شبکه های حسگر بی سیم انسان محور برای بهبود دسترسی اطلاعات در حین عملیات تجسس و نجات شهری
چکیده
هنگامی که یک فاجعه طبیعی در منطقه‌ای شهری رخ می‌دهد، 72 ساعت اول بعد از آن حادثه بسیار حیاتی و مهم است. پس از گذشت این زمان، احتمال پیدا کردن بازماندگان به طور چشمگیری کاهش می‌یابد، بنابراین باید عملیات تجسس و نجات در آن منطقه تا حد ممکن سریع انجام شود. این فعالیت‌ها اغلب با پشتیبانی تبادل اطلاعات بین امدادگران به منظور تصمیم‌گیری‌های مهم بهبود می‌یابد. متاسفانه فعالیت‌های خودسرانه اثربخشی و کارایی این اقدامات را کاهش می‌دهد، که به نوبه خود تعداد افراد نجات یافته را تحت تاثیر قرار می‌دهد. برای بررسی این موضوع، در این مقاله شبکه حسگر بی‌سیم انسان محوری معرفی می‌شود که به عنوان زیرساخت وظیفه پشتیبانی دریافت و ضبط اطلاعات اشتراکی در این منطقه را دارد. این شبکه دسترسی به اطلاعات را بهبود داده و در نتیجه، کارایی و اثربخشی فرایند کمک‌های اضطراری (امدادی) را افزایش می‌دهد. استفاده از این شبکه‌ها که به سیستم‌های رادیویی VHF/UHF جدید تعبیر می‌شوند، بوسیله سناریوی شبیه‌سازی و همچنین فیدبک ارائه شده توسط متخصصین حوزه عملیات تجسس و نجات شهری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بسیار مثبت و دلگرم کننده است.
1. مقدمه
هر سال بلایای طبیعی مانند زلزله، طوفان، آتشفشان و سونامی در مناطق شهری رخ می‌دهد. در 72 ساعت اول بعد ازوقوع این حوادث، که معمولا "زمان طلایی امداد" نامیده می‌شود، تمامی فعالیت‌ها در رابطه با تجسس و نجات مردم است [1]. احتمال پیدا کردن بازماندگان بعد از زمان طلایی امداد به شدت کاهش می‌یابد [2]. کابرن و همکاران [3] با تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از چهار زمین لرزه، سیر تکاملی نرخ زنده ماندن را بر حسب زمان بیان کرده‌اند (شکل 1). تجزیه و تحلیل‌ها نشان می‌دهد که نرخ زنده ماندن در حوادث شدید مشابه نیست. با این حال، واضح است که 72 ساعت اول پس از وقوع این حوادث، مهمترین زمان برای عملیات تجسس و نجات (SAR) است. به طور مشابه، فردریچ و همکاران [4] پس از مطالعه نرخ زنده ماندن (بقا) در زلزله، مدلی برای تخمین این نرخ ارائه کرده‌اند (شکل 2). این مدل پیش‌بینی نیز نشان می‌دهد که 72 ساعت اول مهمترین زمان برای نجات بازماندگان است. بنابراین اقدامات SAR باید سریع و موثر باشند، چرا که تعداد بازماندگان مستقیما به این فعالیت وابسته هستند.
7. نتیجه‌گیری و اقدامات آتی
محدودیت معمولی برای مناسب و به موقع بودن اطلاعات از مسائلی است که هنوز حل نشده است. طرح‌های زیادی برای حل این مسئله مطرح شده است اما همه آن‌ها نیازمند تجهیزات تخصصی و گران قیمت است. به همین دلیل، روش رایج و مورد استفاده برای به اشتراک گذاری اطلاعات در منطقه آسیب دیده شامل علائم فیزیکی می‌باشد که اولین امدادگران در زیرساخت‌ها ایجاد می‌کنند. برای پرداختن به این چالش در این مقاله مفهوم شبکه‌های حسگر بی‌سیم مبتنی بر انسان معرفی شده است که می‌تواند شبکه‌های مناسب و بهنگامی باشد و از ارتباطات زمان‌حقیقی بین گره‌ها پشتیبانی می‌کند. این گره‌ها به طور عمده سنسورهای مبتنی بر انسان هستند، اما شبکه دارای سنسورهای معمولی، حامل و واحد ناظر هم می‌باشد. این شبکه‌ها چند حسگری و اشتراکی هستند و HBS گره‌ای است که عمدتا مسئول انتشار و ترکیب اطلاعات است.
Abstract
When a natural disaster hits an urban area, the first 72 h after are the most critical. After that period the probability of finding survivors falls dramatically, therefore the search and rescue activities in that area must be conducted as quickly and effectively as possible. These activities are often improvised by first responders, stemming from the lack of communication and information support needed for making decisions in the field. Unfortunately, improvisations reduce the effectiveness and efficiency of the activities, in turn, affecting the number of people that can be rescued. To address this challenge, this article introduces the concept of a human-centric wireless sensor network, as an infrastructure that supports the capture and delivery of shared information in the field. These networks help increase the information availability, and therefore, the efficiency and effectiveness of the emergency response process. The use of these networks, which is complimentary to the currently used VHF/UHF radio systems, was evaluated using a simulated scenario and also through the feedback provided by an expert in urban search and rescue. The obtained results are highly encouraging.
1. Introduction
Every year natural disasters, such as earthquakes, hurricanes, volcanic eruptions and tsunamis, hit urban areas. During the first 72 h after the event, usually known as the ‘‘golden relief time’’, the response process is focused on searching and rescuing people [1]. The probability to find survivors after that time is increasingly low [2]. Coburn et al. [3] report the evolution of the survival rate over time, by analyzing the results of four earthquakes (Fig. 1). The analysis indicates the survival rate does not evolve in the same way in every extreme event; however, it is clear that the first 72 h after the occurrence are the most critical ones to search and rescue efforts. Similarly, after studying the survival rate in earthquakes, Fiedrich et al. [4] proposed a model to estimate such a rate (Fig. 2). The prediction model also indicates that the first 72 h are the most critical for rescuing survivors. Therefore the SAR activities must be quick and effective, because the number of survivors is directly related to such efficiency.
7. Conclusions and future work
The typical limitations to count on useful and on time information in the field represent still open problems. Most proposals trying to deal with this issue address a part of this problem or require specialized and expensive equipment. For that reason, the most wellknown and used method of sharing information in the field involves physical marks that first responders make on the infrastructure. To address this challenge this article introduces the concept of human-based wireless sensor network, which can be seen as opportunistic networks that intend to provide real-time communication support among the nodes. Such nodes are mainly humanbased sensors, but the network also considers the inclusion of regular sensors, mules and witness units. This network is multi-sensor and collaborative, and the HBS are the nodes mainly responsible for information dissemination and fusion.
چکیده
1. مقدمه
2. فرآیند تجسس و نجات شهری
3. آثار مرتبط
4. شبکه‌های حسگر بی‌سیم انسان محور
4.1. گره‌های شبکه
4.2. پشتیبانی ارتباطات مخابراتی
4.3. نکات لازم در فرآیند اشتراک‌گذاری اطلاعات
5. مسیریابی پیام در HWSN
5.1. الگوریتم مسیریابی فراگیر
5.2. الگوریتم انتشار و انتظار
5.3. مقایسه روش فراگیر با الگوریتم انتشار و انتظار
5.4. بدترین عملکرد در oppnets
5.5. معرفی نگه‌دارند‌های اطلاعات
6. شبیه‌سازی فرآیند SAR
6.1. جزئیات شبیه‌سازی
6.2. نتایج به دست آمده
7. نتیجه‌گیری و اقدامات آتی
Abstract
1. Introduction
2. The urban search and rescue process
3. Related work
4. The Human-centric wireless sensor network
4.1. Network nodes
4.2. The communication support
4.3. Considerations on the information sharing process
5. Message routing in HWSN
5.1. Epidemic routing algorithm
5.2. Spray and wait algorithm
5.3. Epidemic vs. spray and wait
5.4. The worst case behavior in oppnets
5.5. Introducing information holders
6. Simulated SAR process
6.1. Simulation settings
6.2. Obtained results
7. Conclusions and future work
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه