KFUPM ePrints

Optimization of Sensors Deployment in a 3D-Environment Under the Coverage, Connectivity and Energy Consumption Constraints

l Optimization of Sensors Deployment in a 3D-Environment Under the Coverage, Connectivity and Energy Consumption Constraints. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
4Mb

Arabic Abstract

التطورات الحديثة في مجال الانظمة الالكترونية الدقيقة و المجسات الرقمية ساهمت في صنع مجسات لاسلكية صغيرة الحجم و ذكية. تستخدم المجسات في مجال مراقبة المتغيرات الفيزيائية كدرجة الحرارة و الضغط و الصوت و الضوء و المجال المغنطيسي و الاهتزازات و تسربات السوائل و الغاز في المناجم. من اجل مراقبة المواقع الحساسة يجب وضع المجسات بحيث تضمن بعض العناصر المهمة مثل التغطية و الاتصال و استهلاك الطاقة. تركز هذه الاطروحة على ايجاد المواقع المثلى للمتجسات و قواعد الاتصال البينية في بيئة ثنائية او ثلاثية الابعاد. تستخدم قواعد الاتصال البينية لاستقبال الاشارات من المتجسات و ارسالها الى قواعد الاتصال البينية اخرى حتى تصل الاشارات الى مركز المعالجة. و قد تم بناء برنامج خطي مزدوج الاهداف لايجاد مواقع المتجسات و قواعد الاتصال البينية بحيث تضمن أقل تكلفة اجمالية للمجسات و قواعد الاتصال البينية و تقلل استهلاك الطاقة الى ادنى مستوى يمكن بلوغه. يقوم البرنامج الخطي بتحديد مواقع المتجسات بحيث يتم تغطية كل موقع حساس بعدد من المجسات يتناسب مع اهمية الموقع. و يتم ايضا تحديد مواقع قواعد الاتصال البينية لضمان اتصالية الشبكة و قدرة نقل الاشارات لمركز المعالجة. لتجنب الوقت الكبير الذي يستهلكه البرنامج الخطي لايجاد المواقع فقد تم تصميم طريقة مبتكرة لايجاد حل شبه مثالي في وقت سريع. ختمت الاطروحة بتقديم توصيات و مقترحات للبحوث المستقبلية في هذا المجال.

English Abstract

The recent advancements in micro electronic systems and smart sensing material have enabled the manufacturing of miniature and smart wireless sensors. Sensors are used for detecting physical phenomena such as temperature, pressure, sound, light, electro-magnetic field, vibration, gas leaks, etc… In practice, the surveillance of critical areas requires the placement of sensors such that several criteria are satisfied, for example, coverage, connectivity, energy dissipation, cost…etc. This thesis deals with finding the optimal placement of wireless sensors and signal relays in 2-D or 3-D space. The relays receive signals from the sensors and re-transmit them to other relays all the way to a central processing node. A bi-objective integer linear program (ILP) is designed to find the locations of the sensors and the relays while minimizing the total network cost and the total network power consumption simultaneously. The ILP locates the sensors such that all critical points are covered by their minimum criticality. The relays are placed so that the network connectivity is guaranteed. A space partitioning heuristic method is designed to overcome the expensive computational time of the ILP and provide near-optimal solutions. Solved examples are presented to show the output and performance of both the ILP and the heuristic method.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Computer
Systems
Engineering
Research > Management
Research > Remote Sensing
Divisions:College Of Computer Sciences and Engineering > Systems Engineering Dept
Committee Advisor:Selim, Shokri
Committee Co-Advisor:Baroudi, Uthman
Committee Members:Ndiaye, Malick and Mysorewala, Faizan and Masoud, Ahmad
ID Code:138575
Deposited By:TAMER MOHAMED DEYAB (g200378610)
Deposited On:17 Jan 2012 15:00
Last Modified:17 Jan 2012 15:00

Repository Staff Only: item control page