UAV-enabled data acquisition scheme with directional wireless energy transfer for Internet of Things

2020 ◽  
Vol 155 ◽  
pp. 184-196 ◽  
Author(s):  
Yalin Liu ◽  
Hong-Ning Dai ◽  
Hao Wang ◽  
Muhammad Imran ◽  
Xiaofen Wang ◽  
...  
Keyword(s):  
Energy Transfer ◽  
Internet Of Things ◽  
Data Acquisition ◽  
Wireless Energy Transfer ◽  
Acquisition Scheme

scholarly journals Distributed decision making frameworks for resource allocation in cyber-physical systems

2021 ◽  
Author(s):  
Γεώργιος Μήτσης
Keyword(s):  
Decision Making ◽  
Resource Allocation ◽  
Energy Transfer ◽  
Internet Of Things ◽  
Cyber Physical Systems ◽  
Wireless Energy Transfer ◽  
Physical Systems ◽  
Distributed Decision Making ◽  
Multi Access ◽  
Distributed Decision

Στην προσπάθεια υλοποίησης της πέμπτης γενιάς (5G) ασυρμάτων δικτύων, του Διαδικτύου των Πραγμάτων (Internet of Things) και του Απτού Διαδικτύου (Tactile Internet), η ανάπτυξη έξυπνων μεθόδων επικοινωνίας και υπολογισμού είναι κομβικής σημασίας. Η επόμενη γενιά ασύρματων δικτύων θα χαρακτηρίζεται από περιορισμένη διαθεσιμότητα πόρων, και έτσι στην παρούσα διατριβή προσπαθούμε να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα της αποτελεσματικής διάθεσης αυτών των υπολογιστικών και επικοινωνιακών πόρων, επιτυγχάνοντας παράλληλα υψηλή ποιότητα υπηρεσιών και εμπειρίας για τις συσκευές και τους χρήστες. Λαμβάνοντας υπόψιν την αλληλεξάρτηση των συσκευών, καθώς έχουν πρόσβαση και μοιράζονται κοινούς πόρους, αλλά και λόγω της αυξανόμενης νοημοσύνης που διαθέτουν, η οποία τους επιτρέπει να κάνουν οι ίδιες επιλογές με στόχο το προσωπικό τους όφελος, φαίνεται φυσική η υιοθέτηση μιας πιο ατομοκεντρικής προσέγγισης, η οποία οδηγεί σε πιο αποκεντρωμένες λύσεις. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάσαμε τη δημιουργία πλαισίων λήψης αποφάσεων, όπου οι συσκευές εκμεταλλεύονται τις δυνατότητες του δικτύου προκειμένου να μειώσουν την κατανάλωση πόρων τους και να εκτελέσουν αποτελεσματικότερα τις εργασίες τους. Αρχικά, εξετάσαμε την επέκταση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας κινητών συσκευών σε περιβάλλοντα επικοινωνίας μηχανή με μηχανή, προκειμένου να διασφαλιστεί η λειτουργία του συστήματος Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, λαμβάνοντας υπόψη τη διαχείριση πληροφοριών παρόμοιου περιεχομένου και εστιάζοντας στη χρήση κοινωνικών ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών των συσκευών. Για το λόγο αυτό, προτείναμε έναν μηχανισμό συσταδοποίησης που λαμβάνει υπόψη τόσο την φυσική απόσταση και την ενεργειακή διαθεσιμότητα, όσο και το περιεχόμενο των δεδομένων που διαθέτουν, έτσι ώστε να πετύχουμε αποδοτική ομαδοποίηση των συσκευών, καθώς και να ορίσουμε έναν υψηλής ενεργειακής διαθεσιμότητας εκπρόσωπο για κάθε ομάδα. Ο εκπρόσωπος αυτός είναι υπεύθυνος για να παρέχει στις υπόλοιπες συσκευές αρκετή ισχύ για την αποστολή των δεδομένων τους μέσω ασύρματης μεταφοράς ενέργειας (Wireless Energy Transfer), τη συλλογή όλων των πληροφοριών από τις συσκευές της ομάδας του και την προώθησή τους στον σταθμό βάσης για περαιτέρω επεξεργασία. Στη συνέχεια επικυρωθήκαμε στα περιβάλλοντα Υπολογισμού στα Άκρα Πολλαπλής Πρόσβασης (Multi-access Edge Computing), όπου οι διακομιστές προσφέρουν υπολογιστικούς πόρους στους τελικούς κινητούς χρήστες. Μελετήθηκε ένα σενάριο πολλαπλών χρηστών και πολλαπλών διακομιστών στο οποίο οι χρήστες επιθυμούν να αποφορτίσουν μέρος των υπολογιστικών τους εργασιών και οι διακομιστές ορίζουν μια τιμή για την παροχή της υπηρεσίας τους. Ο χρήστης είναι σε θέση να επιλέξει τον διακομιστή στον οποίο θα στείλει τα δεδομένα του, καθώς και τον όγκο των δεδομένων που θα στείλει, ενώ ο διακομιστής θα επιλέξει την τιμή που θα χρεώσει για κάθε εργασία. Για να πετύχουμε την βέλτιστη επιλογή διακομιστή, υιοθετούμε ένα πλαίσιο ενισχυτικής μάθησης βασισμένο στα στοχαστικά αυτόματα, ενώ ο όγκος των δεδομένων καθορίζεται μέσω ενός μη-συνεργατικού παιγνίου μεταξύ των χρηστών, και η βέλτιστη τιμολόγηση καθορίζεται μέσω ενός προβλήματος βελτιστοποίησης. Η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ χρηστών και διακομιστών διευκολύνεται από έναν ελεγκτή Δικτύωσης Καθορισμένης από Λογισμικό (Software Defined Networking). Στην υπόλοιπη διατριβή, εισάγαμε την έννοια των συμπεριφορικών χαρακτηριστικών των χρηστών, προκειμένου να αποτυπώσουμε το γεγονός ότι οι χρήστες δε λειτουργούν ως ουδέτεροι μεγιστοποιητές, αλλά αντίθετα επιδεικνύουν πιο περίπλοκη συμπεριφορά σε συνθήκες αβεβαιότητας. Μελετάμε ένα περιβάλλον Υπολογισμού στα Άκρα Πολλαπλής Πρόσβασης με πολλούς χρήστες και έναν διακομιστή, ο οποίος θεωρείται ως εύθραυστη πηγή κοινόχρηστων πόρων, και έτσι με βάση τη χρήση του ορίζεται και η πιθανότητα αποτυχίας εκτέλεσης των εργασιών που έχει αναλάβει, με αντίστοιχες απώλειες για τους χρήστες. Το πρόβλημα διαμορφώνεται ως ένα μη-συνεργατικό παίγνιο μεταξύ των χρηστών, με το οποίο οι χρήστες επιλέγουν τον όγκο δεδομένων που θα αποφορτώσουν στον διακομιστή. Προκειμένου να μοντελοποιηθούν αυτά τα συμπεριφορικά χαρακτηριστικά, υιοθετήσαμε τις αρχές της Θεωρίας Προοπτικής και επιλέχθηκε μια πολιτική τιμολόγησης που βασίζεται στη χρήση του διακομιστή από τους χρήστες, με σκοπό να αποτρέπεται η αλόγιστη χρήση του και να μειωθεί η πιθανότητα αποτυχίας του. Τέλος επεκτείναμε την παραπάνω ιδέα σε ένα περιβάλλον πολλαπλών χρηστών και πολλαπλών διακομιστών, όπου εμφανίζονται δυο επιπλέον προβλήματα, το πρόβλημα της επιλογής διακομιστή από τους χρήστες και την επιλογή τιμών από τους διακομιστές. Προκειμένου να αντιμετωπιστεί πιο ολιστικά το πρόβλημα, ορίσαμε την επιλογή διακομιστή και την επιλογή όγκου εκφόρτωσης ως ένα κοινό πρόβλημα βελτιστοποίησης, επιτρέποντας στους χρήστες να επιλέξουν τον συνδυασμό που μεγιστοποιεί την αντιλαμβανόμενη ωφελιμότητά τους. Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της επιλογής τιμολόγησης των υπηρεσιών, προτείναμε δύο διαφορετικές προσεγγίσεις, μια βασισμένη στη Θεωρία Παιγνίων, και μια στην ενισχυτική μάθηση, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα πληροφορίας στο σύστημα. Το συνολικό πρόβλημα διαμορφώθηκε ως ένα παίγνιο Stackelberg όπου οι διακομιστές έχουν τον ρόλο του ηγέτη, παίρνοντας αποφάσεις για την τιμολόγηση, και οι χρήστες θεωρούνται ως ακόλουθοι, λαμβάνοντας τις αποφάσεις εκφόρτωσης των δεδομένων τους με βάση τη Θεωρία Προοπτικής.

Developing Wireless Energy Transfer Systems Using Microwave Beams: Applications and Prospects

2001 ◽  
Vol 55 (2) ◽  
pp. 10 ◽  
Author(s):  
A. A. Konovaltsev ◽  
Yu. A. Luchaninov ◽  
M. A. Omarov ◽  
Viktoriya M. Shokalo
Keyword(s):  
Energy Transfer ◽  
Wireless Energy Transfer ◽  
Microwave Beams

MONITORING AND PREDICTIVE ANALYTICS OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT ON THE BASED OF INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS

2020 ◽  
pp. 7-12
Author(s):  
С.Л. Добрынин ◽  
В.Л. Бурковский
Keyword(s):  
Internet Of Things ◽  
Data Acquisition ◽  
Predictive Analytics ◽  
Actual State ◽  
Monitoring And Control ◽  
Industrial Internet Of Things ◽  
Machining Time ◽  
Industrial Internet ◽  
Acquisition Device ◽  
Data Acquisition Device

Произведен обзор технологий в рамках концепции четвертой промышленной революции, рассмотрены примеры реализации новых моделей управления технологическими процессами на базе промышленного интернета вещей. Описано техническое устройство основных подсистем системы мониторинга и контроля, служащей для повышения осведомленности о фактическом состоянии производственных ресурсов в особенности станков и аддитивного оборудования в режиме реального времени. Архитектура предлагаемой системы состоит из устройства сбора данных (УСД), реализующего быстрый и эффективный сбор данных от станков и шлюза, передающего ликвидную часть информации в облачное хранилище для дальнейшей обработки и анализа. Передача данных выполняется на двух уровнях: локально в цехе, с использованием беспроводной сенсорной сети (WSN) на базе стека протоколов ZigBee от устройства сбора данных к шлюзам и от шлюзов в облако с использованием интернет-протоколов. Разработан алгоритм инициализации протоколов связи между устройством сбора данных и шлюзом, а также алгоритм выявления неисправностей в сети. Расчет фактического времени обработки станочных подсистем позволяет более эффективно планировать профилактическое обслуживание вместо того, чтобы выполнять задачи обслуживания в фиксированные интервалы без учета времени использования оборудования We carried out a review of technologies within the framework of the concept of the fourth industrial revolution; we considered examples of the implementation of new models of process control based on the industrial Internet of things. We described the technical structure of the main subsystems of the monitoring and control system to increase awareness of the actual state of production resources in particular machine tools and additive equipment in real time. The architecture of the proposed system consists of a data acquisition device (DAD) that implements fast and efficient data collection from machines and a gateway that transfers the liquid part of information to the cloud storage for further processing and analysis. We carried out the data transmission at two levels, locally in the workshop, using a wireless sensor network (WSN) based on ZigBee protocol stack from the data acquisition device to the gateways and from the gateways to the cloud using Internet protocols. An algorithm was developed for initializing communication protocols between a data acquisition device and a gateway, as well as an algorithm for detecting network malfunctions. Calculating the actual machining time of machine subsystems allows us to more efficiently scheduling preventive maintenance rather than performing maintenance tasks at fixed intervals without considering equipment usage

scholarly journals Internet of Things for Mental Health: Open Issues in Data Acquisition, Self-Organization, Service Level Agreement, and Identity Management

2021 ◽  
Vol 18 (3) ◽  
pp. 1327
Author(s):  
Leonardo J. Gutierrez ◽  
Kashif Rabbani ◽  
Oluwashina Joseph Ajayi ◽  
Samson Kahsay Gebresilassie ◽  
Joseph Rafferty ◽  
...  
Keyword(s):  
Mental Health ◽  
Internet Of Things ◽  
Data Acquisition ◽  
Identity Management ◽  
Service Level Agreement ◽  
Service Level ◽  
Self Organization ◽  
Future Research ◽  
Study Results ◽  
Open Issues

The increase of mental illness cases around the world can be described as an urgent and serious global health threat. Around 500 million people suffer from mental disorders, among which depression, schizophrenia, and dementia are the most prevalent. Revolutionary technological paradigms such as the Internet of Things (IoT) provide us with new capabilities to detect, assess, and care for patients early. This paper comprehensively survey works done at the intersection between IoT and mental health disorders. We evaluate multiple computational platforms, methods and devices, as well as study results and potential open issues for the effective use of IoT systems in mental health. We particularly elaborate on relevant open challenges in the use of existing IoT solutions for mental health care, which can be relevant given the potential impairments in some mental health patients such as data acquisition issues, lack of self-organization of devices and service level agreement, and security, privacy and consent issues, among others. We aim at opening the conversation for future research in this rather emerging area by outlining possible new paths based on the results and conclusions of this work.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document