Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Μορφή: | Μεταπτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | English |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2018
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5562 |
| _version_ | 1780278396605956096 |
|---|---|
| abstract | As we move closer to the smart-cities era, it is important that we have services that serve the city and its citizens, spending less energy and with minimal delay. One very important service is the real-time monitoring of the air quality inside the city, and the timely warning towards the citizens, given that the one eighth of deaths annually is caused by air-pollution [5]. Although there are researches and projects for stationary nodes that can sense the quality of the air nearby, the latest trend is to embed these nodes to vehicles and monitor the air quality during their route, as it will be able to gather samples from areas that a stationary node would not reach. This technology for remote nodes is not nourished yet, in contrast to the stationary nodes, and there are a few resources available to study, but we can expect that in the near future more projects will emerge and offer proposals.
This study is structured in 6 chapters. The first chapter introduces the reader to the Internet of Things (IoT), sensor-nodes, and wireless sensor networks notions. The key technologies behind hardware, software and telecommunications that led to their development will also be presented and discussed. The second chapter presents the importance of sensing the quality of the air in a city, as well as IoT-based projects for both stationary and moving nodes, and cloud enhancements. The third chapter proposes a node for measuring the quality of the air, which will have the special characteristic of being embedded on a public transportation vehicle. The specifications of the node, the hardware chosen, and some software concepts are also given here. The fourth chapter presents the results taken from various tests, from the proposed node. The areas that were studied are the efficiency of the energy-harvesting module, the reliability of the GPS module, the transmission of long messages, and the effect of the software design on the node. The fifth chapter analyses the previous results and attempts to compare them with the results of other projects. Furthermore, it presents areas that had to be adjusted after the tests and the troubles faced during the design.
The final chapter presents the conclusion of this study, and gives a general direction for enhancements on future projects. |
| abstracttranslated | Καθώς πλησιάζουμε όλο και πιο κοντά στην εποχή των έξυπνων πόλεων, είναι σημαντικό να έχουμε υπηρεσίες που ωφελούν την πόλη και τον πολίτη, καταναλώνοντας όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια και με μικρό χρόνο απόκρισης. Μια τέτοια πολύ σημαντική υπηρεσία είναι η παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα μέσα στην πόλη σε πραγματικό χρόνο, και η έγκαιρη ειδοποίηση των πολιτών, καθώς το ένα όγδοο των θανάτων παγκοσμίως προκαλείται από την ρύπανση του αέρα [5]. Μολονότι υπάρχουν έρευνες και εργασίες για μικρούς σταθμούς οι οποίοι είναι εφοδιασμένοι με αισθητήρες, η νέα τάση στην τεχνολογία είναι η εγκατάσταση αυτών των σταθμών σε οχήματα και η παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα κατά τη διάρκεια της διαδρομής του, καθώς έτσι θα μπορέσουμε να πάρουμε μετρήσεις από σημεία όπου ένας ακίνητος σταθμός δεν θα μπορούσε να πάρει. Η τεχνολογία για τους κινητούς σταθμούς δεν έχει ωριμάσει ακόμα, σε σχέση με τους ακίνητους, και υπάρχουν λίγες διαθέσιμες πηγές για μελέτη, παρόλα αυτά μπορούμε να περιμένουμε ότι στο μέλλον περισσότερα πρότζεκτ θα εμφανιστούν και θα προτείνουν λύσεις.
Η εργασία είναι δομημένη σε 6 κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή του αναγνώστη στην τεχνολογία του Διαδικτύου των Πραγμάτων (Internet of Things – IoT), τα sensor-nodes και τα wireless sensor networks. Επίσης παρουσιάζονται οι κύριες τεχνολογίες σχετικά με το hardware, το λογισμικό αλλά και τις τηλεπικοινωνίες, που βοήθησαν στην άνθιση τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η σημασία της παρακολούθησης της ποιότητας του αέρα στην πόλη, καθώς και IoT πρότζεκτ για σταθερούς και κινητούς σταθμούς και βελτιώσεις του νέφους. Το τρίτο κεφάλαιο προτείνει έναν σταθμό για τη μέτρηση της ποιότητας του αέρα, ο οποίος σαν ειδικό χαρακτηριστικό έχει το ότι βρίσκεται τοποθετημένος σε αστικό όχημα μαζικής μεταφοράς. Εδώ δίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του σταθμού, το hardware που επιλέχθηκε, και διαγράμματα ροής του λογισμικού.
Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων που έγιναν με τον προτεινόμενο σταθμό. Οι περιοχές που μελετήθηκαν ήταν η απόδοση της συσκευής energy-harvesting, η ακεραιότητα του GPS, η μετάδοση μεγάλων μηνυμάτων, και την επίδραση του κώδικα στον σταθμό. Το πέμπτο κεφάλαιο αναλύει τα αποτελέσματα των πειραμάτων και επιχειρεί να τα συγκρίνει με αποτελέσματα άλλων εργασιών. Επίσης παρουσιάζονται περιοχές που χρειάστηκαν να αναθεωρηθούν μετά τα πειράματα και προβλήματα που συναντήθηκαν στη σχεδίαση του σταθμού. Το τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζει τα συμπεράσματα της εργασίας, και δίνει μια γενική κατεύθυνση για μελλοντικές βελτιώσεις. |
| advisor | |
| author | Μονιός, Νικόλαος |
| author_facet | Μονιός, Νικόλαος |
| author_sort | Μονιός, Νικόλαος |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| format | Μεταπτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-5562 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Air-Quality Autonomy Low-Power Public Transportation Infrastructure Internet of things Wireless sensor networks Ποιότητα αέρα Διαδίκτυο πραγμάτων IoT Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων Αστικές συγκοινωνίες |
| language | English |
| physical | 112 |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-55622021-05-11T07:53:35Z Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure Μέτρηση ποιότητας αέρα, μέσω υποδομών αστικών μεταφορών Μονιός, Νικόλαος Πατρικάκης, Χαράλαμπος TPSH::Επιστήμη Υπολογιστών TPSH::Τεχνολογία::Αισθητήρες Air-Quality Autonomy Low-Power Public Transportation Infrastructure Internet of things Wireless sensor networks Ποιότητα αέρα Διαδίκτυο πραγμάτων IoT Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων Αστικές συγκοινωνίες As we move closer to the smart-cities era, it is important that we have services that serve the city and its citizens, spending less energy and with minimal delay. One very important service is the real-time monitoring of the air quality inside the city, and the timely warning towards the citizens, given that the one eighth of deaths annually is caused by air-pollution [5]. Although there are researches and projects for stationary nodes that can sense the quality of the air nearby, the latest trend is to embed these nodes to vehicles and monitor the air quality during their route, as it will be able to gather samples from areas that a stationary node would not reach. This technology for remote nodes is not nourished yet, in contrast to the stationary nodes, and there are a few resources available to study, but we can expect that in the near future more projects will emerge and offer proposals. This study is structured in 6 chapters. The first chapter introduces the reader to the Internet of Things (IoT), sensor-nodes, and wireless sensor networks notions. The key technologies behind hardware, software and telecommunications that led to their development will also be presented and discussed. The second chapter presents the importance of sensing the quality of the air in a city, as well as IoT-based projects for both stationary and moving nodes, and cloud enhancements. The third chapter proposes a node for measuring the quality of the air, which will have the special characteristic of being embedded on a public transportation vehicle. The specifications of the node, the hardware chosen, and some software concepts are also given here. The fourth chapter presents the results taken from various tests, from the proposed node. The areas that were studied are the efficiency of the energy-harvesting module, the reliability of the GPS module, the transmission of long messages, and the effect of the software design on the node. The fifth chapter analyses the previous results and attempts to compare them with the results of other projects. Furthermore, it presents areas that had to be adjusted after the tests and the troubles faced during the design. The final chapter presents the conclusion of this study, and gives a general direction for enhancements on future projects. Καθώς πλησιάζουμε όλο και πιο κοντά στην εποχή των έξυπνων πόλεων, είναι σημαντικό να έχουμε υπηρεσίες που ωφελούν την πόλη και τον πολίτη, καταναλώνοντας όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια και με μικρό χρόνο απόκρισης. Μια τέτοια πολύ σημαντική υπηρεσία είναι η παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα μέσα στην πόλη σε πραγματικό χρόνο, και η έγκαιρη ειδοποίηση των πολιτών, καθώς το ένα όγδοο των θανάτων παγκοσμίως προκαλείται από την ρύπανση του αέρα [5]. Μολονότι υπάρχουν έρευνες και εργασίες για μικρούς σταθμούς οι οποίοι είναι εφοδιασμένοι με αισθητήρες, η νέα τάση στην τεχνολογία είναι η εγκατάσταση αυτών των σταθμών σε οχήματα και η παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα κατά τη διάρκεια της διαδρομής του, καθώς έτσι θα μπορέσουμε να πάρουμε μετρήσεις από σημεία όπου ένας ακίνητος σταθμός δεν θα μπορούσε να πάρει. Η τεχνολογία για τους κινητούς σταθμούς δεν έχει ωριμάσει ακόμα, σε σχέση με τους ακίνητους, και υπάρχουν λίγες διαθέσιμες πηγές για μελέτη, παρόλα αυτά μπορούμε να περιμένουμε ότι στο μέλλον περισσότερα πρότζεκτ θα εμφανιστούν και θα προτείνουν λύσεις. Η εργασία είναι δομημένη σε 6 κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή του αναγνώστη στην τεχνολογία του Διαδικτύου των Πραγμάτων (Internet of Things – IoT), τα sensor-nodes και τα wireless sensor networks. Επίσης παρουσιάζονται οι κύριες τεχνολογίες σχετικά με το hardware, το λογισμικό αλλά και τις τηλεπικοινωνίες, που βοήθησαν στην άνθιση τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η σημασία της παρακολούθησης της ποιότητας του αέρα στην πόλη, καθώς και IoT πρότζεκτ για σταθερούς και κινητούς σταθμούς και βελτιώσεις του νέφους. Το τρίτο κεφάλαιο προτείνει έναν σταθμό για τη μέτρηση της ποιότητας του αέρα, ο οποίος σαν ειδικό χαρακτηριστικό έχει το ότι βρίσκεται τοποθετημένος σε αστικό όχημα μαζικής μεταφοράς. Εδώ δίνονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του σταθμού, το hardware που επιλέχθηκε, και διαγράμματα ροής του λογισμικού. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων που έγιναν με τον προτεινόμενο σταθμό. Οι περιοχές που μελετήθηκαν ήταν η απόδοση της συσκευής energy-harvesting, η ακεραιότητα του GPS, η μετάδοση μεγάλων μηνυμάτων, και την επίδραση του κώδικα στον σταθμό. Το πέμπτο κεφάλαιο αναλύει τα αποτελέσματα των πειραμάτων και επιχειρεί να τα συγκρίνει με αποτελέσματα άλλων εργασιών. Επίσης παρουσιάζονται περιοχές που χρειάστηκαν να αναθεωρηθούν μετά τα πειράματα και προβλήματα που συναντήθηκαν στη σχεδίαση του σταθμού. Το τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζει τα συμπεράσματα της εργασίας, και δίνει μια γενική κατεύθυνση για μελλοντικές βελτιώσεις. 2018-09 Μεταπτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5562 en http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 112 http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/5562/4/MSc_IES_MONIOS_NIKOLAOS_MSC_THESIS_0011_final_MR.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Επιστήμη Υπολογιστών TPSH::Τεχνολογία::Αισθητήρες Μονιός, Νικόλαος Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title | Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title_full | Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title_fullStr | Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title_full_unstemmed | Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title_short | Air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title_sort | air quality monitoring, using urban public-transportation infrastructure |
| title_translated | Μέτρηση ποιότητας αέρα, μέσω υποδομών αστικών μεταφορών |
| topic | TPSH::Επιστήμη Υπολογιστών TPSH::Τεχνολογία::Αισθητήρες |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5562 |