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.

Preview

PDF MS_Thesis_Report_-_Tamer_Deyab.pdf Download (4MB) | Preview

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
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	Selim, Shokri
Committee Members:	Ndiaye, Malick and Mysorewala, Faizan and Masoud, Ahmad
Depositing User:	TAMER MOHAMED DEYAB (g200378610)
Date Deposited:	17 Jan 2012 12:00
Last Modified:	31 Dec 2020 08:43
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138575