РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ СЕНСОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

В данной работе предложено решение актуальной научно-технической задачи сокращения временных ресурсов на проектирование сетей беспроводной передачи данных на основе программных средств расчета расположения гетерогенных сенсорных элементов и мобильных роботизированных устройств, имеющей существенное значение для развития цифровых технологий в области сельского хозяйства. Разработана рекомендательная программная система AgroWiNet для организации беспроводного информационного взаимодействия в сенсорной сети с применением дополнительных радиомодулей, учитывающая при работе заданные требования по скорости передачи данных между узлами сети и обеспечивающая развертывание сети гетерогенных сенсорных элементов и мобильных роботизированных устройств на обслуживаемой территории. Сформулированы рекомендации по применению разработанной программной системы в сельскохозяйственных робототехнических системах, специализирующихся на аграрных задачах открытого грунта. На сегодняшний день сети ретрансляторов проектируются вручную, а иногда устанавливаются без предварительного расчета, что влечет за собой как излишние трудозатраты на проектирование, так и неоптимальные, с точки зрения энергоэффективности, решения. Разработанное программное обеспечение рекомендательной системы позволяет сократить проектирование таких сетей до нескольких часов и предлагает оптимальное расположение меньшего количества ретрансляторов, а также отличается масштабируемостью и энергоэффективностью.

1. Leon E. Flood Early Warning System by Twitter Using LoRa. Multidisciplinary Digital Publishing Institute Proceedings. 2018;2(19):1213.

2. Cagatan G.K. B. et al. Connectivity analysis of wireless sensor network in two-dimensional plane using Castalia simulator. 2017 IEEE 9th International Conference on Humanoid, Nanotechnology, Information Technology, Communication and Control, Environment and Management (HNICEM). IEEE. 2017:1-8.

3. Lavric A., Popa V. A LoRaWAN: Long range wide area networks study. 2017 International Conference on Electromechanical and Power Systems (SIELMEN). IEEE. 2017:417-420.

4. Barriquello C. H. et al. Performance assessment of a low power wide area network in rural smart grids. 2017 52nd International Universities Power Engineering Conference (UPEC). IEEE, 2017:1-4.

5. Addabbo T. et al. An iot framework for the pervasive monitoring of chemical emissions in industrial plants. 2018 Workshop on Metrology for Industry 4.0 and IoT. IEEE. 2018:269- 273.

6. Hart J., Hartová V. Improvement of monitoring of cattle in outdoor enclosure using IQRF technology. 2018.

7. Shuda J.E., Rix A.J., Booysen M.J. Towards Module-Level Performance and Health Monitoring of Solar PV Plants Using LoRa Wireless Sensor Networks. 2018 IEEE PES/IAS PowerAfrica. IEEE. 2018:172-177.

8. Davcev D. et al. IoT agriculture system based on LoRaWAN. 2018 14th IEEE International Workshop on Factory Communication Systems (WFCS). IEEE. 2018:1-4.

9. Rahim H., Ghazel C., Saidane L.A. An Alternative Data Gathering of the Air Pollutants In the Urban Environment using LoRa and LoRaWAN. 2018 14th International Wireless Communications & Mobile Computing Conference (IWCMC). IEEE. 2018:1237-1242.

10. Swastika A.C., Pramudita R., Hakimi R. IoT-based smart grid system design for smart home. 2017 3rd International Conference on Wireless and Telematics (ICWT). IEEE. 2017:49-53.

11. Hammi B. et al. IoT technologies for smart cities. IET Networks. 2017;7(1):1-13.

12. Morin E. et al. Comparison of the device lifetime in wireless networks for the internet of things. IEEE Access. 2017;5:7097-7114.

13. LoRa Alliance, «LoRa Specification V1.0.2,» Tech. Rep., July 2016.

14. Киричек Р.В. и др. Модельные сети для Интернета Вещей и программируемых сетей. Информационные технологии и телекоммуникации. 2015;3: 17-26.

15. Футахи А., Парамонов А.И. Беспроводные сенсорные сети с мобильными временными головными узлами. Электросвязь. 2016;9:48-54.

16. Корнеева Т.В. Сенсорные сети для систем контроля и управления. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2016;8:28-41.

17. Кучерявый А.Е., Аль-Кадами Н.А. Адаптивный алгоритм кластеризации для беспроводных сенсорных сетей с мобильными узлами. Электросвязь. 2015;3:22-26.

18. Андриянов Н.А. Построение сенсорных сетей на базе технологии Bluetooth. Радиоэлектронная техника. 2016;1:13.

19. Жарков С.Н. Моделирование мобильной беспроводной сенсорной сети с одним узлом-стоком. Теория и техника радиосвязи. 2015;1:54.

20. Wixted A.J. et al. Evaluation of LoRa and LoRaWAN for wireless sensor networks. 2016 IEEE SENSORS. IEEE. 2016:1-3.

21. Ojha T., Misra S., Raghuwanshi N.S. Wireless sensor networks for agriculture: The stateof-the-art in practice and future challenges. Computers and Electronics in Agriculture. 2015;118:66-84.

22. Zhang J. et al. Energy-efficient data-gathering rendezvous algorithms with mobile sinks for wireless sensor networks. International Journal of Sensor Networks. 2017;23(4):248-257.

23. Zhang Y., He S., Chen J. Data gathering optimization by dynamic sensing and routing in rechargeable sensor networks. IEEE/ACM Transactions on Networking. 2015;24(3):1632- 1646.

24. Qiu T. et al. ROSE: Robustness strategy for scale-free wireless sensor networks. IEEE/ACM Transactions on Networking (TON). 2017;25(5):2944-2959.

25. Sheng Z. et al. Recent advances in industrial wireless sensor networks toward efficient management in IoT. IEEE access. 2015;3:622-637.

26. Fu L. et al. Optimal charging in wireless rechargeable sensor networks. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2015;65(1):278-291.

27. Pan G. et al. Performance analysis and optimization for SWIPT wireless sensor networks. IEEE Transactions on Communications. 2017;65(5):2291-2302.

28. Denisov A., Iakovlev R., Lebedev I. Mathematical and Algorithmic Model for Local Navigation of Mobile Platform and UAV Using Radio Beacons. International Conference on Interactive Collaborative Robotics. Springer, Cham. 2019:53-62.