Χρήση τεχνολογιών ασύρματης δικτύωσης μεγάλης κάλυψης και μικρής ενεργειακής κατανάλωσης για εφαρμογές του Διαδικτύου των Πραγμάτων στην έξυπνη γεωργία

Use of high-coverage and low-energy wireless networking technologies for Internet of Things applications in Smart Agriculture (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Πλιάτσιος, Αντώνιος
  3. Συστήματα Κινητού και Διάχυτου Υπολογισμού (ΣΔΥ)
  4. 23 Σεπτεμβρίου 2018 [2018-09-23]
  5. Ελληνικά
  6. 104
  7. Χατζημίσιος , Περικλής
  8. Γκουμόπουλος , Χρήστος
  9. Διαδίκτυο των Πραγμάτων | Έξυπνη Γεωργία | LoRaWAN | κατανάλωση | κάλυψη | Internet of Things | Smart Agriculture | consumption | coverage | Precision Agriculture
  10. 5
  11. Περιέχει : πίνακες, διαγράμματα, εικόνες, σχήματα
    • Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things - ΙοΤ), αποτελεί το επόμενο μεγάλο βήμα στο χώρο της τεχνολογίας. Νέες τεχνολογίες αναπτύσσονται για να καλύψουν τις συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις ενός νέου ψηφιακού κόσμου όπου όλες οι συσκευές θα είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους, αποτελώντας μέρος ενός ΙοΤ οικοσυστήματος. Από το μεγάλο φάσμα του πεδίου εφαρμογής των τεχνολογιών του ΙοΤ ξεχωρίζει η Έξυπνη Γεωργία (Smart Agriculture) ή Γεωργία Ακριβείας (Precision Agriculture) ή Γεωργία Μειωμένων Εισροών (Reduced Input Agriculture) όπως ενναλακτικά αναφέρεται στη βιβλιογραφία. Η ανάγκη εξοικονόμησης φυσικών πόρων αλλά και αυτοματοποίησης όλων των γεωργικών μεθόδων κάνουν αναγκαία την ενσωμάτωση των τεχνολογιών του ΙοΤ στην έξυπνη γεωργία. Αρχικά, στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μελέτη αλλά και σύγκριση μεταξύ των συνεχώς αναπτυσσόμενων νέων τεχνολογιών του ΙοΤ, όπως είναι οι τεχνολογίες ασύρματης δικτύωσης μεγάλης κάλυψης και μικρής ενεργειακής κατανάλωσης (Low-Power Wide-Area - LPWA), με κριτήρια τα οποία έχουν να κάνουν με την αποτελεσματική αξιοποίησή τους στην ανάπτυξη ΙοΤ εφαρμογών για την έξυπνη γεωργία. Στη συνέχεια γίνεται μελέτη ενός σεναρίου αναβάθμισης του υφιστάμενου τηλεμετρικού Δικτύου, το οποίο διαχειρίζεται το Διαβαλκανικό Κέντρο Περιβάλλοντος, με σταθμούς σε ολόκληρη την Ελλάδα και γίνεται η σχεδίαση του τρόπου αντικατάστασης των υπαρχόντων τεχνολογιών δικτύωσης με χρήση της τεχνολογίας ασύρματης δικτύωσης μεγάλης κάλυψης και μικρής ενεργειακής κατανάλωσης LoRaWAN. Για τον σκοπό αυτό γίνεται χρήση του crowdsourced Δικτύου “The Things Network” και των gateways τα οποία υπάρχουν σε αυτό το δίκτυο. Παρουσιάζονται επίσης οι υλοποιήσεις κώδικα ενσωμάτωσης τεχνολογίας LoRaWAN σε ένα τηλεμετρικό σταθμό του υφιστάμενου δικτύου. Επιπλέον, στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας υλοποιήθηκε backend πρόγραμμα σε γλώσσα προγραμματισμού JAVA που προσομοιάζει πολλούς τηλεμετρικούς σταθμούς – κόμβους οι οποίοι στέλνουν τα δεδομένα τους στο νέφος (cloud) του The Things Network. Όλα τα δεδομένα της εφαρμογής οπτικοποιούνται με την βοήθεια μιας ΙοΤ πλατφόρμας που ονομάζεται Cayenne και μέσω της οποίας μπορούμε να διαχειριστούμε τα απαραίτητα δεδομένα. Επιπλέον παρουσιάζεται ο τρόπος λειτουργίας της εφαρμογής και των δομικών συστατικών της. Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της μελέτης των τεχνολογιών LPWA τόσο από το πρίσμα της βιβλιογραφικής μελέτης όσο και από το ίδιο το σενάριο της εφαρμογής που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας.
    • Internet of Things (IoT) is the next big step in the field of technology. New technologies are being developed to meet the ever-increasing demands of a new digital world where all devices will be connected to each other, being part of a single ecosystem. From a wide range of application of the IoT technologies, Smart Agriculture stands out or Precision Agriculture or Reduced Input Agriculture, terms that we can find in the related literature. The need to save natural resources and automate all agricultural methods makes essential the integration of IoT technologies into smart agriculture. The current MSc thesis first studies and compares evolving new IoT technologies, such as Low-Power Wide-Area (LPWA) wireless networking technologies that provide high-coverage and low-energy consumption, by employing comparison criteria that are related to their efficient use in developing IoT applications for smart agriculture. We next study an upgrade scenario of the existing Telemetric Network, managed by the Inter-Balkan Environment Center, which has deployed stations all around Greece, and the way of replacing existing networking technologies with the use of LoRaWAN's large coverage and low energy wireless networking technologies. For this purpose, “The Things Network” and existing Gateways will be used by this network. The LoRaWAN integration code implementation also is presented at a telemetric station of the existing network. Moreover, in the framework of the MSc thesis, a backend program was implemented in JAVA programming language, which represents many telemetric stations - nodes that send their data to the cloud of “The Things Network”. All application data is visualized with the help of a cloud platform called Cayenne that allows us to manage the desired data. Furthermore, we present the function and the components of the developed application. Finally, the conclusions of the study of the LPWA technologies are presented both from the scope of the literature review as well as by studying the application scenario that was developed in this diploma thesis.
  13. Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 4.0 Διεθνές