An  energy-­‐aware  wireless  sensor  node  for  environmental  monitoring  

Christel  Chappuis  and  Géraldine  Mercier    

Supervisor  :  Jorge  Soares  

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Plan  

•  IntroducBon  •  CalibraBon  •  Energy-­‐saving  strategies  •  Data  collecBon    •  Results  •  Conclusion  •  Improvements/Ideas…  

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IntroducBon  

•  Wireless  Sensor  Networks    •  Main  issue  :  managing  the  power  resource    •  Project  aim  :  save  energy  AND  realisBc  data  sets  •  2  nodes  :  reference  +  energy-­‐efficient  strategy  

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CalibraBon  

•  Erase  the  systemaBc  error  between  the  nodes  •  Wide  coverage  in  terms  of  possible  values  

•  Simultaneously  measurements  with  both  nodes  at  the  same  rate  and  in  the  same  environmental  condiBons  

•  Matlab  funcBon  polyfit()  

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Light  

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Temperature  

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Experimental  set-­‐up    

Light  

Experimental  set-­‐up    

Temperature  

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The  MICAz  

•  MICAz  sensors  implemented  in  nesC  language  •  TinyOS  operaBng  system  

 à  Events  /  tasks  triggered  by  Bmers  

•  FuncBon  get_next_/mer()  controls  the  frequency  of  the  measurements  

•  Reference  node  :  default  Bme  interval  =  0.5  second  

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Energy-­‐efficient  strategy  implementaBon  

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•  Default  Bme  interval  =  1  second  •  AdapBve  behavior:  the  expected  value  

   Δ(values)  <  threshold  à  dt  increased      Δ(values)  not  negligible  à  dt  decreased                  proporBonally  to  its  value      Δ(values)  very  high  à  dt  set  to  dt_min  (0.5  sec)  

 

Light  VS  temperature  

•  Time  interval  depends  on  light      à  faster  changes  than  temperature  

 •  BUT!  if  light  condiBons  are  constant  and  temperature  changes  à  Bme  interval  =  2sec  

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Signal  Processing  

•  CalibraBon  •  ReconstrucBon  of  the  signal  by  linear  interpolaBon  

•  Conversion  of  temperature  units  to  °C  •  Plot  the  results  

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Data  collecBons    

•  1-­‐hour  experiment,  at  sunset  •  ArBficial  variaBons:              to  test  the  strategies  implemented  

 

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•  2  more  experiment  of  10  minutes  each    à  in  constant  condiBons    à  with  rapid  and  wide  changes  

Experiment  1:  Light  measurements  

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Event  1  

Event  4  

Experiment  2  :  constant  condiBons  

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Experiment  3  :  variable  condiBons  

Performance  Ma:  reconstrucBon  of  signal  accuracy  Me:  percentage  of  energy  saved  compared  to  the  reference  node  Mo:  overall  performance,  Mo  =  Ma  ×Me      

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Experiment  number Ma_t Me_t Mo_t Ma_l Me_l Mo_l Mo_o

1 0.9985 0.9329 0.9315 0.9959 0.9329 0.9296 0.8659

2 0.9990 0.9749 0.9739 1 0.9749 0.9749 0.9495

3 0.9990 0.5900 0.5894 0.9977 0.5900 0.5886 0.3469

Conclusion  

•  Successful  strategies      à  the  energy  consumpBon  was  considerably  reduced  compared  to                the  reference  node  AND  the  accuracy  was  sBll  very  good!  

 

•  The  performances  depend  on  the  surroundings  condiBons  !  

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Improvements,  ideas  •  Suppress  messages  from  sending  if  similar  to  the  last  ones  •  Test,  not  conclusive  yet…  

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Thank  you  for  your  amenBon      

QuesBons  ?  

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