Skip to content Skip to navigation

Περιγραφή έργου

Η υιοθέτηση νέων ευφυών υπολογιστικών συστημάτων σε ολοένα και μεγαλύτερο βαθμό και η μεγάλη πρόσφατη πρόοδος στις ασύρματες επικοινωνίες έχει δημιουργήσει τις απαραίτητες προϋποθέσεις για τη δικτύωση μίας μεγάλης ποικιλίας διαφορετικών μεταξύ τους συσκευών. Η δικτύωση αυτή πραγματοποιείται με την ενσωμάτωση κινητών πομποδεκτών μικρής εμβέλειας σε αντικείμενα της καθημερινής ζωής, καθιστώντας δυνατές νέες μορφές επικοινωνίας μεταξύ ανθρώπων και αντικειμένων καθώς και μεταξύ αντικειμένων. Το γεγονός αυτό σηματοδοτεί μία επανάσταση στην μελλοντική τεχνολογία των δικτύων με σημαντικές επιπτώσεις στην βελτίωση της οικονομίας και του βιοτικού επιπέδου. Κύριο χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας είναι η ολοκλήρωση ετερογενών αισθητήρων (sensors) και στοιχείων δράσης (actuators) σε ένα κατανεμημένο σύστημα το οποίο πραγματοποιεί διάφορες ενέργειες βάσει της πληροφορίας που συγκεντρώνεται από τους αισθητήρες σε συνδυασμό με τις προδιαγραφές της συγκεκριμένης εφαρμογής. Σημαντικό επίσης στοιχείο αυτής της τεχνολογίας είναι η ανάδυση νέων ευφυών πληροφορικών συστημάτων που καθιστούν εφικτή την επεξεργασία των πολυτροπικών δεδομένων που συλλέγονται από τους αισθητήρες, τον συγκερασμό των ετερογενών πληροφοριών και την ασφαλή εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τα πραγματικά γεγονότα στα οποία οφείλεται η ενεργοποίηση των αισθητήρων, καθώς και για τις ενέργειες που πρέπει να πραγματοποιηθούν για την αντιμετώπιση των συνεπειών αυτών των γεγονότων. Την τελευταία δεκαετία υπάρχει τεράστιο ερευνητικό ενδιαφέρον για τα δίκτυα αισθητήρων. Χαρακτηριστικά πεδία εφαρμογών τους αποτελούν η εποπτεία και η παρακολούθηση περιοχών για λόγους ασφαλείας, τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας, ιατρικές εφαρμογές, η ευφυής διαχείριση βιομηχανικών αποβλήτων, η πρόληψη και διαχείριση περιβαλλοντικών καταστροφών, η ευφυής παρακολούθηση και βελτιστοποίηση της αγροτικής παραγωγής, η παρακολούθηση της πανίδας και της χλωρίδας σε περιοχές ιδιαίτερου ενδιαφέροντος, η εξοικονόμηση ενέργειας σε οικίες.

Από την άλλη μεριά, το σταθερά αυξανόμενο ενεργειακό κόστος και η ανάγκη περιορισμού των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2) για την προστασία του περιβάλλοντος αποτελούν προβλήματα πρώτου μεγέθους με μέγιστη προβολή σε ευρωπαϊκό και παγκόσμιο επίπεδο. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει μια πιο προσεκτική ματιά στις πιο «ενεργοβόρες πηγές» παγκοσμίως.

Σύμφωνα λοιπόν με τα παραπάνω δεδομένα, το 39% της ενέργειας καταναλώνεται σε κτίρια και συγκεκριμένα, 21% σε κατοικίες και 18% σε εμπορικά κτίρια. Παράλληλα, η κατανάλωση ενέργειας στα κτίρια ευθύνεται περίπου για το 36% της εκπομπής των λεγομένων «αερίων του θερμοκηπίου» (greenhouse gases, GHG) τα οποία περιλαμβάνουν και το CO2. Επίσης, ο τομέας των μεταφορών (transportation) αναδεικνύεται σε έναν από τους μεγαλύτερους καταναλωτές ενέργειας, κατέχοντας το 28% και περισσότερο από 20% των παγκόσμιων εκπομπών GHG. Σημειώνεται επίσης ότι το 80% της κατανάλωσης προέρχεται από τις οδικές μεταφορές. Σε κάθε μια από αυτές τις δύο κατηγορίες, ευρωπαϊκές (Directive 2010/31/EU, EU's Effort Sharing Decision-406/2009/EU) και παγκόσμιες συμφωνίες (Kyoto Protocol) έχουν θέσει ως στόχο 20% μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και των αντίστοιχων ρύπων μέχρι το 2020. Παράλληλα, η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχει αναδειχθεί ως ύψιστης σημασίας δράση για την επιθυμητή μείωση των ρύπων και την προστασία του περιβάλλοντος. Στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης κατά μέσο όρο μόνο το 9% της παραγόμενης ενέργειας προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ενώ από το Δεκέμβριο του 2008 (Directive 2009/28/EC) υιοθετήθηκε ως στόχος η αύξηση αυτού του ποσοστού σε 20% μέχρι το 2020. Σημειώνεται ότι σήμερα, η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην Ελλάδα βρίσκεται μόλις στο 6,1% γεγονός που δείχνει ότι η χώρα μας έχει αρκετό δρόμο να διανύσει μέχρι την επίτευξη του στόχου για το 2020. Στην επίτευξη των παραπάνω στόχων, η έρευνα και η καινοτομία αποτελούν παράγοντες-κλειδιά. Είναι επίσης κοινά αποδεκτό ότι τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων προβλέπεται να παίξουν καθοριστικό ρόλο στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας σε ένα τεράστιο πλήθος εφαρμογών.

Παρά την τεράστια πρόοδο που έχει σημειωθεί στην τεχνολογία των ασύρματων δικτύων αισθητήρων, τα δίκτυα αισθητήρων παρουσιάζουν σημαντικά μειονεκτήματα τα οποία εμποδίζουν την ευρεία διάδοσή τους σε πρακτικές εφαρμογές της καθημερινής ζωής. Τέτοια μειονεκτήματα είναι η περιορισμένη διάρκεια ενεργειακής αυτονομίας των αισθητήρων, η ετερογένεια του υλικού και του λογισμικού καθώς και της πληροφορίας που ανακτάται μέσω των αισθητήρων, και ο τεράστιος όγκος των δεδομένων που πρέπει να διακινηθεί μέσω του δικτύου και να υποστεί κατάλληλη επεξεργασία, αναγνώριση και κατηγοριοποίηση σε πολλές περιπτώσεις σε πραγματικό χρόνο. Επιπλέον, κρίσιμες εφαρμογές (π.χ. εφαρμογές παρακολούθησης δασικών εκτάσεων για λόγους άμεσης πρόληψης πυρκαγιάς) απαιτούν άμεση ταχύτητα αντίδρασης και λήψη αποφάσεων, γεγονός που επιβάλλει κρίσιμους χρονικούς περιορισμούς στην επεξεργασία και την ταχύτητα μετάδοσης των δεδομένων. Ωστόσο, η ουσιαστική έλλειψη στο συγκεκριμένο ερευνητικό πεδίο, είναι ο προσδιορισμός μίας προκαθορισμένης μεθοδολογίας που θα προδιαγράφει το πώς μπορεί να χτιστεί ένα ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα πάνω σε υπάρχουσες υποδομές δικτύων αισθητήρων. Το σύστημα αυτό θα συντονίζει τις προβλεπόμενες διαδικασίες και τα επιμέρους τμήματα που συνθέτουν την εφαρμογή με ευέλικτο, οικονομικό και φιλικό ως προς το περιβάλλον τρόπο.

Τα προβλήματα που αναφέρθηκαν παραπάνω είναι σχετικά με την τεχνολογία των δικτύων (συνήθως δικτύων αισθητήρων ή στοιχείων δράσης) τα οποία χρησιμοποιούνται για τη συλλογή, διάδοση και επεξεργασία της πληροφορίας. Παραδοσιακά, δύο διαφορετικές κατηγορίες επιστημόνων ασχολούνται με το συγκεκριμένο αντικείμενο υιοθετώντας διαφορετικές μεταξύ τους θεωρήσεις: Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει μηχανικούς δικτύων οι οποίοι αναλαμβάνουν το σχεδιασμό, την εξασφάλιση της αποδοτικής λειτουργίας και τη βελτιστοποίηση του δικτύου, βασιζόμενοι σε μεγέθη σχετιζόμενα με ποιότητα υπηρεσίας, το χρόνο ζωής της μπαταρίας, αγνοώντας την πληροφορία που συλλέγεται και τον τρόπο επεξεργασίας της. Η δεύτερη κατηγορία αφορά σε μηχανικούς πληροφορικής οι οποίοι θεωρούν δεδομένη και σταθερή την τοπολογία του δικτύου και τις υπηρεσίες που παρέχονται από αυτό. Το αντικείμενό τους είναι η επεξεργασία της πληροφορίας που συλλέγεται από το δίκτυο χρησιμοποιώντας τεχνικές που προέρχονται από τη συγκεκριμένη ερευνητική περιοχή, π.χ. μοντέλα επεξεργασίας και συγκερασμού πληροφορίας, μηχανισμοί συμπερασμού, αναγνώρισης γεγονότων και λήψης αποφάσεων κλπ.

Μάθετε περισσότερα: http://iot.synaisthisi.iit.demokritos.gr/