Avtonomno računalništvo na robu za spremljanje kakovosti zraka

ŠIFRA PROJEKTA: J2-2504 (Sicris)
NASLOV PROJEKTA: Avtonomno računalništvo na robu za spremljanje kakovosti zrak
PROJEKTNA EKIPA: dr. Michael Mrissa (leader), Michael David Burnard, Aleksander Tošić, Miklós Ferenc Krész, David Balazs, Laszlo Hajdu
TRAJANJE: 1. 9. 2020 – 31. 8. 2023
SREDSTVA: 299.954,88 EUR (184.703,76 EUR za InnoRenew CoE )
FINANCIRANJE: Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS)
KOORDINATOR PROJEKTA: InnoRenew CoE (Slovenia)
PARTNERJI: UP FAMNIT (Slovenija); Javni zavod Republike Slovenije za varstvo kulturne dediščine (Slovenija)

Zmanjševanje okoljskih, materialnih in energetskih vplivov stavb je ena glavnih prednostnih nalog Evropske unije in eden od ciljev trajnostnega razvoja v okviru Organizacije združenih narodov. Zgradbe, opremljene z brezžičnimi senzorskimi omrežji (Wireless Sensor Networks – WSN), ki lahko poročajo o statusu svojih elementov, da bi optimizirale porabo energije, počutje uporabnikov, vzdrževanje in prihodnje oblikovanje stavbe, so pomemben del doseganja teh ciljev. Tako opremljene gradnje imenujemo pametne stavbe, saj so zmožne samoocenjevanja stanja ter optimizacije svojega delovanja.

Tipični pristopi k pametnim stavbam omogočajo nalaganje podatkov in oddaljeno obdelavo z napravami v oblaku, pri čemer se zanašajo na avtonomno zanko za upravljanje zgradb v njihovem življenjskem ciklu (zasnova, izdelava, uporaba in konec življenja). Vendar pa imajo ti pristopi številne pomanjkljivosti, kot so odvisnost od ponudnikov storitev v oblaku, velika obremenitev omrežja, slaba učinkovitost (zakasnitev omrežja), pomisleki glede zasebnosti zaradi računanja na daljavo in neprilagojena strategija za souporabo podatkov.

V zadnjem času smo priča drastičnemu povečanju vključevanja senzorjev v vgradne naprave. Ta razvoj je raziskovalce spodbudil k ponovnemu premisleku o tipičnih pristopih, ki temeljijo na oblačnih storitvah, in o distribuciji podatkov in procesov po omrežjih – konceptu, imenovanem računalništvo na robu (edge computing) ali računalništvo v megli (fog computing). Rešitve, ki jih omogoča računalništvo na robu, predstavljajo številne prednosti. Optimizirajo uporabo omrežja, omogočajo dinamično konfiguracijo omrežja in majhne zakasnitve omrežja v primeru sprememb, pospešujejo upravljanje podatkov, ponujajo možnost za porazdeljeno obdelavo podatkov na kraju samem in ohranjajo neodvisnost od ponudnikov oblakov.

Pri tem projektu se posvečamo modelu računalništva na robu, da bi odkrili rešitve, ki izkoriščajo prednosti nove generacije naprav WSN, in zmanjšali globalne okoljske stroške takšne opreme. Natančneje, preučujemo načine za združevanje teoretičnih orodij (grafi in modeli okužb), tehnologij (semantične spletne storitve, veriženje blokov) in porazdeljenega rudarjenja podatkov, ki lahko pomagajo pri oblikovanju in izvajanju dinamičnih samokonfiguracijskih omrežij. Uporabnost predstavljenih pristopov bo prikazana z nizom pilotnih stavb različnih vrst (javnih in zasebnih), geografskih območij (severna, zahodna, srednja in vzhodna Evropa), življenjskih pogojev in načinov uporabe (stanovanjske in nestanovanjske).

Glavne dejavnosti InnoRenew CoE pri projektu

InnoRenew CoE bo kot vodja projekta proučil načine za združitev teoretičnih orodij (grafe in modele okužb), tehnologij (semantične spletne storitve, tehnologijo porazdeljenih knjig – DLT) in razdeljenega podatkovnega rudarjenja, ki lahko pomagajo pri načrtovanju in izvedbi dinamičnih samokonfiguracijskih omrežij.

Delovni sklopi in rezultati

Delovni sklop 1: Koordinacija, vodenje projekta in diseminacija

Naloga 1.1: Koordinacija projekta

Naloga 1.2: Vodenje projekta in poročanje

Naloga 1.3: Obveščanje zainteresirane javnosti

Rezultati:

D1.1: Zapisniki sestankov (za vsak sestanek)
D1.2: Končno projektno poročilo (M36)
D1.3: Material za obveščanje zainteresirane javnosti (M36)

Delovni sklop 2: Grafovski modeli za WSN

Naloga 2.1: Razvoj hipergrafovskih in razpršenih modelov za WSN

Naloga 2.2: Integracija hevristik, matematičnih, programskih in simulacijskih rešitev v
model

Naloga 2.3: Implementacija v porazdeljeno, računsko intenzivno okolje

Rezultati:

D2.1: Publikacija ali tehnično poročilo (M12)
D2.2: Publikacije ali tehnična poročila (M24)
D2.3: Prototip – alfa in beta različici (M36)

Delovni sklop 3: Veriženje blokov in semantične spletne storitve

Naloga 3.1: Sodobne rešitve na področju veriženja blokov

Naloga 3.2: Zasnova semantično vodenih, storitveno naravnanih rešitev na področju veriženja
blokov

Naloga 3.3: Implementacija na primeru uporabe in tehnično poročilo

Rezultati:

D3.1: Porocilo – najsodobnejše metode (M12)
D3.2: Publikacija ali tehnično poročilo (M28)
D3.3: Prototip (M36): [1] in [2]

Delovni sklop 4: Porazdeljeno podatkovno rudarjenje

Naloga 4.1: Identifikacija in izbira primerne (sodobne) metode porazdeljenega podatkovnega
rudarjenja za samo-konfiguracijo in samo-optimizacijo senzorske mreže

Naloga 4.2: Identifikacija in izbira primerne (sodobne) metode porazdeljenega podatkovnega
rudarjenja za identifikacijo zanimivih vzorcev v senzornih podatkih

Naloga 4.3: Implementacija izbrane metode porazdeljenega podatkovnega rudarjenja iz
nalog T4.1 in T4.2 na primerih uporabe

Naloga 4.4: Integracija implementiranih metod porazdeljenega podatkovnega rudarjenja v
storitveni API in testiranje

Rezultati: