Entwicklung verteilter echtzeitfähiger Sensorsysteme

Transkript

1 Projekt Erdbebenfrühwarnung im SoSe 2011 Entwicklung verteilter echtzeitfähiger Sensorsysteme Joachim Fischer Klaus Ahrens Ingmar Eveslage fischer ahrens EDIM SOSEWIN-extented

2 Einführung 1. SOSEWIN Überblick verschiedene Konzepte 2. SOSEWIN-1 Generation Base & Special Services (Istanbul) 3. SOSEWIN-2 Generation Humboldt Wireless Lab (Berlin) Further Services Alarming Protocol Test Results 4. Weitere FO-Vorhaben SOSEWIN-3 IT-Beiträge zur Frühwarnung 5. Ausbildungsinhalte Vergangenheit Aktuelle Forschung Zukunft 1-2

3 SOSEWIN Überblick Self-organized Seismic Early Warning Information Network 3 SW Entwicklungstechnologie (Modelleditor, Simulator, Code -Generator, ) 2 SOSEWIN-HW/SW Architektur UML ASN.1 SDL Simulation C++ C++ binary binary synthetic sensor data Application Layer Middleware Layer 4 GIS-basierte Netzmanagementund Experiment-Unterstützung Operating System Hardware Wireless Meshed Network Internet 1 1-4

4 Einführung 1. SOSEWIN Überblick verschiedene Konzepte 2. SOSEWIN-1 Generation Base & Special Services (Istanbul) 3. SOSEWIN-2 Generation Humboldt Wireless Lab (Berlin) Further Services Alarming Protocol Test Results 4. Weitere FO-Vorhaben SOSEWIN-3 IT-Beiträge zur Frühwarnung 5. Ausbildungsinhalte Vergangenheit Aktuelle Forschung Zukunft 1-5

5 Netz-Prototyp Self-organized Seismic Early Warning Information Network HU Berlin GIS Ataköy Istanbul GIS 5 Internet GFZ Potsdam Kandilli Istanbul GIS Istanbul- Infrastrukturdaten 1-6

6 Erstinstallation von SOSEWIN Istanbul, Mai 2008 mit Sensorik, aber zunächst noch ohne Alarmierungssoftware 1-7

7 Hauptursache von Erdbeben Verschiebungsvektoren GPS-Daten von 7 Jahren lithosphere C

8 Bedrohung der Mega-City Istanbul source: >14 Mio Einwohner, jährlicher Zuwachs viele Gebäude wurden schlampig und illegal errichtet 50% der türkischen Wirtschaftsleistung Black Sea , Stärke7.8 Marmara Sea Risikokarte source: 2,80 m 1-9

9 SOSEWIN-1 Seit nodes 0.5 km 2 Ataköy/ Istanbul Internet Kandilli/ Istanbul GFZ/ Potsdam HUB/ Berlin 1-10

10 Einführung 1. SOSEWIN Überblick verschiedene Konzepte 2. SOSEWIN-1 Generation Base & Special Services (Istanbul) 3. SOSEWIN-2 Generation Humboldt Wireless Lab (Berlin) Further Services Alarming Protocol Test Results 4. Weitere FO-Vorhaben SOSEWIN-3 IT-Beiträge zur Frühwarnung 5. Ausbildungsinhalte Vergangenheit Aktuelle Forschung Zukunft 1-11

11 SOSEWIN-2 seit Knoten km 2 Humboldt Wireless Lab Adlershof/Berlin existierende zentral-verwaltete Infrastruktur Internet

12 Weitere Dienste, bereits als Prototyplösung (1) Mobile Management Service Wireless Meshed Network ios und Android-Version Internet 1-13

13 Weitere Dienste, bereits als Prototyplösung (2) USB-Human Interface Device Service Display size: 7" Display resolution: 800 x 480 Dimensions: 7" x 5.25" x 1" Connection: USB Input: resistive touchscreen Wireless Meshed Network 1-14

14 Weitere Dienste, bereits als Prototyplösung (3) Sensoren Luftfeuchte, Temperatur Geigerzähler Feinstaub Drahtlose Hausautomatisierung X Sensor-basierter Service Wireless Meshed Network Internet 1-15

15 Weitere Dienste, nice to have (1) Voice Communication Service begrenzte Zahl von Gesprächen UMTS GSM LTE Wireless Meshed Network Internet Katastrophe 1-16

16 Weitere Dienste, nice to have (3) Emergency Messaging Service Wireless Meshed Network 1-17

17 Experiment Parameter Nachweis der Echtzeitfähigkeit Warnzeiten per Test und Simulation synthesized sensor data: M = 7.4, loc = [20, 200] km south of network Δt = t pwave detection t system alarm Real world tests Model tests Istanbul SOSEWIN-1 Δt mean Δt stddev = 2589 ms = 2407 ms Δt mean = 630 ms Δt stddev = 712 ms? Berlin SOSEWIN-2 Δt mean Δt stddev = 449 ms = 236 ms Δt mean = 340 ms Δt stddev = 47 ms! artf. Net nodes artf. Net nodes Geplant für das HWL Δt mean Δt stddev Δt mean Δt stddev = 443 ms = 46 ms = 485 ms = 70 ms 1-18

18 Physikalische Basis einer seismischen Frühwarnung time P-wave S-wave Beschleunigung des Untergrundes [cm s -2 ] m s -1 granite m s -1 granite 5.0 s [41 km] 10.0 s [82 km] 15.0 s [123 km] 1-19

19 Einführung 1. SOSEWIN Überblick verschiedene Konzepte 2. SOSEWIN-1 Generation Base & Special Services (Istanbul) 3. SOSEWIN-2 Generation Humboldt Wireless Lab (Berlin) Further Services Alarming Protocol Test Results 4. Weitere FO-Vorhaben SOSEWIN-3 IT-Beiträge zur Frühwarnung 5. Ausbildungsinhalte Vergangenheit Aktuelle Forschung Zukunft 1-20

20 In Vorbereitung: SOSEWIN-3 komplettes Hardware-ReDesign geringer Energieverbrauch kleineres Gehäuse zusätzliche I/O-Schnittstellen 1-21

21 Künftige FO-Vorhaben EGU-2010 Question How we can manage thousands of nodes? WLAN VHF DVB-T 100m 10km node distance basic research on cognitive radio WLAN VHF 1-22

22 Einführung 1. SOSEWIN Überblick verschiedene Konzepte 2. SOSEWIN-1 Generation Base & Special Services (Istanbul) 3. SOSEWIN-2 Generation Humboldt Wireless Lab (Berlin) Further Services Alarming Protocol Test Results 4. Weitere FO-Vorhaben SOSEWIN-3 IT-Beiträge zur Frühwarnung 5. Inhalt der Projektausbildung Vergangenheit Aktuelle Forschung Zukunft 1-23

23 Ausbildungsinhalte Dienstag, Uhr R Erdbeben Eingebettete Echtzeitsysteme Maschennetzwerke Modellierung von Echtzeitsystemen Simulation/Codegenerierung/ Test Donnerstag, Uhr R Objective-C erlernen Memory Management Multithreading, Blocks & GCD - mit xcode arbeiten - Frameworks kennenlernen: Foundation Protocols, Views und View Controllers Gestures, UI Kit Core Data, Core Location, Core Motion, Map Kit, Media Dienstag, Uhr R Praktikum: Service-Entwicklung Applikationen für iphone (und ipad) bauen 1-24