Show simple item record

dc.contributorTorres Ros, Alberto
dc.contributorVallverdú Bayés, Sisco
dc.contributor.authorSantiago Montilla, Leonardo Alberto
dc.contributor.otherUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions
dc.date.accessioned2013-10-02T06:47:15Z
dc.date.issued2013-06-26
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2099.1/19132
dc.description.abstract[ANGLÈS] Decisions about irrigation in farm management are not made for purely agricultural reasons any more. In recent years the cost of irrigation has risen, in contrast to the price of production, which has fallen due to overproduction and market saturation. Precision agriculture management practices can significantly reduce the amount of nutrient and other crop inputs used while boosting yields. Farmers thus obtain a return on their investment by saving on phytosanitary and fertilizer costs. Wireless sensor networks (WSN) have been designed for the specific task of collecting and sending data on the environment of a crop. One of the main barriers in implementing a WSN is the power consumption of the nodes as well as the maintenance of the sensors. This is why WSN for agriculture needs a low-cost, low-power, maintenance-free network. The first objective of this project was to combine multi-hop mesh networking and a low-power routing functionality in one system to provide the extended coverage of meshing (fewer devices per unit area) and battery-powered nodes. This has been achieved by the development of a high- level communication protocol based on the IEEE 802.15.4 RF standard and the ZigBee standard networking protocol. As well as the development of an innovative network time synchronization method and data delivery strategy, which guarantee a duty cycle of 1%. During 1% of the period all, or a required subset of Remote Units (RUs) of the network will have the radio interface active for receiving and transmitting data within the same time window. This means that all of the devices will be in sleep mode for other 99% of the time. This reduces RUs power consumption due to activity of the radio interface, which is a significant part of the total power consumption, as well as fulfilling the duty-cycle restrictions in the 868 MHz band in Europe (1% duty cycle). The second objective was to develop a gateway device, that when connected to the Network Coordinator would allow an Irrigation Manager System to exchange data and commands with the field network of RUs. The Gateway is based on an embedded GSM programmable module. The Gateway translates the messages from the Network Coordinator and sends the data from the WSN to the Internet Cloud. The developed system is intended to be the seed of a future standard protocol specific for in-plot data acquisition and control networks for irrigation management.
dc.description.abstract[CASTELLÀ] Las decisiones sobre el riego en la gestión agrícola ya no se hacen por razones puramente agrícolas. En los últimos años el coste de riego ha aumentado, en contraste con el precio de producción, que ha caído debido a la sobreproducción y la saturación del mercado. Las prácticas de agricultura de precisión pueden reducir significativamente la cantidad de productos utilizados en la producción agrícola, aumentando así los rendimientos. Por lo tanto los agricultores obtienen un retorno de su inversión ahorrando en los costos de fitosanitarios y fertilizantes entre otros. Redes inalámbricas de sensores han sido diseñadas para la tarea específica de la recogida y el envío de datos de un cultivo. Uno de los principales obstáculos en la implementación de una Red Inalámbrica de Sensores en agricultura de precisión es el consumo de energía de los dispositivos, así como el mantenimiento de los sensores. Esta es la razón por la que la agricultura de precisión necesita una Red de Inalámbrica de Sensores de bajo costo con un bajo consumo de energía y sin necesidad de mantenimiento. El primer objetivo de este proyecto ha sido combinar una topología de malla en una red multi salto de bajo consumo añadiendo la funcionalidad de enrutamiento en un sistema, para proporcionar la cobertura extendida del mallado (menor número de dispositivos por unidad de área) y enrutadores alimentados por baterías. Esto se ha logrado mediante el desarrollo de un protocolo de comunicación de alto nivel basado en el estándar IEEE 802.15.4 RF y el protocolo estándar de red ZigBee. También, ha sido desarrollado un método de sincronización y una estrategia de entrega de datos, que garantizan un ciclo de trabajo de 1%. Durante este 1% de todo el período, un subconjunto requerido de Unidades Remotas (RU por sus siglas en ingles) de la red tiene la interfaz de radio activa para recibir y transmitir datos dentro de la misma ventana de tiempo. Esto significa que todos los dispositivos están en modo reposo durante el otro 99% del tiempo. De esta manera se logra una reducción del consumo de energía debido a la actividad de la interfaz de radio, que es parte importante del consumo total de energía, además se cumple con las restricciones ciclo de trabajo en la banda de 868 MHz en Europa (1% ciclo de trabajo). El segundo objetivo ha sido el desarrollo de un dispositivo que sirve de pasarela que al estar conectado al Coordinator de la Red de Sensores permite a un Administrador del sistema de riego el intercambio de datos y comandos con la Red de Unidades Remotas. La puerta de enlace está basada en un módulo GSM integrado programable. Esta traduce los mensajes del Coordinator de la Red y envía los datos de la WSN a un servidor en Internet.
dc.description.abstract[CATALÀ] Les decisions sobre el reg en la gestió agrícola ja no es fan per raons purament agrícoles. En els últims anys el cost de regar ha augmentat, en contrast amb el preu de producció, que ha caigut a causa de la sobreproducció i la saturació del mercat. Les pràctiques d'agricultura de precisió poden reduir significativament la quantitat de productes utilitzats en la producció agrícoles, augmentant així els rendiments. Per tant, els agricultors obtenen un rendiment de la inversió estalviant en els costos de fitosanitaris i fertilitzants entre d'altres. Algunes Xarxes de Sensors sense fils han estat dissenyades per a la tasca específica de la recollida i l'enviament de dades d'un cultiu. Un dels principals obstacles en la implementació d'una Xarxa de Sensors sense fils per aplicacions d'agricultura de precisió és el consum d'energia dels dispositius, així com el manteniment d'aquests dispositius i dels sensors. Aquesta és la raó per la qual l'agricultura de precisió necessita Xarxes de Sensors sense fils de baix cost, un baix consum d'energia i sense necessitat de manteniment. El primer objectiu d'aquest projecte ha estat combinar una topologia de malla en una xarxa multi salt de baix consum afegint la funcionalitat d'encaminament en un sistema, per proporcionar la cobertura estesa del mallat (menor nombre de dispositius per unitat d'àrea) i encaminadors alimentats per bateries. Això s'ha aconseguit mitjançant el desenvolupament d'un protocol de comunicació d'alt nivell basat en l'estàndard IEEE 802.15.4 RF i el protocol estàndard de xarxa ZigBee. També, ha estat desenvolupat un mètode de sincronització i una estratègia de lliurament de dades, que garanteixen un cicle de treball de l'1%. Durant aquest 1% de tot el període, un subconjunt requerit d'Unitats Remotes (RU, per les seves sigles en anglès) de la xarxa té la interfície de ràdio activa per rebre i transmetre dades dins de la mateixa finestra de temps. Això significa que tots els dispositius estan en mode repòs durant l'altre 99% del temps. D'aquesta manera s'aconsegueix una reducció del consum d'energia a causa de l'inactivitat de la interfície de ràdio, que és part important del consum total d'energia. A més, es compleix amb les restriccions cicle de treball a la banda de 868 MHz en Europa (1% cicle de treball). El segon objectiu ha estat el desenvolupament d'un dispositiu que serveix de passarel·la que, connectat al Coordinator de la Xarxa de Sensors, permet a un administrador del sistema de reg l'intercanvi de dades i ordres amb la Xarxa d'Unitats Remotes. La porta d'enllaç està basada en un mòdul integrat GSM programable. Aquest tradueix els missatges del Coordinator de la Xarxa i envia les dades de la Xarxa de Sensors a un servidor a Internet.
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversitat Politècnica de Catalunya
dc.subjectÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria de la telecomunicació::Telemàtica i xarxes d'ordinadors
dc.subject.lcshRadio frequency
dc.subject.lcshTelecommunication
dc.subject.lcshWireless
dc.subject.otherZigBee
dc.subject.otherAtmel
dc.subject.otherAgriculture
dc.subject.otherWSN
dc.subject.otherWirelles
dc.subject.otherSensor
dc.subject.otherNetwork
dc.subject.otherSleeping Mesh
dc.subject.otherMesh
dc.subject.other868Mhz
dc.titleFirmware and Hardware Development for Sleeping Mesh Implementation on ZigBit900 Devices for an Agricultural Data Acquisition Sensor Network
dc.typeMaster thesis
dc.subject.lemacRadiofreqüència
dc.subject.lemacTelecomunicació
dc.subject.lemacXarxes sense fils -- Aplicacions
dc.identifier.slugETSETB-230.92694
dc.rights.accessRestricted access - author's decision
dc.date.lift10000-01-01
dc.date.updated2013-08-05T05:51:19Z
dc.audience.educationlevelMàster
dc.audience.mediatorEscola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

All rights reserved. This work is protected by the corresponding intellectual and industrial property rights. Without prejudice to any existing legal exemptions, reproduction, distribution, public communication or transformation of this work are prohibited without permission of the copyright holder