Deployment of Efficient Wireless Sensor Nodes for Monitoring in Rural, Indoor and Underwater Environments

• Autores: Sandra Sendra Compte
• Directores de la Tesis: Jaime Lloret Mauri (dir. tes.), José Francisco Toledo Alarcón (dir. tes.), Miguel Ardid Ramírez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2013
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco José Mora Más (presid.), A. Pérez Pascual (secret.), Carlos Becker (voc.), Càndid Reig Escrivà (voc.), Octavio Nieto-Taladriz (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
    • Tecnología de las telecomunicaciones
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RiuNet
• Resumen

  • Existen muchos trabajos relacionados con el diseño y desarrollo de nodos sensores, donde se presentan gran variedad de aplicaciones. Las redes de sensores inalámbricos pueden facilitarnos y mejorar algunos aspectos de nuestra vida diaria. Es fácil, pensar que si este tipo de dispositivo es tan beneficioso para nosotros y para el entorno donde vivimos, su precio debería ser relativamente barato. Pero podemos comprobar que esto no es así. ¿Por qué estos dispositivos son tan caros? ¿Sería posible desarrollar dispositivos con las mismas capacidades y precios más económicos? ¿Cómo puedo fabricar mis nodos sensores de bajo coste? Esta tesis responde a estas preguntas y muestra algunas de las muchas aplicaciones que los nodos sensores pueden tener. En esta tesis hemos propuesto (e implementado en algunos casos) el desarrollo de nodos sensores para la monitorización del medio, a partir de dispositivos de bajo coste. Para la implementación de un nodo sensor, y en definitiva la red que une a todos estos nodos, es importante conocer el medio donde trabajarán. A lo largo de este documento se presentan las investigaciones llevadas a cabo para el desarrollo de sensores en tres ámbitos de aplicación. En el primero de ellos, se desarrollan dispositivos multisenores para la monitorización del medio. La aplicación de las redes de sensores inalámbricas al medio natural, precisa un estudio de cómo se ven afectadas las señales, en función de la distancia, vegetación, humedad del ambiente, etc. Focalizamos nuestros desarrollos en la verificación de incendios en zonas rurales y en el control de plagas en viñedos donde la detección precoz de estos eventos genera elevados ahorros económicos. También proponemos el desarrollo de una red de collares sensores para ganado domestico, que nos ayudará a reducir y prevenir en muchos casos, los ataques de lobos y hurtos de crías. Por último, dentro de este grupo, presentamos una red permite detectar anomalía de los materiales en edificios y red de sensores que nos permite monitorizar las personas mayores o deficientes, que se mueven junto con un grupo, en una excursión o actividad. El segundo grupo de aplicaciones, hace referencia a la monitorización de espacios en entornos de interior. Para ello hemos analizado el comportamiento de las señales inalámbricas en diferentes escenarios. Los resultados, nos han permitido extraer un nuevo método de diseño de las redes inalámbricas en interiores. Nuestro método, permite definir la mejor ubicación de los dispositivos de red y nodos sensores en interiores con un ahorro en el número de sensores del 15%. Por último, se presenta el estudio sobre las comunicaciones subacuáticas basadas en las ondas electromagnéticas donde analizamos la dependencia de las comunicaciones subacuáticas en agua dulce en función de la frecuencia, temperatura, tasas de transferencia de datos y modulación. Relacionado con el medio subacuático, presentamos 2 propuestas. La primera de ellas hace referencia a la implementación de una red de sensores para granjas marinas que nos permite reducir la cantidad de residuos depositados en el lecho marino y reducir el porcentaje de comida desperdiciada. La segunda propuesta es el desarrollo de dos sensores oceanográficos que nos permitirían controlar la cantidad de comida y heces depositadas en el suelo y controlar la turbidez del agua de manera muy simple y económica Todos estos desarrollos y propuestas, han estado precedidos por un exhaustivo estudio sobre los problemas energéticos que las redes de sensores inalámbricas presentan y las técnicas que pueden emplearse, para prolongar la vida útil de la red y mejorar su estabilidad.