POSIMNET-R: Uma ferramenta de apoio a projeto de redes sem fio resilientes para automação industrial
Ano de defesa: | 2018 |
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Autor(a) principal: | |
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Banca de defesa: | , |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade do Estado do Rio de Janeiro
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Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica
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Departamento: |
Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
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País: |
BR
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Palavras-chave em Português: | |
Palavras-chave em Inglês: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11849 |
Resumo: | The increasing demand imposed by Industry 4:0 has increased the interest for applications of Wireless Sensor Networks (WSN) in the area of industrial automation. The advantages of its use include: ease of installation and maintenance, reduction of installation time of devices, lack of cabling structure, savings in the cost of projects, savings in infrastructure, flexibility of configuration of devices, savings in cost flexibility in altering existing architectures. However, in the industrial automation, it is necessary to emphasize the reliability of the network, since loss of control due to lack of feedback can have catastrophic results. This work proposes a tool, called POSIMNET-R (Positioning Immune Network Resilient), which is able to develop a reliable network, from the positioning of routing nodes, meeting the criteria of low degree of failure and path redundancy. Just like its predecessor developed by Barreira (2013), the POSIMNET-R is based on the artificial immunological networks, which proposes to create K any or disjoint paths (edges and nodes) for the information sent by the sensor nodes to reach the central node. This work proposes other mutation operators based on the Theory of Graphs: Steiner and Elliptical Distillation, in addition to two methods of initialization of the network, namely: QuasiAleatory (Sobol) and QuadTree, in order to aid in the process of acceleration of convergence. Case studies were carried out in different scenarios: one artificial and two based on existing refineries. The results show that POSIMNET-R can generate simple and multiple fault-tolerant networks of its nodes. |
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The advantages of its use include: ease of installation and maintenance, reduction of installation time of devices, lack of cabling structure, savings in the cost of projects, savings in infrastructure, flexibility of configuration of devices, savings in cost flexibility in altering existing architectures. However, in the industrial automation, it is necessary to emphasize the reliability of the network, since loss of control due to lack of feedback can have catastrophic results. This work proposes a tool, called POSIMNET-R (Positioning Immune Network Resilient), which is able to develop a reliable network, from the positioning of routing nodes, meeting the criteria of low degree of failure and path redundancy. Just like its predecessor developed by Barreira (2013), the POSIMNET-R is based on the artificial immunological networks, which proposes to create K any or disjoint paths (edges and nodes) for the information sent by the sensor nodes to reach the central node. This work proposes other mutation operators based on the Theory of Graphs: Steiner and Elliptical Distillation, in addition to two methods of initialization of the network, namely: QuasiAleatory (Sobol) and QuadTree, in order to aid in the process of acceleration of convergence. Case studies were carried out in different scenarios: one artificial and two based on existing refineries. The results show that POSIMNET-R can generate simple and multiple fault-tolerant networks of its nodes.A crescente demanda imposta pela Indústria 4.0 tem aumentado o interesse por aplicações de Redes de Sensores sem Fio (RSSF) na área de automação industrial. Dentre as vantagens de sua utilização pode-se citar: facilidade de instalação e manutenção, redução de tempo de instalação de dispositivos, inexistência de estrutura de cabeamento, economia no custo de projetos, economia em infraestrutura, flexibilidade de configuração de dispositivos, economia no custo de montagem, flexibilidade na alteração de arquiteturas existentes. Entretanto, para a área de automação industrial é necessário enfatizar a confiabilidade da rede, pois a perda de controle pela falta de realimentação pode ter resultados catastróficos. Esse trabalho propõe uma ferramenta, chamada POSIMNET-R (Positioning Immune Network Resilient - Rede Imunológica de Posicionamento - Resiliente), capaz de desenvolver uma rede confiável, a partir do posicionamento de nós roteadores, atendendo os critérios de baixo grau de falha e de redundância de caminhos. Assim como seu antecessor desenvolvido por Barreira (2013), O POSIMNET-R é baseado nas redes imunológicas artificiais, que propõe criar K caminhos quaisquer ou disjuntos (arestas e nós) para as informações enviadas pelos nós sensores chegarem ao nó central. Este trabalho propõe outros operadores de mutação baseados na Teoria de Grafos: Steiner e Destilação Elíptica, além de dois métodos de inicialização da rede, a saber: QuasiAleatória (Sobol) e a QuadTree, a fim de auxiliar no processo de aceleração da convergência. Foram realizados estudos de casos em diferentes cenários: um artificial e dois baseados em refinarias existentes. Os resultados mostram que o POSIMNET-R consegue gerar redes tolerantes a falhas simples e múltiplas de seus nós.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:25Z No. of bitstreams: 1 Carlos Augusto Ribeiro Soares.pdf: 4171070 bytes, checksum: 89bac21196f700f452a09e010f1161ce (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Augusto Ribeiro Soares.pdf: 4171070 bytes, checksum: 89bac21196f700f452a09e010f1161ce (MD5) Previous issue date: 2018-02-05application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia EletrônicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaElectronic EngineeringRoutersWireless local area networkPositioning of nodes-routersIndustrial automationResilienceIndustry 4:0Steiner MutationDistillation MutationQuadTreeAcceleration of convergenceArtificial Immune SystemsGraphsSubmodular FunctionsEngenharia EletrônicaRoteadoresRedes locais sem fioPosicionamento de nós roteadoresAutomação industrialResiliênciaIndústria 4.0Mutação SteinerMutação por DestilaçãoQuadTreeAceleração da convergênciaSistemas Imunológicos ArtificiaisGrafosFunções submodularesCNPQ::ENGENHARIASPOSIMNET-R: Uma ferramenta de apoio a projeto de redes sem fio resilientes para automação industrialPOSIMNET-R: A tool to support the design of resilient wireless networks for industrial automationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALCarlos Augusto Ribeiro Soares.pdfapplication/pdf4171070http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11849/1/Carlos+Augusto+Ribeiro+Soares.pdf89bac21196f700f452a09e010f1161ceMD511/118492024-02-27 15:16:48.663oai:www.bdtd.uerj.br:1/11849Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:16:48Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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