روش جمع آوری اطلاعات نقشه برداری و نقشه برداری پهپاد بر اساس اینترنت اشیا (IOT)

UAV surveying and mapping information collection method based on Internet of Things

چکیده

1 مقدمه

2 مطالعات مرتبط

3 روش شناسی

4 نتایج و بحث

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     هواپیماهای بدون سرنشین (UAV) از سودمندترین عناصر ارتباطی در پلتفرم فن آوری کنونی محسوب می شوند. برنامه های نوظهور برقراری ارتباط مانند IoT ، ابر و داده کاوی از شناخته شده ترین برنامه ها در امر نظارت هستند. این مطالعه پژوهشی، طراحی UAV را با تکیه بر IoT (اینترنت اشیاء) و بر اساس روش جمع آوری اطلاعات مورد توجه قرار داده است. وسایل نقلیه پرنده خودران می توانند با اتصال IoT از برنامه های سلامت و ایمنی سایت اطمینان حاصل کنند. همچنین محدودیتها و نقایص مهم راه حلهای پیشرفته کنونی برای یک هدف مشابه مانند چالش‌ های بهینه ‌سازی برنامه ‌ریزی مسیر، الگوریتمهای یادگیری ماشین سبک وزن (ML) و نگرش ماشینی، هماهنگی در ارتباطات IoT ، و مقیاس گذاری شبکه IoT را پشت سر می گذارند. در نتیجه، این مقاله در واکاوی عمیقتر انواع سوالات تحقیقاتی باز به خواننده کمک می کند.

مطالعات مرتبط
     IoT و UAV را می توان از هر دو دیدگاه خرد و کلان برای نظارت بر انواع آفات و بیماریهای کشاورزی مورد استفاده قرار داد. جمع آوری اطلاعات مربوط به آب و هوا و رشد کشاورزی در زمان واقعی، با استفاده از گره های حسگر ارزان قیمت در IoT میسر شده است. یک مرکز داده ابری، پس از دریافت و آنالیز تصاویر گرفته شده توسط UAV ها، می تواند میزان خسارت ناشی از بیماریها و آفات را با استفاده از فن آوریهای تحلیل طیف مشخص کند (1). بهبود شهرهای هوشمند با Alsamhi ، S.H و همکاران (2)، مرور کلی روشها و برنامه های جدید پیشنهادی برای پهپادها و IoT مشارکتی در این مقاله ارائه شده است. این شهرهای هوشمند می توانند با استفاده از فن آوری مشارکتی پهپادها به کمک IoT و اینترنت اشیا (IoT)، داده ها را جمع آوری کنند، از امنیت و حریم خصوصی شهروندان حفاظت کنند، به فجایع و بالایا رسیدگی کنند، مصرف برق را کاهش دهند و موجب بهبود کیفیت شهر شوند. در اکثر موارد، این امر به تعیین میزان هوشمندی شهرها در خصوص مواردی مانند کیفیت زندگی، همراهی محیط زیست، و امنیت عمومی مربوط می شود. در این مقاله،. فن آوریهای IoT و UAV در کشاورزی بررسی شده اند که شامل مروری بر جدید ترین مطالعات می باشد. می توان از سیستمهای UA در محیطهای مختلف کشاورزی، از جمله مناطقی که دسترسی به آنها دشوار است، استفاده کرد. از نظر ما IoTو UAVاز ضروری ترین و تحول آمیز ترین فن آوریها در زمینه کشاورزی دقیق هستند (3). ممکن است آتش سوزیها در مکانهای مختلفی مانند مناطق باز، جنگلها، زمینهای کشاورزی، ساختمانهای اداری و مسکونی رخ دهند. در این مقاله از UAVها و شبکه های حسگر بی سیم برای تشخیص آتش سوزی در همان مراحل اولیه و جلوگیری از خرابی و خسارت ناشی از آن استفاده شده است. طیق نتایج شبیه سازی، نرخ تشخیص حریق در سیستم پیشنهادی حدود 98 % نسبت به روشهای قبل بهتر است (4). تلفیق IoT با UAVها می تواند یک سیستم UIoT هوابرد را حاصل کند که می تواند خدمات ارزش افزوده مختلفی را در بالا و پایین سطح زمین ارائه دهد. بنابراین، این پروژه تحقیقاتی، پروتکلهای کنونی MAC برای IoT را مورد بررسی قرار داده است. در ابتدا، نگاهی به معماری ارتباطی پروتکل UIoT MAC و دغدغه های طراحی آن مورد بحث و گفتگو قرار می گیرد (5). بررسیهای اخیر نشان داده اند که اینترنت اشیا (IoT) می تواند در بخشهای متعددی از جمله کشاورزی تحولاتی را ایجاد کند. ICT مدرن (فن آوری اطلاعات و ارتباطات) در کشاورزی هم کاربرد دارد.

هواپیمای بدون سرنشین زیر آب با دوربین پانورامیک برای شناسایی خودکار ماهی بر اساس یادگیری عمیق

Underwater-Drone With Panoramic Camera for Automatic Fish Recognition Based on Deep Learning

چکیده

1- مقدمه

2- طراحی پهباد زیرآبی

الف) ماژول محاسباتی اصلی و گسترش دادن آن

ب) طراحی چارچوب

ج) تولید تصویر پانورامیک 360 درجه

3- شناسایی خودکار ماهی براساس یادگیری عمیق

الف) یادگیری عمیق و ساختار شبکه

ب) مجموعه‌ داده و داده افزایی

4- نتایج تجربی

الف) پهباد و دوربین پانورامیک 360 درجه

ب) نتایج تشخیص ماهی

ج) بحث در مورد پهبادهای دیگر

5- نتیجه‌گیری

چکیده

پیشرفت بالای فن‌آوری پهباد سبب استفاده از پهبادها در گستره‌ی متنوعی از حوزه‌ها شده است. همچنین، از این پهبادها عمدتا به‌عنوان وسیله‌ی حمل‌ونقل هوایی بدون سرنشین استفاده می‌شود. ما اعتقاد داریم که پهبادهای زیرآبی به یک موضوع تحقیقاتی مهم در آینده‌ی نزدیک تبدیل خواهند شد و یک بازار در این زمینه ایجاد می‌گردد. ما یک پهباد زیرآبی با دوربین پانورامیک 360 درجه که به‌عنوان چشم پهباد عمل می‌کند را توسعه دادیم. طراحی براساس سخت‌افزار متن- ‌باز انجام گرفته است که این طراحی به‌عنوان یک متن- ‌باز برای مشارکت جهت تولید نوآوری از جمله در پهباد به اشتراک گذاشته خواهد شد. کارکرد دوربین پانورامیک 360 درجه از طریق اصلاح کردن تصاویر گرفته شده به‌وسیله‌ی دو عدسی چشم ماهی ایجاد شده است. پهباد زیرآبی به‌وسیله‌ی گسترش دادن ماژول محاسباتی Raspberry Pi طراحی شده است، چارچوب آن نیز به‌وسیله‌ی OpenSCAD طراحی گردیده است و صفحه‌ی مدار چاپی نیز با استفاده از MakePro طراحی شده است. ما جهت بررسی عمکلرد پهباد زیرآبی، بر روی تشخیص ماهی متمرکز شده‌ایم تا گونه‌های ماهی را در یک دریاچه‌ی طبیعی جهت کمک به محافظت محیط‌زیست اصیل بررسی نماییم. شناسایی ماهی براساس یادگیری عمیق انجام شده است که امروزه یک موضوع بسیار مهم در زمینه‌ی نحقیق هوش مصنوعی به‌شمار می‌آید. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که عمکلرد پهباد زیرآبی به‌صورت خودکار در غواصی در داخل دریاچه به‌دست می‌آید. تصاویر پانورامیک 360 درجه به‌‌صورت درست تولید شده است. شناسایی ماهی به‌وسیله‌ی یادگیری عمیق، 87% دقت به‌دست می‌آورد. 

5- نتیجه‌گیری

این پژوهش یک پهباد زیرآبی را ارائه داده است که مجهز به عدسی‌های چشم ماهی و کارکرد یک دوربین پانورامیک 360 درجه‌ برای ایجاد کردن تصاویر پانورامیک با استفاده از یک الگوریتم تولید کردن تصویر بوده است. تولید کردن تصویر پانورامیک 360 درجه‌ و پهباد زیرآبی با استفاده از سخت‌افزار متن‌باز توسعه داده شده است؛ ماژول‌های محاسباتی بر روی یک ماژول محاسباتی Raspberry Pi گسترش داده شده‌ است. ما یک پهباد زیرآبی خودکار را پیاده‌سازی کرده‌ایم و نتایج را در یک دریاچه به‌دست آورده‌ایم. تصاویر پانورامیک 360 به‌صورت صحیح تولید شده‌اند. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که تقریبا همه‌ی گونه‌های ماهی با نرخ تشخیص بیش از 85% با استفاده از AlexNet و GoogLeNet (در AlexNet، 87% تشخیص به‌دست آمده است) تشخیص داده شده‌اند. زمان تشخیص برای 115 تصویر، 6 ثانیه طول کشیده است. پس ممکن است AlexNet به دلیل دقت بالا برای کاربرد در زمان واقعی استفاده گردد. ما در آینده قصد داریم جهت بهبود پهباد زیرآبی، از آن در سطح عملی استفاده کنیم.

Abstract

Highly developed drone technology enables the use of drones in a wide variety of areas. However, those drones are mainly used in the unmanned aerial vehicles. We believe that underwater drones will become a big research topic and find a market in the near future. We developed an underwater drone with a 360° panoramic camera acting as the “eye”of the drone. The designs are based on the open-source hardware and will be shared as an open-source for contributing to the innovation of manufacturing including drone. The function of the 360° panoramic camera is generated by correcting the images taken by two fisheye lenses. The underwater drone was designed by extending the Raspberry Pi compute module, the frame was designed by OpenSCAD, and the printed circuit board was designed by MakePro. As for the application of the underwater drone, we focused on fish recognition for investigating fish species in a natural lake to help protect the original environment. Fish recognition is based on deep learning, which is the biggest topic in the artificial intelligence research field today. Experimental results show that the function of the underwater drone achieved at diving in the leak automatically. The 360° panoramic images were generated correctly. Fish recognition achieved 87% accuracy by deep learning.

V- CONCLUSION

This paper presented an underwater drone equipped with fisheye lenses and with the function of a 360-degree panoramic camera for taking panoramic images by using an image generation algorithm. The 360-degree panoramic image generation and the underwater drone were developed with open-source software; the compute modules were extended on a Raspberry Pi compute module. We implemented an automatic underwater drone and conducted experiments in a lake. The 360-degree panoramic images were generated correctly. The experimental results showed that almost all fish species were recognized with a recognition rate higher than 85% with AlexNet and GoogLeNet (AlexNet achieved 87%). The recognition time for 115 images was 6 seconds. Hence, AlexNet may be used in a real-time application with high accuracy. In the future, we aim to improve the underwater drone to a practical level.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

هواپیمای بدون سرنشین زیر آب با دوربین پانورامیک برای شناسایی خودکار ماهی بر اساس یادگیری عمیق

Underwater-Drone With Panoramic Camera for Automatic Fish Recognition Based on Deep Learning

تاثیر تغییرات آب و هوایی بر شاخص های عملکرد مخازن در تامین آب کشاورزی

Climate Change Impact on Reservoir Performance Indexes in Agricultural Water Supply

چکیده

مقدمه

روشها

بازسازی سناریوهای آینده در دوره آینده

ارزیابی منابع آبی و مصارف آنها بر اساس تغییر اقلیم

شبیه سازی بارش-رواناب

تخمین حجم مورد نیاز آب در مخازن پایین دست

مدلهای بهره برداری مخزن

مدلهای شبیه سازی

مدلهای بهینه سازی

شاخصهای عملکرد مخزن

مطالعه موردی و تعریف سناریوها

مطالعات سناریوها

نتایج: بررسی عملکرد مدل اقلیمی دردوره مبنا

محاسبه سناریوی اقلیمی دوره مبنا

محاسبه سناریوهای اقلیمی دوره آینده

محاسبه حجم موردنیاز آب براساس تغییر اقلیم

شبیه سازی عملکرد مخازن آب براساس سناریوهای تغییر اقلیم بااستفاده از مدل WEAP

بهینه سازی عملکرد مخزن تحت سناریوهای تغییر اقلیم با استفاده از مدل LINGO

نکته پایانی

چکیده

این مقاله اثرات تغییر اقلیم را بر حجم جریان ورودی به مخزن و حجم مورد نیاز آب در پایین دست رودخانه ، با در نظر گرفتن سه سناریوی تغییر اقلیم، در بستر رودخانه ای در آذربایجان شرقی نمایش میدهد. مدل HadCM3 برای تخمین سناریوهای احتمالی دما و بارش در دوره 2039-2026 براساس یک سناریوی انتشار A2 بکار میرود. یک مدل هیدرولوژیکی (IHACRES) در ابتدا برای ناحیه مورد نظر کالیبره میشود و سپس یک سری زمانی ماهانه از دما و بارش آینده، برای محاسبه، بعنوان داده ورودی مدل IHACRES در نظر گرفته میشود. بعلاوه اینکه، سری زمانی 14 ساله ای از بارش ماهانه برای دوره 2039-2026 شبیه سازی میشود. نتایج مدلسازی نشان میدهند که میانگین بارش سالانه بلند مدت، نسبت به مقدار آن در دوره مبنا، در بازه زمانی 2000-1987 به مقدار 0.7% کاهش می یابد. به هرحال با ثابت درنظر گرفتن ناحیه زراعی ، بدون اینکه الگوی کشت در آن تغییر کند، میانگین حجم مورد نیاز آب سالانه برای زراعت، به 16% افزایش می یابد. هردو مدل شبیه سازی و مدل بهینه سازی، برای بهره برداری از مخازن آب استفاده میشوند. شبیه سازی از عملکرد و کارایی ذخایر آبی، در تغییر میزان نیاز آبی، بر طبق سیاست کاربردی استاندارد (SOP) و با استفاده از مدل ارزیابی و برنامه ریزی آب (WEAP) اجرا میشود. سپس سه سناریوی تغییر اقلیم ذکر شده در بالا برای مدل WEAP ایجاد میشوند و شاخصهای کارایی و عملکرد مخازن، شامل (قابلیت اتکاء، میزان آسیب پذیری و قابلیت بازگشت) محاسبه میگردند. نتایج نشان میدهند که شاخصها در آینده نسبت به دوره مبنا تغییر میکنند. سپس برای عملیات بهینه سازی مخازن از طریق تامین آب بخش کشاورزی و اهداف زیست محیطی، کمینه سازی نواقص توان دوم مربوط به این اهداف، در هرماه و برای هر سناریوی تغییر اقلیم با استفاده از الگوریتم نسخه نرم افزاری LINGO 11.0 {برنامه ریزی غیر خطی (NLP) } تعیین میشوند. نتایج نشان میدهند که این شاخصها قابلیت تغییر دارند.

نکته پایانی
این مقاله اثر تغییر اقلیم را بر شاخصهای عملکرد منبع آبی Aidoghmoush در ایران برای نیاز ذخیره منبع پایین دست رودخانه دردوره آینده (2039-2026) با استفاده از یک رویکرد شبیه سازی – بهینه سازی بررسی کرده است. بررسیها از طریق مدل HadCM3 نشان داده است که دما (بین 0.5 تا 2.7 درجه سانتیگراد) افزایش می یابد و بارش (76-36- %) در دوره آینده در مقایسه با دوره مبنا تغییر میکند. یک سری زمانی ماهانه دما و بارش در آینده، ورودی مدل IHACRES محسوب میشود و یک سری زمانی رواناب برای دوره آینده شبیه سازی میگردد. نتایج نشان میدهند که میانگین حجم بلندمدت سالانه رواناب برای دوره آینده نسبت به دوره مبنا 0.7% کاهش می یابد. با دانستن میزان تبخیر- تعرق مرجع بدست آوردن نمناکی نسبی در آینده و با فرض اینکه سرعت باد در آینده شبیه سرعت باد در دوره مبناست، مقادیر K_C محاسبه میشوند. براساس یک ناحیه زیرکشت ثابت، نیاز آبی محصولات تعیین میگردد وحجم مورد نیاز آب بطور ماهانه محاسبه میشود. حجم نیاز آبی دردوره آینده 16% افزایش می یابد( 112×〖10〗^6 m^3 در هرسال در دوره مبنا و 130×〖10〗^6 m^3 دردوره آینده ) . برای محاسبه عملکرد مخزن در انحراف از حجم مورد نیاز آب براساس حجم رواناب رودخانه، مدل WEAP استفاده میشود. سپس شاخصهای قابلیت اتکا، آسیب پذیری و برگشت پذیری برای هر یک از سه سناریوی ذکر شده محاسبه میشوند.

Abstract

This paper addresses the impact of climate change on the volume of inflow to a reservoir and the volume of downstream water demand by considering three climate change scenarios in an East Azerbaijan river basin. The HadCM3 model was used to estimate possible scenarios of temperature and rainfall for the period 2026–2039 under an emission scenario (A2). A hydrological model (IHACRES) was first calibrated for the basin; and then, a monthly time series of future temperatures and rainfall were entered into IHACRES. In addition, a 14-year time series of monthly runoff was simulated for 2026–2039. Modeling results indicated that the average long-term annual runoff volume decreased by 0.7% relative to the base period (1987–2000). However, by assuming a nonchanging cultivation area, the average long-term annual water demand volume for crops increased by 16%. Both simulation and optimization models of reservoir operation were used. The simulation of reservoir performance in the delivery of water demand was implemented according to the standard operating policy (SOP) and by using the water evaluation and planning (WEAP) model. The three aforementioned climate change scenarios were then introduced to the WEAP, and the reservoir performance indexes (reliability, vulnerability, and resiliency) were calculated. Results showed that indexes would change in the future relative to the base. Next, for the optimal operation of the reservoir with a water supply for agricultural and environmental purposes, the minimization of total squared deficiencies in the allocation to these purposes was determined for each month and climate change scenario by the using LINGO Version 11.0 software [nonlinear programming (NLP)] algorithm. Results showed that the indexes would change

Concluding

Remarks This paper investigated the impact of climate change on the performance indexes of the Aidoghmoush Reservoir in Iran, to supply downstream demand in the future (2026–2039) by using a simulation—optimization approach. An investigation of the HadCM3 model showed that the temperature increased (between 0.5 and 2.7°C) and the rainfall varied (−36–76%) in the future compared with the base period. A time series of monthly temperature and rainfall in the future was input to the IHACRES, and a time series of monthly runoff was simulated for the future. The results showed that the average long-term annual volume of runoff for the future decreased 0.7% relative to the base. By knowing reference evapotranspiration, obtaining relative humidity in the future, and assuming that wind speed in the future would be similar to that in the base period, values of Kc were calculated. Based on a constant area under cultivation, the water requirement of crops was determined, and water volume was calculated for each month. Water demand volume in the future increased 16% (112 × 106 m3 per year in the base to 130 × 106 m3 in future periods) whereas river runoff volume to the reservoir decreased 0.7% (150.6 × 106 m3 per year in the base to 149.5 × 106 m3 in future periods). To evaluate the reservoir performance in the delivery of water demand volume based on runoff volume of the river, WEAP was used. Reliability, vulnerability, and resiliency indexes for each of the three aforementioned scenarios were then calculated.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر تغییرات آب و هوایی بر شاخص های عملکرد مخازن در تامین آب کشاورزی

Climate Change Impact on Reservoir Performance Indexes in Agricultural Water Supply

مکان یابی محور و تعیین مسیر پهباد برای نظارت مرزهای جغرافیایی

Unmanned Aerial Vehicle hub-location and routing for monitoring geographic borders

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روتینگ و تعیین مسیر وسیله هوایی بدون سرنشین برای نظارت مرزهای جغرافیایی

Unmanned Aerial Vehicle hub-location and routing for monitoring geographic borders

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پرواز چرخشی با حداقل سوخت برای هواپیمای بدون سرنشین در باد ثابت

Minimum Fuel Circling Flight for Unmanned Aerial Vehicles in a Constant Wind

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پرواز چرخشی با حداقل سوخت برای هواپیمای بدون سرنشین در باد ثابت

Minimum Fuel Circling Flight for Unmanned Aerial Vehicles in a Constant Wind

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

واکنش دینامیکی و بارهای باد در یک ساختمان مرتفع بر اساس آزمایشات تونل باد

Dynamic response and wind loads of a tall building based on wind tunnel tests

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

واکنش دینامیکی و بارهای باد در یک ساختمان مرتفع بر اساس آزمایشات تونل باد

Dynamic response and wind loads of a tall building based on wind tunnel tests

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.