Advances in the interoperability in wireless sensor networks for smart transmission grid
- Autores: Daniel Mihai Toma
- Directores de la Tesis: Antonio Manuel Lázaro (dir. tes.), Joaquín del Río Fernández (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miquel Oliver i Riera (presid.), Vicenç Parisi Baradad (secret.), Eric Delory (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Las redes de sensores inalámbricas (Wireless Sensor Network, WSN) son una tecnología prometedora que debe facilitar la mejora en eficiencia de los sistemas eléctricos de potencia en todas sus fases, desde la generación, transporte y hasta el consumo. Haciendo de estas redes un sistema imprescindible en la futura generación de sistemas eléctricos de potencia inteligentes, más comúnmente conocido como el Smart Grid. Una red de sensores inalámbrica, generalmente se forma por dispositivos de pequeño tamaño desplegados en un área determinada para realizar una serie de tareas gracias a la coordinación y comunicación entre los diferentes nodos. El paradigma actual en redes de sensores promueve, en muchos casos, redes aisladas de nodos con tareas definidas de manera estática, que dificulta a nivel de aplicación la fusión de datos heterogéneos de múltiples fuentes. Además, aunque la WSN exista en un entorno dinámico, las tareas de los nodos son generalmente estáticas y difícilmente reconfigurables en función de los requisitos de la aplicación. Con el objetivo de mejorar estas disfunciones, el presente trabajo de Tesis ha realizado aportaciones para la implementación de WSN interoperables, mediante la aplicación y ampliación de estándares y tecnologías sobre interfaces de sensores. El trabajo de Tesis ha conducido a la introducción de un modelo de comunicación inalámbrico bidireccional basado en el estándar ISO/IEC-13239 High-Level Data Link Control (HDLC), para dispositivos con comunicaciones de corto alcance en redes inalámbricas lineales, y el diseño de un método de acceso al medio (MAC) basado en tecnología TDMA (Time Division Multiple Access), especialmente pensado para topologías de red lineales. Dichas aportaciones han sido realizadas considerando los requisitos de minimización del consumo de energía típico de las WSN, y la posibilidad de disponer en la red de comunicación half-duplex, punto-a-punto (peer to peer) y punto-multipunto. Con el objetivo de estandarizar y automatizar procesos de configuración de nodos individuales dentro de la red, se introduce por primera vez en una red inalámbrica el uso del estándar OGC PUCK (Open Geospatial Consortium) que define como obtener información (metadatos) sobre el nodo (instrumento) mediante métodos estándar. Por otro lado, la sincronización de la base de tiempos de los nodos pertenecientes a una WSN es un factor clave para minimizar el consumo de energía durante la transmisión y recepción de datos. Las aportaciones del trabajo de Tesis en esta área se han dirigido a la aplicación de nuevas técnicas de sincronización basadas en el estándar IEEE Std 1588 Precision Time Protocol (PTP) sobre enlaces de comunicación RF sobre IEEE Std 802.15.4. El uso de una WSN como sistema de adquisición de datos distribuido tiene una vinculación directa con conceptos tales como el consumo de energía, la autonomía, y captación de energía del medio (energy harvesting). Por este motivo, parte del trabajo de Tesis se ha dedicado al estudio de la captación de energía en la red de transmisión eléctrica. Finalmente y para validar las hipótesis anteriores de comunicación, sincronización y autonomía se ha desarrollado un prototipo de WSN donde se han implementado las aportaciones propuestas para la mejora de la interoperabilidad de la red.
