد.

2.بررسی تاریخچه

ارائه تحقیقات در موردتشخیص آتش سوزی جنگل وهشدار دادن به سیستم  به عنوان یکی از فرآیند های پیچیده وبحرانی وزمان بر  در نظر گرفته می شود. سیستم تشخیص آتش سوزی جنگل ضعف ها وشکاف هارا  از طریق اجرا مورد بررسی قرار می دهد وبه توسعه آن کمک می کند.

 بخش 3 فجایع طبیعی را پوشش داده است.دربخش4 درباره سیستم های تشخیص آتش سوزی جنگل بحث شده است.

کشور های درحال توسعه با برنامه ریزی وسرمایه گذاری در بخش فن آوری اطلاعات وارتباطات،منابع طبیعی خور را ذخیره وحفظ می کنند.براساس آمار سازمان ملل،تعدادی از سازمان های غیر دولتی در کشور های در حال توسعه،در توسعه ی پروژ ه ها در حال فعالیت هستند تا به حفظ منابع طبیعی از فجایع کمک کنند.

همچنین در طول سال 2000تا2016 تخمین زده شد که میلیون ها نفر تحت تاثیر بلایای طبیعی وخطر بودنند.

روش هی مختلفی وجود دارند که می توان از آن ها برای یافتن بلاهای طبیعی در جنبه ها مختلف استفاده کرد که در بین همه موارد فن آوری شبکه حسگر بسیار توصیه شده است.درمقابل راه حل های سنتی ،راه حل پیشرفته در صورتی که تکنولوژی به درستی  برای آن مستتر شود،بهتر وکارآمدتر است.

یکی از رویکردهای سنتی استفاده از برج مراقبت که نزدیک به جنگل مستقر شده که وسایلی مانند:یابنده حریق یا کمک دستگاه دارد.این رویکرد در آمریکا- استرالیا وکاناد کاربرد دارد.

 

 2.1 تشخیص اتوماتیک آتش سوزی محلی

در این بخش،بحث تفضیلی در زمینه سیستم تشخیص حریق ارائه شده است ومشاهده شد که این سیستم قابلیت واکنش دراین زمینه را دارد.تجزیه وتحلیل می کنیم که چگونه آتش سوزی جنگل شناسایی می شود.

بدن انسان یک سیستم پیچیده است واحتمال زیادی دارد که می توان آتش را در منطقه ی خاص تشخیص داد.بوی بینی به عنوان یکی از رد یاب های آتش در نظر گرفته می شود وتوانایی بوییدن، از طریق میلیون ها نورون موجود در مغز انسان امکان پذیر است.

دود یکی  از رایج ترین کاربرد ها است که با استفاده از سنسور های یونیزاسیون وفتوالکترونیک ،هر زمان که دود تشخیص داده شود آژیر به صدا در می آید.حسگرها از طریق سیستم به هم وصل شده وسپس راه حفاظت از اشیاء درآتش تشخیص داده می شود اما به دلیل عملکرد وکارایی کم یک سیستم جدید در زمینه ردیابی نیاز به طراحی وپیاده سازی دارد.

2.2 رویکرد شبکه حسگر بی سیم

مزایا وویژگی های که شبکه حسگر بی سیم وتکنولوژی سنسور در تشخیص آتش سوزی در مقابل با رویکرد سنتی ارائه می دهد بسیار است.این روش جایگزین رویکردسنتی است.ویژگی های تکنولوژی شبکه حسگر بی سیم شامل:سنسور مستقر در میدان-هزینه پایین-پوشش بالا- مقیاس پذیری-دسترسی به شبکه در همه جا-حفاظت Hyervisorدر برابر حملات شبکه-خود سازماندهی-نیاز به نگهداری کمتر و ارزان تر و...است.

در سال های گذشته تعدادی از اپلیکیشن های هشدار دهنده توسعه یافته برای تشخیص وهشدار دادن آتش سوزی در جنگل با استفاده از شبکه حسگر طراحی وپیاده سازی شد که با خدمات وب یا سیستم هشدار آنلاین ارتباط دارند که تاخیر قابل توجه در ارسال پیام هشدار به دفاتر اضطراری دارد.

2.3سیستم نظارت آتش جنگل

از شبکه حسگر بی سیم وپروتکل ارتباطی برای داده ها واطلاعات در زمینه انتقال داده در گروه های مختلف استفاده کرده اند.اجزای اصلی سیستم نظارت آتش جنگل:شبکه حسگر بی سیم،میان افزار وکاربرد وب است.

دراین سیستم برای تشخیص سه پارامتراصلی دما،رطوبت وتشخیص دود مستقر خواهد شد.اما به دلیل این چند متغیر ودسترسی به برنامه وب وعدم تمرکز بر تشخیص گرما وهمچنین عدم حضور موثر زمان واقعی سیستم هشدار زود هنگام به طور موثر برای کاری  تحویل داده شود.

2.4fire wxnet

یک شبکه حسگر تشخیص آتش سوزی  از چند لایه برای اندازه گیری شرایط آب وهوا محیط ساخته شده که شامل یک دوربین وب ،سنسور،ایستگاه مبنا می باشد.

مساله شرایط آب وهوایی بعد از استقرار نیم ساعت،از طریق دوربین جمع آوری می کند. این سیستم دارای قابلیت ارائه داده های مفید برای آنالیز رفتار آتش می باشد.

چون شکاف های کلیدی در زمینه این سیستم فقدان پیوستگی در مجموعه داده هاست بنابراین منجر به زمان محیط واقعی نشده است.

2.5 شناسایی آتش در معادن

تشخیص آتش سوزی در معادن یکی از چالش های مهم است که از شبکه حسگر بی سیم برای شناسایی آتش استفاده شده است.زیرانرخ رشد آتش سوزی در معادن بیش از آتش سوزی در جنگل است.تکنیک مکانیزم زمانبندی به  حفظ انرژی وافزایش عملکرد شبکه وتکنیک بهینه سازی شبکه کمک می کند.زمانی که داده ها جمع آوری می شوند اطلاعات به اجزای پردازشی منتقل می شود واطلاعات به اجزای ناظر می فرستد که در آن حالت هشداراز زیر سیستم نظارت ایجاد می شود.

2.6 sky line access

skylin،یک مکانیزم هوشمند ویک روش ارتباطی است که در شبکه حسگر بی سیم مورد استفاده قرار گرفته است که پیام مورد نیاز را به ایستگاه مبنا انتقال می دهد که یک معیار خاص  برای هریک از انتقال نود ها می تواند داده های skylineرا برای آتش  سوزی  مورد استفاده قرار دهد.پردازش داده ها با الگوریتم پیشنهادی ونتایج حاصل از یک روش سریع وموثر انرژی تولید می شوند.

2.7سیستم شاخص آتش(ّFIS)

رایج ترین مورد استفاده از FIS  به شرح زیر است:

2.7.1 Fir weather index 

این روش محاسبه پتانسیل آتش نسبی در شرایط آب وهوایی را فراهم می کند.

2.7.2National Fire Danger Rating System (NFDRS)

این رویکرد مبتنی بر تعدادی  از شاخص ها است که پتانسیل لازم برای کنترل  یک آتش سوزی واحد دریک نوع سوخت خاص رادریک ناحیه درجه بندی وشاخص بار آتش نشان می دهد.

2.8 مشکلات سیستم موجود

تعدادی از مشکلات دراین سیستم به شرح زیر است:

تاخیر در پاسخ،هزینه بالای دوربین مادون قرمز،مشکلات نگهداری،میزان بالا هشدار اشتباه،پوشش پایین

3.معماری وطراحی سیستم پیشنهادی

معماری وطراحی سیستم، محور اصلی است.راه حل پیشنهادی براساس 4هسته است:

اجزا شبکه حسگر بی سیم-میان افزار-وب-برنامه کاربردی وهشدار دادن همه اجزا به هم وصل می شود تا تشخیص زود هنگام آتش سوزی را به دست آورد.

طراحی واجرای سیستم هشدار دهنده اولیه آتش سوزی براساس شبکه بی سیم(wsn):

الف-معماری سیستم     ب-میان افزار نظارت آتش    ج-رابطه وب     د- اجزای سیستم شامل:ایستگاه اصلی وگره های سنسور        

ه- یک معماری پیشنهادی ارتباطی وهماهنگی بین سنسور   ر-توصیف جزییات برنامه کاربردی درمحیط های زمانی                 ز-شناسایی ویژگی مورد نیاز نرم افزار

 

3.1معماری سیستم

چشم انداز معماری پیشنهادی که طراحی ،توسعه واجرای یک راه حل  پیشنهادی برای تحقق اهداف تمام نیازمندی های کاربردی تحقیقات است.تعدادی سیستم های  شاخص گذاری وجود دارد که برای شناسایی آتش جنگل می توان استفاده کرد.در راهکار پیشنهادی شاخص آب وهوا-شاخص کیفیت آب وهوایی به کار گرفته شده است.ارتباط وهماهنگی بین شبکه های حسگر بی سیم بر پایه داده های اولویت است.

بسته اطلاعاتی شامل تعدادی از پارامترها که به کاهش کلی سربار شبکه کمک می کند.راه حل پیشنهادی مبتنی برمیان افزار و وب برنامه های کاربردی است.شبکه حسگر بی سیم در آتش سوزی جنگل طراحی ومستقر شده است که راه حل پیشنهادی ،آتش سوزی را شناسایی می کند،ومقیاس ها بااستفاده از شاخص آب وهوایی آتش اندازه گیری می شوند.

بااین حال در محیط های real timeحسگر می تواند با کمک هلی کوپتر مستقر شود.در محیط  شبیه سازی ،سرویس وب برای ارتباط بین داده ها بین ایستگاه مبنا ومیان افزار به کار گرفته می شود.میان افزار یک قسمت اصلی در زمینه نحوه مطلع شدن ونظارت برسیستم می تواند اجرا شود.

سیستم هشداردهنده باکمک نرم افزار وب  آغاز می شود که سیستم در صورت آتش سوزی می تواند پیام ارسال کند.

سیستم هشدار دهنده به طور اتوماتیک میزان آتش را مشخص می کند.شبکه حسگر که در جنگل مستقر شده قادر به تشخیص پارامترهایی از محیط خواهد بود.این پارامتر ها تبدیل به بسته های داده و اطلاعات شده وبا کمک راه حل پیشنهادی مبادله می شوندو اصل کار راه حل پیشنهادی محاسبه شاخص آب وهوای آتش(FWI)است ، زمانی که این شاخص ها محاسبه شد اطلاعات به سرویس وب مستقل می شود. بسته اطلاعاتی با استفاده از پروتکل سرویس وب بار گذاری می شود.میان افزار اطلاعات مربوط به سنسور شاخص آتش سوزی جاری وبسیاری از پارامتر های دیگر رابه تصویر می کشد وهم دسترسی دارد.

طول وعرض جغرافیایی در شبیه سازی با محورx,yجایگزین می شود.هدف طراحی وتوسعه میان افزار این است که به طور مداوم برFWI ووب کاربردی نظارت داشته باشد واگرFWIدر خطر داشته باشد میان افزار یک پیام هشدار به سرویس وب مستقر در سرور ارسال  می کند.این پیغام شامل محور مکانX,Y است.هر زمان که یک پیغام جدید دارد یک هشدار توسط سرویس وب ایجاد می شود.کاربرد وب،نظارت و دسترسی به وضعیت اضطراری خدمات با ارئه تایید هویت است.هر زمان که پیامی در مورد  آتش سوزی دریافت می شود به جایی واکنش می دهد که درآن حادثه آتش سوزی رخ داده است.

3.2میان افزار نظارت آتش

این برنامه دسکتاپ است که بین عملیات سیستم وشبکه حسگر بی سیم کار می کند.میان افزار نمایش گرافیکی  اطلاعات بازیابی شده از گره های سنسور را نشان می دهد.آن محاسبه می کند شاخص رابا استفاده از شبکه حسگر بی سیم درپنجره گرافیکی که کاربر موقعیت تقریبی مختصات سنسور را نشان دهد. منطقه ای که درآن مقدار زیادی آتش وجود دارد شاخص آب وهوا(FWI) رنگ آن منطقه تغییر خواهد کرد.پیغام خودکار توسط میان افزار تولید می شودوبه وب سایت فرستاده می شود.میان افزار پیوسته اطلاعات ارائه شده توسط حسگر شبکه بی سیم را بررسی می کند.

هدف اصلی میان افزار این است که موقعیت تقریبی را که درآن آتش شعله ور می شود را تشخیص دهد.به طور خودکار پیامی تولید خواهدکرد و شاخص هوای آتش هر مکان وشدت آتش را محاسبه می کند.

3.3واسط وب اعلام خطر آتش

این برنامه می تواند در کا مپیوترهای ادارات اضطراری مورد استفاده قرار گیرد.اطلاعات آتش  سوزی جنگل وحادثه آتش  در این برنامه می توان استفاده کرد.این برنامه به پایگاه داده PCهای جنگل متصل خواهدشد.اطلاعات در مورد منطقه به صورت گراف وجود خواهد داشت.برنامه وب پیام را ارسال خواهد کرد.خدمات اورژانسی به سرعت می تواند به مشکلات واکنش نشان دهد وکنترل آتش  را بدست گیرد.

3.4برنامهClient

قسمت نهایی بااستفاده ازc# ,asp.netتوسعه وطراحی شده است. اگر آتش در جنگل مشتعل شود برنامه،آتش،موقعیت آن،شاخص،دما،زمان وبسیاری از پارامتر ها مشخص خواهد کرد.اطلاعات در وب  سایت بارگذاری خواهد شد.این برنامه های کاربردی مختلف در سرور وب میزبان خواهد بود و می تواند با کمک اینترنت ب هر جایی دسترسی داشته باشد.این خدمات اورژانسی در وب کاربردی برای یک ناحیه خاص که در زیر اشاره شده است به دست خواهند آمد:

الف-محیط:منطقه ای که در آن شبکه حسگر مستقر می شود.محیط شامل دو اجزای اصلی،wsnوایستگاه مبنا است.هدف wsn برای نظارت بر پارامتر های وضعیت به صورت زیر است:دما(t)،رطوبت نسبی(h)،سرعت(ws)،باران(s).

هنگامی که پارامتر ها محاسبه می شوند،FWIمحاسبه شده واطلاعات به یک سیستم ایستگاه  مبنایا پایگاه منتقل می شوند.در محیط شبیه سازی داده ها به سرویس وب که بعنوان ایستگاه مبنا عمل می کردفرستاده می شود.

ب-پروتکل ارتباط داده:پروتکل ارتباطی بین شبکه حسگر یک نقش مهمی در عملکرد شبکه راایفا می کند.راه حل پیشنهادی،روش ارتباطی برای ارتباط بین گره های سنسور یا ایستگاه مبنا،داده ای جدید را پیاده می کند.تعدادی پارامتر مثل اولویت-امنیت وخیلی چیزهای دیگر برای ارتباطات وجود دارد. درمحیط آتش سوزی جنگل،گره ها بعنوان استاتیک در نظر گرفته می شوند.هیچ قاعده مشخصی برا ی استقرا حسگر در محیط جنگل وجود ندارد.

همه گره ها درشبکه می تواند مستقیما به گره هایsink یا ایستگاه مبنا حرکت کند.

نگاهي به فناوری سیستم هشدار دهنده اتش جنگل با استفاده ازشبکه حسگر بی سیم

 

این معادله نوع متفاوتی از محاسبات رااجرا می کند وبه تعیین اولویت بسته داده وانتخاب مجموعه داده کمک می کند.این معادله در شبیه ساز سفارشی نیز با استفاده از محیط مایکروسافتc#شبیه سازی شده است.با گذر زمان  محققین پروتکل های مختلف طراحی کردند تا به دستگاه ها اجازه دهند بسته های داده را در شبکه به اشتراک بگذارند.

ج-مسیر دینامیکی چندگانه: راه حل پیشنهادی،مسیر پویای شبکه حسگر بی سیم را شناسایی می کند.شناسایی مسیر چندگانه با کمک الویت ها توسعه می یابد.اگرچه چند راه مختلف نیز می تواند بااستفاده از راه حل پیشنهاد شده برای استفاده ازویژگی های اولویت شناسایی شود.

 

4 -بررسی واعتبار سنجی

تایید واعتبار راه حل پیشنهادی  فرآیند پیچیده وزمان بر است چرا که انواع پارامتر های دخیل در سیستم  که باید مورد آزمایش وتایید قرارگیرد متفاوت است.تجزیه وتحلیل می شود که با گذر زمان انواع مختلف ابزار ها،تکنیک ها ورویکردهایی مانند زبان برنامه نویسی،زبان های شبیه سازی ،آزمایش تکنیک ها وبسیاری دیگر طراحی وتوسعه داده می شوند.نشان داده می شود که آزمایش در روند کلی یک کار وقت گیر است چون انواع  متفاوت متغیر هایی که به بافت آزمون متصل هستند عبارت انداز:یک هدف کلیدی یا کل سیستم را می توان مورد آزمایش قرار داد.مشاهده می شود که اگر آزمایش بدرستی انجام شود احتمال زیادی وجود دارد که برای راه حل یا معماری پیشنهادی اجرا می شود که از محیط آزمایش تازمان واقعی تغییر کند.

تجزیه وتحلیل اکثر محققان نشان  داد که آزمایش باید ازطریق شبیه سازی یا استفاده از هرزبان برنامه نویسی انجام شود،آنالیز کارپیشنهادی نیز مبتنی برکار محقق است.

اگر راه حل پیشنهادی در محیط زمانی واقعی  مورد آزمایش قرار می گیرد،در صورت عدم موفقیت آزمایش،هزینه به عنوان یک  عامل کلیدی در آزمایش در نظر گرفته می شود.امادر صورت تایید واعتبار سنجی به درستی انجام شده است.شانس زیادی برای اهداف کلیدی واهداف مرتبط با زمینه سیستم هشداردهنده زود هنگام آتش سوزی براساس شبکه حسگر بی سیم وجود دارد که می توان بدست آورد.

4.1آزمایش از طریق رویکرد شبیه سازی

محیط  شبیه سازی باید با استفاده از جاوا وتکنیک تست طراحی می شود.کار موجود محققان که تحت آتش سوزی جنگل وشبکه های حسگر بی سیم انجام می شود تاکید می کند که محیط شبیه سازی باید مورد استفاده قرار گیرد،اما جزییات محیط شبیه سازی وجود ندارد بنابراین نیاز به طراحی وتوسعه با استفاده از جاوا وفرم تکنیک تست دارد.پس از تجزیه وتحلیل مشاهده می شود که نتایج شناسایی شده در این بخش به ما اجازه می دهد که تصمیم بگیریم که راه حل پیشنهادی را می توان در چارچوب سیستم ادغام کرد.دو جنبه کلیدی  که برای معماری راه حل پیشنهاد شده در نظر گرفته شده  تشخیص آتش سوزی  جنگل و پروتکل ارتباطی است. درنظر گرفتن این موارد ما را در دستیابی به هدف اصلی وشناسایی مسیری که راه حل پیشنهادی را می توان یکپارچه کرد کمک می کند.

4.2 محیط شبیه سازی

Netlogoبرای شبیه سازی تمام آزمایش کلیدی مورد استفاده قرار می گیرد.مشاهده می شود که دلیل اصلی انتخاب Netlogo این است که در موارد مختلف ویژگی ها وپارامتر های کامل برای هریک از دستگاه های بی سیم یک گره سنسورکه مادر راه حل به آن نیاز داریم می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

دراین بخش ما اشاره کردیم که نکته کلیدی که می تواند به عنوان توجیهی که وقتی Netlogo مورد استفاده قرار می گیرد برای تایید واعتبار سنجی یک سیستم هشدار دهنده اولیه برای  آتش سوزی جنگل براساس شبکه حسگر بی سیم در نظر گرفته شود:

1.فن آوری منبع باز

الف.لوگو خاص طراحی وتوسعه در زمینه  تکنولوژی منبع باز ومشاهده می شود که ماژول جدید وتوابع می توانند به راحتی طراحی وتوسعه از طریق  استفاده از منبع باز زبان برنامه نویسی اجرا می شود.

2.مدل رفتاری

الف.مشاهده شده است که زبان یکی از مهمترین جنبه های مدل رفتاری که کلید را سهامداریا پژوهشگر برای توسعه انواع مختلف متغیر وهدایت این متغیر هادربرمی گیرد.

 

 

3.تنطیمات پارامتر

الف.با استفاده  از زبان Netlogo،شناسایی،تجزیه وتحلیل وتوصیف هر یک از پارامتر ها برای  عاملی که به زمینه این راه حل پیوند خورده آسان است.

ب.مشاهده می شود که فرصت  های زیادی برای بهتر شدن نتایجی که می تواند به دست آیند درصورتی که هرعنصر از راه حل پیشنهادی که بامتن یک سیستم هشداردهنده زود هنگام آتش سوزی جنگل براساس سیستم شبکه حسگر است.

خلاصه آن این است که این ها دلایل اصلی هستند یا توجیه آن به خاطر این است که ماراه حل را پیشنهاد کرده ایم واحتمال زیادی وجود دارد که نتیجه بهتری بدست بیاوریم در صورتی کهNetlogo به درستی به کار گرفته شود.

4.3 طراحی شبیه سازی

اجزایی که در چارچوب این مساله به هم متصل شده اند در تحقیقات زیر نشان داده شده است:

1.تنظیم محیط برای منطقه:

الف.در مرحله ابتدایی محیط در زمینه طراحی  شبیه سازی یک سیستم هشدار اولیه برای آتش  سوزی جنگل مبتنی برشبکه حسگر بی سیم انتخاب شده است.در زمینهNetlogoمنطقهpatchوکلیدی که درآن محیط شبیه سازی 256*256 انجام می شود.

2.تنظیم شبکه حسگر بی سیم

الف.دراین مرحله شبکه حسگر بی سیم مستقر خواهد شد.مشاهده می شود که در هر فازتحلیل عملکرد صحیح راه حل پیشنهادی را می توان تشخیص داد.

ب.درشکل زیر شبکه حسگر بی سیم مستقر در زمینه محیط شبیه سازی ارائه شده است:

نگاهي به فناوری سیستم هشدار دهنده اتش جنگل با استفاده ازشبکه حسگر بی سیم

3.ارتباط دادن شبکه حسگر بی سیم

الف.ارتباط وهمکاری بین پارامترها،شبکه حسگربی سیم بادی اجرا شود.

ب.درشکل زیر گره های سنسور که در محیط شبیه سازی نشان داده شده است.

نگاهي به فناوری سیستم هشدار دهنده اتش جنگل با استفاده ازشبکه حسگر بی سیم

4.برنامه ریزی شاخص آب وهوای آتش

هنگامی که استقرا راه حل پیشنهادی انجام می شود در مرحله بعدهریک از آب وهوای احتراق اجرا می شود در شبکه حسگر بی سیم شاخص ها به کار گرفته می شوند.هر گره دریک ناحیه خاص چهار پارامتر مهم محیطی را استخراج می کند.همه این پارامترها برای تجزیه وتحلیل شاخص آب وهوا تشخیص داده می شوند.

5.یکپارچگی پروتکل ارتباطی

الف.دراین ماژول برنامه ریزی ارتباط  پروتکل انجام می شود تمام چند فهرست مهم تکنیک ها درNetlogoبرنامه ریزی می شوند به گونه ای که نتایج موردنظر را می توان بدست آورد.

ب.انجام آزمایش

ج.تمام مراحل بالا در طراحی شبیه سازی وتوسعه انجام می شود وسپس آزمایش ها تکمیل انجام خواهد شد.

د.شکل زیر نشان آزمایش رانشان می دهد.

نگاهي به فناوری سیستم هشدار دهنده اتش جنگل با استفاده ازشبکه حسگر بی سیم

 

 

4.4دسترسی آزمایشی

دریک زمینه ساده روش تجربی به عنوان روشی برای  تحقیق تعریف می شود که محقق در آن یک یا چند متغیر را دستکاری وکنترل می کندوهر گونه تغییر در سایر متغیر ها را اندازه گیری می شود.مشاهده می شود که با رویکرد تجربیNetlogo ظرفیت اجرای فرآیند برای یک راه حل مورد نیاز است.آزمایش های زیر می تواند در مورد یک سیستم هشدار اولیه برای  آتش سوزی جنگل برپایه شبکه حسگر بی سیم انجام داد:

الف.تجزیه وتحلیل قدرت شبکه

ب.تاثیر شناسایی آتش

ج.تجزیه وتحلیل بسته داده

د.تجزیه وتحلیل شاخص آب هوا آتش

ه.زمان شبیه سازی وتحلیل توان شبکه با استفاده از پارامتر های مختلف تمام آزمایشات بالا منجر شد مابه راه حل  می رسیم.

در بخش بعدی بحث در مورد راه حل ارائه شده است.

4.5تجزیه وتحلیل قدرت شبکه

این آزمایش برای تجزیه وتحلیل قدرت شبکه وراه حل پیشنهادی به عنوان بخشی از سیستم هشدار دهنده اولیه برای آتش سوزی جنگل برا ساس شبکه حسگر بی سیم ارائه شده انجام  شده است.

براساس محیط شبیه سازی تجزیه وتحلیل راه حل پیشنهادی به دلیل ادغام تکنیک،یک روش بهتر برا ی مقایسه با یک نمونه سنتی است.

در محیط شبیه سازی،راه حل پیشنهادی در حدود116مورد آزمایش قرار گرفته است.طبق نتایج شبیه سازی،مشاهده می شود که راه حل پیشنهادی در محیط شبیه سازی نتایج بهتری دارد.

4.6تاثیر تشخیص آتش سوزی

آزمایش اثر بخشی آتش سوزی برا ی اندازه گیری تاثیر تشخیص آتش سوزی در شبکه حسگر بی سیم در راه حل پیشنهادی در نظر گرفته شده است.تاحدودی کارایی تشخیص راه حل سنتی وپیشنهادی برای آتش  سوزی مشابه است.با این حال5 % بهبود در سرعت وزمان تشخیص اندازه گیری می شود.

4.7تجزیه وتحلیل بسته داده

بسته های داده ای  باید برای هریک از شبکه های تک کاربردی یا سنتی شبیه سازی شوند.این آزمایش برای شناسایی وتجزیه وتحلیل داده های بدست آمده از روش پیشنهادی وسنتی است.روش سنتی در مقایسه با راه حل پیشنهادی دارای سربار بیشتر می باشد.

بسته داده بیشترباتوجه به تکنیک چند جمله ای،تجزیه وتحلیل نتایج بهتری به دست آورد.

4.8تجزیه وتحلیل شاخص آب وهوای آتش

این آزمایش برای شناسایی وتجزیه وتحلیل شاخص هایی که توسط هر نود سنسور به صورت گرافیکی نمایش  داده می شود،انجام می شود.

 

 4.9ارتباط بین زمان شبیه سازی وقدرت شبکه

این آزمایش برای شناسایی وتجزیه وتحلیل رابطه بین زمان شبیه سازی وقدرت شبکه انجام شده است،که به صورت آنالیز زمان شبیه سازی وانتقال قدرت شبکه به صورت همزمان است.

نتیجه گیری

می توان خلاصه کردکه اهداف اصلی مربوط به شرایط یک سیستم هشدار دهنده زود هنگام آتش سوزی جنگل برمبنای شبکه حسگر بی سیم بوده است.

راه حل پیشنهادی ارائه شده دراین مقاله ظرفیت تشخیص اولیه وشناسایی آتش سوزی جنگل با استفاده از فن آوری های شبکه حسگر است.در چارچوب راه حل پیشنهادی،FWIیکپارچه شده ومشاهده شده که مقیاس وشدت را می توان از طریق کاربردFWIاندازه گیری کرد.باتوجه به تجزیه وتحلیل احتمال بالا وجود دارد که راه حل پیشنهادی بتواند به محیط زمان واقعی تبدیل شود واگرمکانیزم مناسبی  اتخاذ کنیم قطعا نتایج بهتر وشکاف های کلیدی در راه حل پیشنهادی ارائه شده را به دست آورد.

دراین خصوص ارتباط وهمکاری با تمام ذینفعان باید طراحی وتوسعه داده شود.مدل عامل محور باید یکپارچه شود وعوامل محیطی بهتر است در نظر گرفته شود.N3برای  دوره اولیه نحوه مطلع شدن سیستم برا ی آتش سوزی جنگل برپایه شبکه حسگر می تواند آزمایش بهتری ارائه دهد.

درزمینه وضعیت آینده  برای هشدار دادن اولیه سیستم آتش سوزی جنگل براساس شبکه حسگر بی سیم برنامه میان افزار باید ازطریق کاربردتکنولوژی ابر اجرا شود.می توان این را خلاصه کرد که اگر فناوری محاسبات ابری یکپارچه است نتایج بهتر وپیامد می تواند استخراج شود.

این سیستم با استفاده ازSoftware toolkit netlogo 5.3.1 اجرا می شود .

 

نويسنده: افسانه نوروزی

استاد راهنما: دکتر فرشید صهبا

 

منابع

[1]  Saeed Ullah Jan, Fazal Khaliq2018. An Improved Forest Fire Alerting System Using Wireless sensor Network

 

درج دیدگاه

عصــر بــازی