بهبود کارایی و قابلیت اطمینان در سیستم مانیتورینگ داده‌های لرزه نگاری مبتنی بر اینترنت اشیاء با اعمال افزونگی در سنسورها و کنترلرها

مهندسی مخابرات جنوب

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 27 آذر 1402

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jce.2023.1997717.1228

نویسندگان

ایمان زنگنه¹؛ امیر مسعود بیدگلی^{* 1}؛ اردشیر دولتی²

¹گروه مهندسی کامپیوتر، واحد تهران‌شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²گروه علوم کامپیوتر، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شاهد، تهران، ایران

چکیده

حوادث طبیعی مثل زلزله با بروز خسارات جبران ناپذیری همراه است. لذا هر اقدامی در جهت پیش‌بینی و اعلام هشدار درباره آن ضروری و حیاتی است. در سیستم‌های مانیتورینگ داده و اعلام هشدار برای این بلایا, حتی‌الامکان بلادرنگ بودن و زمان پاسخ و صحت و دقت داده‌ها و عملکرد سیستم, نقشی کلیدی دارد. از آنسوی, گسترش سیستمهای مبتنی بر اینترنت اشیا امکان تبادل و پردازش داده‌ها در شرایط محیطی مختلف را بیش از پیش فراهم کرده است. در این مقاله, یک سیستم مانیتورینگ و اعلام هشدار مبتنی بر اینترنت اشیا, برای پیام‌رسانی داده‌های مربوط به لرزه‌نگاری پیشنهاد شد. در راهکار اول, پروتکل سبک وزن انتقال تله‌متری صف پیام (MQTT) به عنوان پروتکل پایه برای پیام‌رسانی انتخاب شد. در راهکار دوم, با استفاده از الگوریتم گرگ خاکستری, افزونگی در لایه حسگر اعمال شد و در راهکار سوم, افزونگی در لایه کنترلر اعمال شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که افزونگی در لایه حسگر و کنترلر تا بیش از سی درصد در مصرف انرژی, صرفه جویی ایجاد کرد. همچنین میانگین تاخیر انتها به انتها در راهکار دوم و سوم بصورت معناداری کاهش یافت. نهایتا در راهکار اول, نرخ تحویل موفق بسته‌ها برای تعداد مختلف بسته‌ها, مقدار ثابت 98/78 درصد بود. اما با اعمال افزونگی در حسگر و کنترلر, نرخ تحویل بسته‌ها به بالای 92 درصد افزایش یافت که این میتواند نتیجه افزایش تعداد حسگرها و کنترلرها و جایگذاری مناسب آنها باشد.

کلیدواژه‌ها

زلزله؛ اینترنت اشیا؛ مصرف انرژی؛ نرخ تحویل بسته؛ خطای بیتی