Az Agrodat.hu szenzorhálózat kommunikációs/távközlési rendszerének tervezési tapasztalatai

dr. Paller Gábor, Szármes Péter, dr. Élő Gábor, Széchenyi István Egyetem, Információs Társadalom Oktató-és Kutatócsoport (ITOK)

Az AgroDat.hu K+F projekt neves ipari és tudományos partnerekkel arra törekszik, hogy egy nagy, országos méretű mezőgazdasági információs rendszert építsen fel Magyarországon. A projekt informatikai fejlesztései szorosan kapcsolódnak a mezőgazdasági termelés sajátosságaihoz, és a mezőgazdasági tudás bővítésére, ezáltal pedig a hatékonyabb és költségtakarékosabb termelés megvalósítására irányulnak. A projekt fő tudományos célja, hogy elemezze a mezőgazdasági adatok összefüggéseit. Az Agrodat.hu három részprojektből áll: (1) szenzorfejlesztés és adatgyűjtés, (2) elemzések és modellezés, illetve (3) döntéstámogatási rendszer fejlesztése. Jelen cikkben a szenzorfejlesztés és adatgyűjtés részprojektet kívánjuk bemutatni.
A tervezett rendszerhez nagy mennyiségű adatot kell gyűjteni a földeken a növények állapotáról és a környezeti feltételekről (talajnedvesség, talajhőmérséklet, léghőmérséklet, csapadék, napsugárzás, stb.). Az adatok nagy része szenzorhálózat segítségével biztosítható. A projekt során egy komplex föld alatti és egy föld feletti szenzoregységet fejlesztünk ki, amelyek hardverszinten több szenzort integrálnak a szükséges talaj- és környezeti jellemzők mérésére.
A tervezett információs szolgáltatás felhasználói (gazdák, kutatók) webes felületen keresztül férhetnek hozzá a szenzorok adataihoz, illetve az adatokra épülő riasztásokhoz, elemzésekhez, előrejelzésekhez vagy javaslatokhoz. Ezáltal folyamatosan követhető a növények környezeti állapota és megalapozott döntések hozhatók a szükséges mezőgazdasági tevékenységekről (pl. vetés, öntözés, permetezés, stb.)
A szenzorok az adatokat GSM hálózaton keresztül küldik az adatközpontba. Az adatátviteli technológia kiválasztása és a felhasznált protokollok többféle követelményt kellett kielégítsenek. Ilyen követelmények például az energiahatékonyság és a távoli menedzselhetőség, melyek közvetlen kapcsolatban állnak azzal, hogy ezeknek a szenzoroknak a megközelítése sokszor hosszadalmas és fáradtságos. Méréseket végeztünk két népszerű GSM modemtípussal és ezen  mérések alapján azt találtuk, hogy ezen két követelmény együttes kielégítése csak kompromisszumokkal lehetséges, mivel a legtakarékosabb üzem úgy lehetséges, ha a szenzor csak időnként regisztrál a GSM hálózaton. A GSM modemek gyártóspecifikus szolgáltatásaival és különösen nagy kapacitású elemekkel azonban lehetséges olyan energiatakarékos üzem, amely lehetővé teszi, hogy a szenzorokat akár évente csak egyszer vagy kétszer kelljen meglátogatni és egyben a távoli menedzselhetőségi követelmény is teljesüljön.
Méréseink alapján a távközlési hálózatok optimalizált protokolljai (pl. SMS) jelentős előnyt élveznek energiahatékonyság szempontjából az általános számítógépes protokollokkal (pl. TCP) szemben. Megvizsgáltuk SIM Toolkit alkalmazások használhatóságát és azt találtuk, hogy értékes biztonsági és diagnosztikai szolgáltatások valósíthatók meg SIM Toolkit használatával. Ezen tapasztalatok alapján a megállapításunk az, hogy GSM hálózatra kapcsolt szenzorok  esetén érdemes a hordozóhálózat szolgáltatásaival integrálni a szenzor kommunikációs architektúráját, mert általános számítógépes hálózati megoldások energiafelhasználás szempontjából kevésbé hatékony működést eredményeznek, a SIM infrastruktúra pedig a mezőgazdasági szenzorok számára is hasznos szolgáltatások megvalósítását teszi lehetővé.