اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدمراقبة مزارع البيوت البلاستيكية والتحكم بها باستخدام شبكات الحساسات والمشغلات اللاسلكية المعتمدة على تقنية ZigBee
Greenhouse Farms Control & Monitoring Using ZigBee Based Wireless Sensors & Actuators Networks
2241
0 22
0
(
0
)
تأليف
جمال خليفة( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
يشكل استخدام شبكات الحساسات اللاسلكية في مراقبة الزراعات المحمية، والتحكم بها، واحداً من المجالات التي لاقت رواجاً واسعاً في الآونة الأخيرة، لما تقدمه هذه الشبكات من خدمات، وتسهيلات، ووثوقية على مستوى المراقبة والتحكم. يسهم هذا البحث في دراسة تطبيق هذه التقنية على البيوت البلاستيكية المنتشرة في بلدنا، وعلى مساحات واسعة. ويقدم حلولاً لعمل شبكات المراقبة والتحكم الخاصة بذلك في الزمن الحقيقي، وبما يضمن أداء جيداً وفقاً لمعايير تقييم أساسة، مثل تخفيض التأخير الزمني، وزيادة في النفاذية ، وزيادة نسبة تسليم الرزم، وتخفيض عدد الرزم المفقودة، مع زيادة حمل الشبكة. وضِع من أجل ذلك عدد من السيناريوهات التي تماثل واقع بناء وتشغيل البيوت البلاستيكية في منطقتنا، اعتماداً على تقنية ZigBee. وقد تم اختبار سيناريوهات عمل شبكات الحساسات اللاسلكية، باستخدام المحاكاة، بما يسمح باستنتاج التوصيات للاسترشاد بها حين العمل على تركيب مثل هذه الشبكات في أماكنها لتعمل بالشكل الأفضل، وذلك من أجل مساحات مختلفة وعدد كبير من الصالات
The use of wireless sensor networks to monitor and control the precise agriculture is one of the areas which received broad concern in recent times, for the services, facilities and the reliability provided by these networks on the monitoring and control level. This research contributes to the study of the application of this technique in greenhouses deployed over large areas in our country. It offers solutions for networks of monitoring and control, in real time, and ensures a good performance according to the essential evaluating criteria, such as reducing the time-delay, and increases throughput, increases the delivery ratio of packets, and reduces the number of packets lost along with increased network load. In order to do that, a number of scenarios are proposed. These scenarios are similar to the reality of the construction and operation of the greenhouses in our region relying on ZigBee technique. Wireless sensors networks of these scenarios have been tested, using simulation in order to make conclusion and recommendations to guide the work while installing such networks in place to work as their best for different areas and a large number of lounges
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة استخدام شبكات الحساسات اللاسلكية المعتمدة على تقنية ZigBee لمراقبة والتحكم في البيوت البلاستيكية المنتشرة على مساحات واسعة. يهدف البحث إلى تقديم حلول عملية لتحسين أداء هذه الشبكات من خلال تقليل التأخير الزمني، زيادة النفاذية، تحسين نسبة تسليم الرزم، وتقليل فقدان الرزم. تم اختبار عدة سيناريوهات باستخدام المحاكاة لتحديد أفضل البنى الشبكية التي تناسب مختلف المساحات وعدد الصالات. النتائج أظهرت أن استخدام بنية شجرية للمنسقات المحلية يكون أكثر فعالية عندما يكون عدد الصالات أقل من 30، بينما يكون التوصيل شبه المختلط أكثر فعالية عندما يزيد عدد الصالات عن 30. كما بينت الدراسة أن الأداء ينخفض بشكل ملحوظ عند زيادة عدد الصالات إلى 60، مما يستدعي تقسيم الشبكة إلى أكثر من شبكة صغيرة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: على الرغم من أن البحث يقدم حلولاً عملية ومفيدة لمراقبة البيوت البلاستيكية باستخدام تقنية ZigBee، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية الخارجية مثل التداخل الكهرومغناطيسي على أداء الشبكة. ثانياً، كان من الممكن تقديم دراسة ميدانية عملية بجانب المحاكاة لتأكيد النتائج. وأخيراً، يمكن تحسين البحث بإضافة مقارنة بين تقنية ZigBee وتقنيات أخرى مثل LoRaWAN أو NB-IoT من حيث الأداء والتكلفة.
أسئلة حول البحث
-
ما هي التقنية المستخدمة في البحث لمراقبة البيوت البلاستيكية؟
التقنية المستخدمة هي شبكات الحساسات اللاسلكية المعتمدة على تقنية ZigBee.
-
ما هي الأهداف الرئيسية للبحث؟
الأهداف الرئيسية هي تحسين أداء شبكات المراقبة والتحكم من خلال تقليل التأخير الزمني، زيادة النفاذية، تحسين نسبة تسليم الرزم، وتقليل فقدان الرزم.
-
ما هي أفضل بنية شبكية للمنسقات المحلية عندما يكون عدد الصالات أقل من 30؟
أفضل بنية شبكية هي البنية الشجرية للمنسقات المحلية.
-
ما هو الحل المقترح عندما يزيد عدد الصالات عن 60؟
الحل المقترح هو تقسيم الشبكة إلى أكثر من شبكة صغيرة بحيث لا تغطي كل شبكة أكثر من 60 صالة.
المراجع المستخدمة
Krzysztof S. Berezowski; The Landscape of Wireless Sensing in Greenhouse Monitoring and Control; International Journal of Wireless & Mobile Networks (IJWMN) Vol. 4, No. 4, August 2012
S.U. Zagade, R.S. Kawitkar; Wireless Sensor Network for Greenhouse; International Journal of Science and Technology; Volume 2 No.3, March 2012
Manijeh Keshtgari, Amene Deljoo; A Wireless Sensor Network Solution for Precision Agriculture Based on ZigBee Technology; Wireless Sensor Network Journal, 2012, 4, 25-30
M.V. Vijaya Saradhi et al; Development of a Low-Cost ZIGBEE and GSM SMS-Based Conductor Temperature and Sag Monitoring System; International Journal of Engineering Science and Technology Vol. 2(4), 2010, 372-381
W. Yuan, X. Wang, J. P. M. G. Linnartz and I. G. M. M. Niemegeers Coexistence Performance of IEEE 802.15.4 Wireless Sensor Networks under IEEE 802.11b/g Interference. Spring Journal Wireless Personal Communication, 2011
قيم البحث
اقرأ أيضاً
إن البيوت المحمية ذات أهمية كبيرة في المجال الزراعي فهي تؤمن البيئة المناسبة والهامة لنمو وإنتاج النباتات المختلفة بغض النظر عن الظروف البيئية المحيطة, إن المراقبة والتحكم في هذه البيوت يعتبر أمر ضروري وهام من أجل توفير البيئة المطلوبة والحصول على أف
ضل إنتاج, لذلك فان الغاية من هذا المشروع هي دراسة مراقبة هذه البيوت والتحكم بها باستخدام شبكات الحساسات اللاسلكية والتي تعتبر من الطرق الحديثة والبسيطة لما توفره من دقة في العمل وجهد قليل وبالتالي إنتاج أفضل وستكون الدراسة من أجل عدة تشكيلات وتصاميم لنموذج البيت المحمي وإجراء المحاكاة باستخدام برنامج ال OPNET لتحديد أي من التصاميم هو الأفضل للحصول على عمل أفضل على أرض الواقع.
يلعب تخفيض استهلاك الطاقة للعقد المختلفة في شبكات الحساسات اللاسلكية دوراً هاماً وأساسياً في إطالة عمر هذه الشبكات. وكي لا يكون استهلاك الطاقة في بعض العقد كبيراً، وفي بعض العقد أقل، أو حتى صغيراً، فإن اختيار خوارزميات توزيع أدوار العقد، بين عقد طرفي
ة، وعقد توجيه، وتبديل هذه الأدوار، يلعب دوراً هاماً في إطالة عمر شبكات الحساسات اللاسلكية.
يقدم هذا البحث خوارزمية لتوزيع الأدوار بما يسمح بتشكيل نماذج شجرية متعددة لشبكة واحدة. وهذا يقدم الإمكانية لمنسق الشبكة بتبديل أدوار العقد مركزياً بتبديل النموذج الشجري كلما دعت الحاجة حسب مؤشرات استهلاك الطاقة في العقد. وتظهر النتائج أن استخدام الخوارزمية يؤدي إلى تحسن كبير في زمن حياة الشبكة يتراوح بين 2 و 4 مرات، وذلك حسب السماح بنوم واستيقاظ العقد أو عدم السماح بذلك. وذلك من أجل معدلات إرسال مختلفة.
وقد تم اختبار سيناريوهات عمل شبكات الحساسات اللاسلكية بالاعتماد على استخدام تقنية ZigBee، وباستخدام المحاكاة، اعتماداً على المحاكي الشبكي NS-2.
العديد من تطبيقات شبكات الحساسات اللاسلكية كتطبيقات حرائق الغابات و مراقبة البيئة تحبذ الاستفادة من حركة الأشخاص أو الأليات أو الحيوانات في الغابة لتحسين أداء الشبكة.
قمنا في هذا البحث بتطوير بروتوكولنا السابق (بروتوكول التوجيه الشجري الديناميكي DTR
) ليدعم الحركية في شبكات الحساسات اللاسلكية، و في هذا الإطار قمنا أولاً بتقريب عملية حساب السرعة الحديه التي تمكن الحساس من الارتباط بنجاح مع المنسقات المجاورة. و قمنا ثانياً باختبار أداء البروتوكول (MDTR) في شبكة حساسات تحتوي على عدد من الحساسات المتحركة التي تقوم بإرسال الحزم باتجاه منسق الشبكة الرئيسي.
بينت نتائج المحاكاة باستخدام محاكي الشبكات الإصدار الثاني NS2، تقريباً جيداً لحساب السرعة الحدية، كذلك أظهرت أداءً جيداً للبروتوكول MDTR من ناحية زمن التأخير و معدل النقل و عدد القفزات مقارنة بالبروتوكول AODV و البروتوكول MZBR
العديد من تطبيقات شبكات الحساسات اللاسلكية كتطبيقات حرائق الغابات ومراقبة البيئة تحبذ الاستفادة من حركة الأشخاص أو الأليات أو الحيوانات في الغابة لتحسين أداء الشبكة.
قمنا في هذا البحث بتطوير بروتوكولنا السابق (بروتوكول التوجيه الشجري الديناميكي DT
R) ليدعم الحركية في شبكات الحساسات اللاسلكية، وفي هذا الإطار قمنا أولاً بتقريب عملية حساب السرعة الحديه التي تمكن الحساس من الارتباط بنجاح مع المنسقات المجاورة. وقمنا ثانياً باختبار أداء البروتوكول (MDTR) في شبكة حساسات تحتوي على عدد من الحساسات المتحركة التي تقوم بإرسال الحزم باتجاه منسق الشبكة الرئيسي.
بينت نتائج المحاكاة باستخدام محاكي الشبكات الإصدار الثاني NS2، تقريباً جيداً لحساب السرعة الحدية، كذلك أظهرت أداءً جيداً للبروتوكول MDTR من ناحية زمن التأخير ومعدل النقل وعدد القفزات مقارنة بالبروتوكول AODV والبروتوكول MZBR.
تظهر أهمية شبكات الحساسات اللاسلكية wireless sensor networks (WSN) باستخدامها في تطبيقاتٍ عديدة في مجالات الحياة المختلفة، كالرعاية الصحية، والمراقبة البيئية، والمجالات العسكرية والاقتصادية و الأتمتة الصناعية وتطبيقات عديدة أخرى.
ويحتل تطوير هذه
الشبكات وتحسين أدائها حيزاً هاماً من اهتمام مراكز الأبحاث والمعاهد العلمية المختصة. كما أن الاهتمام ببنى هذه الشبكات كمدخل إلى تحسين أدائها يعدُّ واحداً من أهم التقنيات والأساليب التي أعطت نتائجَ جيدةً في هذا المجال، وتُعدُّ البنية العنقودية واحدة من أهم البنى التي حظيت بالاهتمام المتزايد على مدى السنوات الأخيرة.
اقتُرح في هذا البحث تعديل بنية شجرة العناقيد Cluster tree بتقسيم العناقيد المكونة لشجرة العناقيد إلى مجموعات فرعية، وكل مجموعة من هذه المجموعات الفرعية تعمل كشجرة صغيرة من العقد. وتشير النتائج التي تم الحصول عليها بطريقة المحاكاة، إلى تحسن كبير على صعيد تقليل استهلاك الطاقة ومن ثمَّ زيادة في زمن حياة الشبكة، أي ضمان عمل الشبكة لفترات إضافية أطول، وذلك مقارنة بشجرة العناقيد التقليدية. ولكن ذلك كان على حساب انخفاض معدلات الإرسال ونسبة التسليم قليلاً في هذه الشبكات. مما يدفعنا إلى التوصية باستخدام هذه الطريقة بناء الشبكات المستخدمة في مراقبة الزراعات المحمية وغيرها من الشبكات ذات معدلات الإرسال المنخفضة
الأسئلة المقترحة
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
