Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Yzdian,Jafar Ghaisari
احسان یزدیان (استاد مشاور) جعفر قیصری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Zarei jalal abadi
فاطمه زارعی جلال آبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Event Detection using Compressive Sensing for D ata Estimation and Implementation in Flood Detection
(WSN) consist of numerous nodes that responsible for sensing, processing, and monitoring of physical environment data and have been widely used nowadays. In WSN, there are limitations such as huge amounts of data and limited power source, therefore using some methods to reduce amounts of data and power consumption is very important. also , data may be lost in WSN and not be received by the receiver for different reasons. In this thesis, two methods of compressive sensing and matrix completion are proposed to reduce the amount of data. Distributed compressive sensing is used to benefit spatial correlation in addition to temporal correlation of data. The accuracy of reconstruction of these methods is compared with the same compression percentage. Then, a flood detection has done with level and flow water of rivers data from 2013 Canada flooding. In this simulation fuzzy logic has been used as a determinant of the conditions, that is safe, prone and danger. Then, it is assumed that the data may be missed by probability of 10 percent. In this regard, a real-time method compressive sensing based for estimating this data is presented. The estimation is performed with two single-sensor and multi-sensor approaches that use temporal and spatial correlation for estimation. These methods have been evaluated and compared with those that do not use the past of signal for estimation. In addition, flood detection without probability of missing data is also compared with flood detection with probability of missing data based on estimated data. A laboratory system has been implemented for flood detection, which is a wireless sensor network with the Zigbee protocol and star topology. The implemented system consist of five nodes located where we intend to monitor there, and send level and flow of water data to a central node with a specified data structure. These five nodes included level and flow of water sensors, battery, Arduino and transceiver module. The central node receives the data and transfers it to the computer. This data is stored on the computer in Excel and displayed visually with the Processing software. The data is also transmitted to Simulink and flood detection is performed on there. Sleep mode of Arduino and transceiver module are used to optimize power consumption.
فارسی: شبکه‌های حسگر بی‌سیم از تعداد زیادی گره تشکیل شده‌اند که وظیفه حسگری، پردازش و نظارت بر داده‌های محیط فیزیکی را دارند که امروزه بسیار مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در این شبکه‌ها محدودیت‌هایی مانند حجم زیاد داده و محدود بودن منبع انرژی وجود دارد که استفاده از روش‌هایی برای کاهش حجم داده و مصرف انرژی بسیار اهمیت دارد. همچنین به دلایل مختلفی مانند خرابی سخت‌افزار ، ممکن است در این شبکه‌ها داده‌ گم شود و در گیرنده دریافت نشود. در این پایان‌نامه ، دو روش حسگری فشرده و تکمیل ماتریس برای کاهش حجم داده‌ پیشنهاد شده است. در حسگری فشرده برای اینکه علاوه بر همبستگی زمانی داده‌ها از همبستگی مکانی آن‌ها نیز بهره برده شود ، از حسگری فشرده توزیع‌شده استفاده شده است. دقت بازسازی این روش‌ها با درصد فشرده‌سازی یکسان ، مقایسه شده است. در ادامه ، تشخیص رویداد سیل با منطق فازی با داده‌های سطح و دبی آب سه رودخانه مربوط به سیل 2013 کانادا انجام شده است. در این شبیه‌سازی ، در هر زمان وضعیت در یکی از سه حالت ایمن ، بحرانی و خطرناک تعیین می‌شود. سپس فرض شده است که داده‌ها با احتمال 10 درصد گم می‌شوند. در این راستا روشی زمان‌واقعی مبتنی بر حسگری فشرده برای تخمین این داده‌ها ارائه شده و تخمین با دو رویکرد تک‌حسگری و چندحسگری انجام شده است که از همبستگی زمانی و مکانی برای تخمین استفاده می‌کنند. این روش‌ها با حالتی که از گذشته سیگنال برای تخمین استفاده نکند ، ارزیابی و مقایسه شده‌اند. همچنین تشخیص سیل بدون احتمال گم شدن داده و با احتمال آن بر اساس داده تخمین زده شده مقایسه شده است. یک سیستم آزمایشگاهی تشخیص سیل پیاده‌سازی شده است که در واقع یک شبکه حسگر بی‌سیم با پروتکل زیگبی و توپولوژی ستاره است. در این سیستم پنج گره در مکان‌هایی که قصد نظارت بر آن‌جا را داریم ، قرار دارند و داده‌های سطح و دبی آب را با یک ساختار داده مشخص به یک گره مرکزی می‌فرستند. این پنج گره، شامل حسگرهای سطح و دب? آب، آردو?نو ، ماژول فرستنده و گ?رنده و باتری هستند. گره مرکزی داده‌ها را دریافت و آن‌ها را به کامپیوتر منتقل می‌کند. این داده‌ها روی کامپیوتر در نرم‌افزار اکسل ذخیره شده و با نرم‌افزار Processing به‌صورت بصری نمایش داده می‌شوند. همچنین داده‌ها به سیمولینک متلب منتقل شده و تشخیص سیل روی آن‌ها صورت می‌گیرد. برای بهینه‌سازی مصرف انرژی از حالت خواب آردوینو و ماژول فرستنده و گیرنده استفاده شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی