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早稲田大学
木村 啓二
教授
機関別共同研究
Discovery Saga
論文分野別Discovery Saga
研究テーマDiscovery Saga
協賛企業
共同研究先:LTD.
Unknown
共同研究数 1
Conference Paper
2016 11 13
ACM:Association for Computing Machinery
Architecture design for the environmental monitoring system over the winter season
冬季環境監視システムのためのアーキテクチャ設計
Koichiro Yamashita, Chen Ao, Takahisa Suzuki, Yi Xu, Hongchun Li, Jun Tian, Keiji Kimura, Hironori Kasahara
【抄録】
One of the applications as a source of big data, there is a sensor network for the environmental monitoring that is designed to detect the deterioration of the infrastructure, erosion control and so on. The specific targets are bridges, buildings, slopes and embankments due to the natural disasters or aging. Basic requirement of this monitoring system is to collect data over a long period of time from a large number of nodes that installed in a wide area. However, in order to apply a wireless sensor network (WSN), using wireless communication and energy harvesting, there are not many cases in the actual monitoring system design. Because of the system must satisfy various conditions measurement location and time specified by the civil engineering communication quality and topology obtained from the network technology the electrical engineering to solve the balance of weather environment and power consumption that depends on the above-mentioned conditions. We propose the whole WSN design methodology especially for the electrical architecture that is affected by the network behavior and the environmental disturbance. It is characterized by determining recursively mutual trade-off of a wireless simulation and a power architecture simulation of the node devices. Furthermore, the system allows the redundancy of the design. In addition, we deployed the actual slope monitoring WSN that is designed by the proposed method to the snow-covered area. A conventional similar monitoring WSN, with 7 Ah Li-battery, it worked only 129 days in a mild climate area. On the other hand, our proposed system, deployed in the heavy snow area has been working more than 6 months (still working) with 3.2 Ah batteries. Finally, it made a contribution to the civil engineering succeeded in the real time observation of the groundwater level displacement at the time of melting snow in the spring season. © 2016 ACM.
【抄録日本語訳】
ビッグデータ源としてのアプリケーションの一つに、インフラの劣化検知や砂防などを目的とした環境モニタリングのためのセンサーネットワークがある。具体的には、自然災害や経年劣化による橋梁、建物、斜面、堤防などを対象としています。このモニタリングシステムの基本要件は、広域に設置された多数のノードから長期間に渡ってデータを収集することです。しかし、無線通信やエネルギーハーベスティングを用いたワイヤレスセンサネットワーク(WSN)を適用するため、実際のモニタリングシステム設計ではあまり事例がありません。なぜなら、システムは、土木工学の通信品質やネットワーク技術から得られるトポロジー、気象環境と上記の条件に依存する消費電力のバランスを解決するための電気工学が指定する測定場所や時間などの諸条件を満たさなければならないからである。我々は、ネットワーク挙動と環境妨害に影響される電気的アーキテクチャに特化したWSN全体設計手法を提案する。これは、ノードデバイスの無線シミュレーションと電力アーキテクチャシミュレーションの相互トレードオフを再帰的に決定することを特徴としている。さらに、本システムでは、設計の冗長性を確保することが可能である。また、提案手法により設計された斜面監視WSNを実際に積雪地帯に展開した。従来の同種の監視WSNは、7Ahのリチウム電池を搭載した場合、温暖な気候の地域で129日しか動作しませんでした。一方、豪雪地帯に展開した本提案システムは、3.2Ahの電池で6ヶ月以上稼働しています(現在も稼働中)。最後に、春季の雪解け時の地下水位変位をリアルタイムに観測することで、土木工学に貢献することができました。© 2016 ACM.