Development of a distributed wireless Wi-Fi system for monitoring the technical condition of remote objects

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.212301

Ключові слова:

wireless communication, remote monitoring, gyroscope, accelerometer, magnetometer, distance sensor, server

Анотація

The research addresses the issues of collection and transmission of measurement data when monitoring various construction objects and bridge structures. The issues were resolved by developing a distributed system using Wi-Fi technologies. The results of measurements of the following parameters and data were obtained: the distance between cracks and joints, magnetometer readings and location and possible inclination of objects in three axes according to accelerometer and gyroscope data. By configuring the server, new channels are created for receiving data, which allow their subsequent processing and complete analysis of the study, for example, to solve the problem of predicting the technical conditions of construction and bridge objects. The completeness of the analysis of the study solves the problem of identifying and detecting possible errors and determining delays in the communication system. In general, the validity of all research results plays an important role in predicting the technical conditions of various objects and in finding solutions to problems arising from the technical difficulties of remote control. In this regard, the issue of the validity of the choice of Wi-Fi modules, which take into account the parameters of power consumption and availability of the boards of these modules for programming in order to obtain results of measurements in a long time has been posed and resolved. Setting power consumption parameters made it possible to increase the research time at remote sites, which in turn increases the durability and life of the control system. The simplicity of programming the module boards and support of various electronic sensors allow varying the scope and research objects, thereby expanding the geography of the subject area of research. Therefore, the developed distributed system is easily adapted to the necessary problem areas of research, the monitoring results of which can be used in many areas, such as agriculture, ecology, power, health care, meteorology and others

Біографії авторів

Nurbol Kaliaskarov, M. Kozybayev North Kazakhstan University Pushkin str., 86, Petropavlovsk, Kazakhstan, 150000

Post graduate student

Department of Energetic and Radioelectronics

Viktor Ivel, M. Kozybayev North Kazakhstan University Pushkin str., 86, Petropavlovsk, Kazakhstan, 150000

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Energetic and Radioelectronics

Yulia Gerasimova, M. Kozybayev North Kazakhstan University Pushkin str., 86, Petropavlovsk, Kazakhstan, 150000

PhD, Associate Professor

Department of Energetic and Radioelectronics

Vyacheslav Yugay, Karaganda Technical University N. Nazarbayev ave., 56, Karaganda, Kazakhstan, 100000

PhD, Head of Department

Department of Technology of Communication Systems

Sayat Moldakhmetov, M. Kozybayev North Kazakhstan University Pushkin str., 86, Petropavlovsk, Kazakhstan, 150000

Senior Lecturer

Department of Energetic and Radioelectronics

Посилання

  1. Park, Dzh., Makkey, S. (2006). Sbor dannyh v sistemah kontrolya i upravleniya. Prakticheskoe rukovodstvo. Moscow: OOO "Gruppa IDT", 504. Available at: https://www.studmed.ru/park-dzh-makkey-s-sbor-dannyh-v-sistemah-kontrolya-i-upravleniya-prakticheskoe-rukovodstvo_faab5c7fbdc.html
  2. Pyavchenko, O. N. (2011). The distributed systems of collection and information processing of sensors of dynamic objects. Izvestiya Yuzhnogo federal'nogo universiteta. Tehnicheskie nauki, 5 (118), 8–14. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/raspredelennye-sistemy-sbora-i-obrabotki-informatsii-datchikov-dinamicheskih-obektov
  3. Burns, B. (2018). Designing Distributed Systems: Patterns and Paradigms for Scalable, Reliable Services. O'Reilly Media, 166. Available at: https://www.amazon.com/Designing-Distributed-Systems-Patterns-Paradigms/dp/1491983647
  4. Wortmann, F., Flüchter, K. (2015). Internet of Things. Business & Information Systems Engineering, 57 (3), 221–224. doi: https://doi.org/10.1007/s12599-015-0383-3
  5. Atzori, L., Iera, A., Morabito, G. (2010). The Internet of Things: A survey. Computer Networks, 54 (15), 2787–2805. doi: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2010.05.010
  6. Xia, F., Yang, L. T., Wang, L., Vinel, A. (2012). Internet of Things. International Journal of Communication Systems, 25 (9), 1101–1102. doi: https://doi.org/10.1002/dac.2417
  7. Ha, D., Park, H., Choi, S., Kim, Y. (2013). A Wireless MEMS-Based Inclinometer Sensor Node for Structural Health Monitoring. Sensors, 13 (12), 16090–16104. doi: https://doi.org/10.3390/s131216090
  8. Ocak, M. A. (2018). Where does Arduino’s power come from?: An extended literature review. Journal of Learning and Teaching in Digital Age, 3 (1), 21–34. Available at: https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/1175624
  9. Faugel, H., Bobkov, V. (2013). Open source hard- and software: Using Arduino boards to keep old hardware running. Fusion Engineering and Design, 88 (6-8), 1276–1279. doi: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.12.005
  10. Khoa, T. A., Man, M. M., Nguyen, T.-Y., Nguyen, V., Nam, N. H. (2019). Smart Agriculture Using IoT Multi-Sensors: A Novel Watering Management System. Journal of Sensor and Actuator Networks, 8 (3), 45. doi: https://doi.org/10.3390/jsan8030045
  11. Kumar, S., Ch, N. (2020). IoT Based Multi-sensor Data Acquisition System for the Application of Smart Agriculture. Communications in Computer and Information Science, 329–342. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-3666-3_27
  12. Marques, G., Saini, J., Dutta, M., Singh, P. K., Hong, W.-C. (2020). Indoor Air Quality Monitoring Systems for Enhanced Living Environments: A Review toward Sustainable Smart Cities. Sustainability, 12 (10), 4024. doi: https://doi.org/10.3390/su12104024
  13. Holovatyy, A., Teslyuk, V., Iwaniec, M., Mashevska, M. (2017). Development of a system for monitoring vibration accelerations based on the raspberry pi microcomputer and the ADXL345 accelerometer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (9 (90)), 52–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116082
  14. Abruzzese, D., Micheletti, A., Tiero, A., Cosentino, M., Forconi, D., Grizzi, G. et. al. (2020). IoT sensors for modern structural health monitoring. A new frontier. Procedia Structural Integrity, 25, 378–385. doi: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.04.043
  15. Ivel', V. P., Razinkin, V. P., Kaliaskarov, N. B. (2019). Development of wireless device monitoring of the condition of cracks and joints of buildings and structures and its advantages. The Bulletin of KazATC, 2 (109), 10–17. Available at: https://www.kazatk.kz/material/nauka/11.04.2019/%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0%20%D0%92%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%E2%84%96%202%20(109),%202019%20%D1%81%20%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%B6%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D0%B8%20%D0%B2%D1%8B%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%BC%D0%B8%20%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%BC%D0%B8.pdf
  16. Ivel', V. P., Gerasimova, Yu. V., Kaliaskarov, N. B. (2018). Obzor raspredelennoy besprovodnoy sistemy sbora i peredachi analogovyh dannyh. «Kozybaevskie chteniya-2018: Evraziyskiy potentsial i novye vozmozhnosti razvitiya v usloviyah global'nyh vyzovov»: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Vol. 2. Petropavlovsk: SKGU im. M. Kozybaeva, 243–247. Available at: http://repository.nkzu.kz/7813/

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Kaliaskarov, N., Ivel, V., Gerasimova, Y., Yugay, V., & Moldakhmetov, S. (2020). Development of a distributed wireless Wi-Fi system for monitoring the technical condition of remote objects. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(9 (107), 36–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.212301

Номер

Том 5 № 9 (107) (2020): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Nurbol Kaliaskarov, Viktor Ivel, Yulia Gerasimova, Vyacheslav Yugay, Sayat Moldakhmetov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.