I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   25 ,   No .   3 Ma r ch   2 0 2 2 ,   p p .   1 5 4 9 ~ 1 5 6 2   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 25 .i 3 . pp 1 5 4 9 - 1 5 6 2          1549       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Efficien da ta se n sing  and mo nitori ng  mo del f o r arec a  nut   precisio n f a rming  wit h  wirel ess  sen so r net wo rk       Nira nja n M urt hy   Cha nd ra s hek a ra pp a 1 ,   Sa nja y P a nd M y s o re   B ha g wa n 2 ,     K o t re s hi Sh iv a ba s a pp a   Na g ur 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i n c e   a n d   En g i n e e r i n g ,   V i sw e sw a r a y a   Te c h n o l o g i c a l   U n i v e r si t y ,   B e l g a v i ,   I n d i a     2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i n c e   a n d   En g i n e e r i n g ,   G o w d a r   M a l l i k a r j u n a p p a   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   D a v a n a g e r e I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   14 2 0 2 1   R ev is ed   Dec   24 2 0 2 1   Acc ep ted   J an   13 2 0 2 2       Are c a   n u p lay a   p r o m in e n ro le i n   e c o n o m ic  li fe   in   I n d ia;  it   p r o d u c e ‘b e tel  n u t’  w h ich   is  p rima ril y   u se d   f o r   th e   m a stica to ry   p u r p o se .   Nu t rien t’s   c y c le   a n d   e n v ir o n m e n tal   fa c to rs   imp a c th e   f o rm in g ,   th e se   imp a c ts  c a n   b e   m in imiz e d   th r o u g h   se n sin g   te c h n o l o g y   i . e . ,   wire les se n so r   n e two r k   in c o rp o ra ted   wit h   i n tern e o t h i n g ( Io T ) .   De sig n in g   o f   se n sin g   te c h n o l o g ies   is  c o n sid e re d   a p rima ry   ste p i n   a c h iev in g   t h e   a re c a n u p r o d u c ti o n   th r o u g h   p re c isio n   a g ricu lt u re T h is  re se a r c h   fo c u se o n   d e sig n i n g   a n d   d e v e lo p i n g   a n   e fficie n m o n it o ri n g   m e c h a n ism   n a m e d   e fficie n d a ta se n sin g   a n d   m o n it o rin g   ( EDS M ) ,   t h e   p r o p o se d   m o d e w il m in imiz e   th e   e n e r g y ,   re d u c e   th e   fa lse   a larm   ra te,   a n d   e n h a n c e   th e   d e tec ti o n   a c c u ra c y .   EDS M   c o m p rise fo u r - ste p   o p ti m a l   se n sin g   m e c h a n ism f irst,   fo rm u late   th e   e n e rg y   c o n su m p ti o n ,   f u rt h e r   in   t h is  ste p   th e   se n s o d e v ice   in f o rm a ti o n   a n d   a ll   t h e   p re li m i n a ry   d e tails  a re   a n a ly z e d .   S e c o n d   ste p ,   d a ta  a r e   se n se d   o p ti m a ll y ,   t h ir d   ste p   in c l u d e s   m o n it o re d   a n d   a lert  is   g e n e ra ted   th e   f o u rt h   ste p   i n c lu d e th e   o p ti m iz a ti o n   o f   p a c k e siz e .   EDS M   is  e v a lu a ted   c o n sid e rin g   th e   d iffere n p a ra m e ters   li k e   e n e rg y   c o n su m p ti o n   a n d   a lert  g e n e ra ti o n   fo r   tem p e ra tu re .   P e rfo rm a n c e   c o m p a riso n   is  c a rried   o u t   wit h   t h e   e x isti n g   m o d e l   c o n si d e rin g   p a ra m e ters   li k e   fa u lt   d e tec ti o n ,   fa lse   a lar m   d e tec ti o n ,   e v e n d e tec ti o n ,   a n d   e v e n fa lse   a larm   ra te.  Co m p a ra ti v e   a n a ly sis  sh o ws   p ro p o se d   m e th o d o lo g y   sim p ly   o u t p e rfo rm s th e   e x isti n g   m o d e w it h   si g n ifi c a n t   imp r o v isa ti o n .   K ey w o r d s :   E f f icien t d ata  s en s in g   an d   m o n ito r in g     E n er g y   co n s u m p tio n   NPK    T em p er ar tu r e   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nir an jan   Mu r th y   C h an d r ash e k ar ap p a   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scin ce   an d   E n g in ee r in g ,   Vis wesw ar ay T ec h n o lo g ical  Un i v er s ity   B elg av i,  I n d ia   E m ail:  n ir u cs1 9 0 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h ess en tial  r eso u r ce s   f o r   h u m an ity ' s   s u r v iv al  a n d   p r o g r ess   ar f o o d ,   wate r ,   an d   e n er g y .   T h e   wo r ld wid d em an d   f o r   th ese  r eso u r ce s   h as  b ee n   s tead ily   r is in g ,   an d   th is   tr en d   is   p r o jecte d   to   co n tin u e.   Acc o r d in g   to   th e   Un ited   Nati o n s ,   th wo r ld ' s   p o p u latio n   will  r ea ch   9 . 8   b illi o n   b y   2 0 5 0   an d   1 1 . 2   b illi o n   b y   2 1 0 0   [ 1 ] .   W ith   th in f lu en ce   o n ,   th e   en v ir o n m e n th o c cu r r en ce   o f   g l o b al  war m i n g ,   m a jo r   cr o p - p r o d u cin g   co u n tr ies  ac h iev in g   th eir   f r es h wate r   lim its ,   u n p r ed ictab le  c lim ate  v ar iab ilit y ,   d ec r ea s ed   l an d   f er tili ty   d u t o   d r o u g h t,  er o s io n ,   an d   p o o r   m an ag em en t,  a n d   th e v er - i n cr ea s in g   p u b lic  asp ir atio n s   f o r   m o r f ea s ib le   p r ac tices  to   d ec r ea s wate r   an d   ag r o ch em ical  u s e,   in   a g r icu l tu r e,   ef f icien cy   a n d   s u s tain ab i lity   h as  n ev e r   b ee n   m o r cr u cial  [ 2 ] .   Nu tr ien cy clin g   h as  h a p p en e d   n atu r ally   th r o u g h o u th b u lk   o f   E ar th ' s   h is to r y ,   f r o m   s o i to   p lan ts   an d   a n im als,  an d   th en   b ac k   to   th s o il  t h r o u g h   b io m ass   b r ea k d o wn .   T h n atu r al  s o il   n u tr ien c y cle  was  d is r u p ted   wh e n   p eo p le  p r o g r e s s ed   f r o m   h u n ter - g ath er er s   to   cu ltiv atin g   ag r ic u ltu r an d   estab lis h in g   lo n g - ter m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   3 Ma r ch   20 22 1 5 4 9 - 1 5 6 2   1550   s ettlem en ts ,   th an k s   to   th m an u f ac tu r i n g   a n d   a p p licatio n   o f   a g r o ch e m icals.  T h g r ee n   r ev o lu tio n ,   wh ich   b eg an   in   th e   m id - twen tieth   c en tu r y   an d   ex p an d e d   ag r icu lt u r al  o u tp u t   g lo b ally   v ia   s elec tiv b r ee d in g   f o r   p r o d u cin g   an d   ad o p tin g   h ig h - y ield in g   cr o p   v ar ieties,  p ar ticu lar ly   ce r ea ls ,   an d   in n o v ativ f ar m in g   ap p r o ac h es,  f u r th e r   alter ed   a g r icu ltu r e.   S in ce   th en ,   h u m a n ity ' s   o b jecti v h as  b ee n   to   ac h iev s u s tain ab ilit y   th r o u g h   p r ec is io n   ag r icu ltu r e.   I n   g e n er al,   1 7   k e y   elem e n ts /n u tr ien ts   h av b ee n   i d en tifie d   as  b ein g   v ital   f o r   p lan t   g r o wth ,   a n d   lack   o f   a n y   o n o f   th em   m i g h t r esu lt   in   lo we r   y ield s   [ 3 ] - [ 5 ] .     T h co m m o n   c h ewin g   n u t,  al s o   k n o wn   as  b etel  n u t   o r   s u p ar i,  is   p r o d u ce d   b y   t h ar ec n u p alm ,   s in ce   th is   n u is   wid el y   co n s u m ed ,   it  is   in   h i g h   d em an d   a r ec n u is   cl o s ely   ass o ciate d   with   r elig i o u s   tr ad itio n s   in   I n d ia.   I n d ia  is   th wo r ld ' s   to p   p r o d u ce r   an d   co n s u m er   o f   ar ec n u ts ar ec n u is   f r u it  th at   is   class if ied   as  d r u p r ath er   th an   r ea n u t.  Dr ie d ,   cu r e d ,   a n d   f r esh   v er s io n s   ar co m m er cially   av ailab le.   I n   I n d ia,   c o m m er cial  cu ltiv atio n   o f   t h ar ec n u h as  b ee n   m o r e   s u cc e s s f u l.  T h is   n u t   p alm   f alls   to   th e   "Ar ec ac ea e"   class   an d   th "Ar ec L "   g en u s .   Ker ala,   Me g h alay Ass am ,   T am il  Nad u ,   an d   Kar n atak aa r e   am o n g   t h s tates  th at  cu ltiv ate  th Ar ec an u tc r o p .   Ar ec an u ts   m ay   b c u ltiv ated   in   a   v ar iety   o f   s o il  ty p es.  T h is   cr o p ,   o n   th e   o th e r   h an d ,   d o es  b est  o n   well - d r ain ed   s o ils   w ith   p len ty   o f   o r g an ic   m atter .   T o   av o id   s u n b u r n ,   p r o p e r   s h i e l d i n g   f r o m   t h e   s u n ' s   r a y s   f r o m   t h e   w e s t   is   r e q u i r e d .   B e f o r e   p l a n t i n g   a r e ca n u t   s e e d l i n g s ,   f as t - g r o w i n g   s h a d e   t r e es   s h o u l d   b e   p la n t e d   o n   t h e   s o u t h e r n   a n d   w es t e r n   s i d es .   T h is   p al m   n u t   t r e e   is   s u s c e p t i b l e   t o   w at e r   s h o r t a g e s   a n d   s h o u l d   o n l y   b e   c u l t i v a t e d   i n   a r e a s   wi t h   a d e q u a t e   i r r i g a t i o n .   A   w e l l - d i s t r i b u te d   y e a r l y   r a i n f a l l   o f   7 5 0   t o   4 5 0 0   m m   is   r e q u i r e d   f o r   t h is   c r o p .   T h is   c r o p   m a y   b e   p r o d u c e d   a t   e le v a t i o n s   as   h i g h   a s   1 0 0 0   m e t e r s   a b o v s e a   l e v el   ( M S L ) .   T h e   r e c o m m en d e d   t e m p e r a t u r e   r a n g e   f o r   i t s   g r o w t h   a n d   y i e l d   i s   1 0   °C   t o   4 0   ° C   [ 6 ] .   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k s   ( W SN)   ar co m m o n   u s o f   in f o r m atio n   tech n o lo g y   in   ag r icu ltu r e,   ca p ab le  o f   m o n ito r in g   s o il  i n f o r m atio n   in   th r eg io n s   o f   i n ter est  an d   en co u r ag in g   th e   t r ad itio n al  ir r ig atio n   s y s tem .   B y   g ath er in g   d ata  d u r in g   th e   ag r icu ltu r al  p r o d u ctio n   p r o ce s s ,   it  ca n   im p r o v ir r i g atio n   m et h o d s   a n d   m ak ag r ic u ltu r s m ar ter   [ 7 ] .   W SNs   ar cr itical  in   th n o t io n   o f   s m ar ag r icu lt u r s in ce   th ey   m o n ito r   a n d   g ath er   in ter est  d ata  in   ag r ic u ltu r al  f ield s   f o r   u s in   n u m er o u s   ap p licatio n s .   Sm ar ag r icu ltu r m a k es  s ig n if ican ef f o r ts   to   r ea lize  p r ec is io n   ir r ig atio n ,   f er tili ze r s ,   an d   p esti cid es  b ased   o n   th e   cr o p   d ev elo p m en m o d el  a n d   W SNs   in   ag r icu ltu r to   r ed u ce   wate r   waste,   lo w   s o il  f er tili ty ,   f er tili ze r   ab u s e,   an d   illn ess es.  Sen s o r   n o d es  in   W SNs   p lan ted   in   f ie ld s   ar ca p ab le  o f   r eg u lar l y   r e lay in g   g ath er e d   s o il  in f o r m ati o n   d ata  to   th s in k   n o d th r o u g h   wir eless   co m m u n icatio n   [ 8 ] .   W SNs   ar u t ilize d   to   ca p tu r tem p er atu r e,   h u m id ity ,   s o il  m o is tu r co n ten t,  an d   win d   s p ee d   d ata   in   an   ag r icu ltu r al  ap p licatio n ,   ac co r d in g   to   th au th o r s .   Fo r   cr o p s ,   W SNs - b ased   I o T   ir r ig atio n   co n tr o s y s tem   is   s u g g ested   to   m an ag e   th m o is tu r co n ten o f   th s o il  f o r   s m ar f ar m s ,   wh ich   m ay   s u cc ess f u lly   c u c o s ts   an d   b o o s ag r icu ltu r al  o u t p u [ 9 ] .   Fig u r e   1   s h o ws  th e   ty p ical  ar ch itectu r o f   W SN  b ased   ag r icu ltu r ar ch it ec tu r wh er th d ata  ar s en s ed   at  th g r o u n d   a n d   th r o u g h   th in ter n et,   it  is   s en t to   th in ter n et  clo u d   wh e r th d ata  ca n   b r ea d   an d   an al y ze d   th r o u g h   an   a p p licatio n .           Fig u r 1.   T y p ical  W SN  ar ch itectu r f o r   p r ec is io n   f ar m in g       W SN s   ar co n s tan tly   i n   d a n g er   o f   f au lts   an d   f ailu r es  d u e   t o   th eir   r eso u r ce - co n s tr ain ed   n atu r an d   u n iq u e   p r o p er ties .   T h e   r ea s o n   f o r   th is   is   th at  th g at h er in g   an d   s en d in g   o f   d ata   co n s u m e   th m ajo r ity   o f   t h s en s o r   n etwo r k ' s   en er g y .   As   r esu lt,  th m ajo r it y   o f   th s o lu tio n s   p r o p o s ed   ce n ter e d   o n   en er g y - awa r e   co m p u tin g   with   d is p er s ed   d at co llectin g .   C lu s ter in g   is   an o th er   ex ten s iv ely   u s ed   en e r g y   r eser v atio n   s tr ateg y   in   W SNs .   E ac h   zo n ch o o s es  m aster   n o d e   ( clu s ter   h ea d   ( C H) )   to   g ath er   d ata  f r o m   all  n o d es  an d   tr a n s f er   it   to   th B S.  C o n ly   co m m u n icate s   with   th B S - m an ag ed   n etwo r k   to p o lo g y ,   wh ich   s av es  lo o f   en er g y .   Sen s o r   n o d es  in   W SNs   ty p ica lly   o p er ate  in   co n tin u o u s   s e n s in g   an d   p r o ce s s in g   m o d e.   I t   also   co n d u cts  d ata  ag g r eg atio n   an d   f o r war d in g   o f   d etec ted   d ata,   lo wer in g   n o d en er g y   co n s u m p tio n ,   an d   ex te n d in g   n etwo r k   life .   Nu m er o u s   tech n iq u es  h av b e en   d ev el o p ed   to   r e d u ce   en er g y   u s ag a n d   e x ten d   n etwo r k   li f e.   T h e   m ajo r ity   o f     S e n s o r   N o d e s W SN G a t ew a y I n t er n et A p p l i c a t i o n WS N   In tern e t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         E fficien t d a ta   s en s in g   a n d   mo n ito r in g   mo d el  fo r   a r ec a   n u …  ( N ir a n ja n   Mu r th C h a n d r a s h ek a r a p p a )   1551   th ese  ap p r o ac h es  h a v p r im ar i ly   f o c u s ed   o n   e n er g y   d is s ip atio n .   Var i o u s   p r o to co ls   p r o v id e   d if f er e n s tep s   f o r   co n tr o llin g   a n d   m o n ito r i n g   n et wo r k   o p er atio n s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   A.   Mo tiv atio n   an d   co n tr i b u tio n   o f   r esear ch   wo r k   Far m in g   is   co n s id er ed   as  f o u n d atio n   o f   an y   n atio n al  as  well  as  h ar m o n io u s   s o ciety   an d   f o r   th p ast  s ev er al  y ea r s   g o v er n m en h as  b ee n   f o cu s in g   o n   p r ec is io n   f a r m in g m o r eo v er ,   th e r ar e   v a r io u s   ty p es  o f   n u ts   p r o d u ce d   in   I n d ia,   ar ec a   n u t   is   o n o f   th e   lar g est  p r o d u c tiv ities   in   o u r   c o u n tr y .   Op ti m u m   av ailab ilit y   o f   n u tr ien ts   is   ess en tial  f o r   th d if f er en b io p h y s ical  p r o ce s s es  s u ch   as  p lan t   g r o wth ,   s ee d s   g e r m in atio n ,   n u tr ie n t   cy cle  an d   also   to   s u s tain   th e   s o il  b io d iv e r s ity also ,   to   ac h ie v th p r ec is io n   f a r m in g   en v i r o n m en tal  f ac to r   lik e   tem p er atu r an d   h u m i d ity   n e ed s   to   n o o n ly   s en s ed   b u m o n ito r   an d   g en e r ate  th alar m   as  well.   T h u s,   m o tiv ated   b y   t h ap p licatio n   an d   co m m e r cial  asp ec t,  th is   r esear ch   wo r k   f o cu s es  n o n   d e s ig n in g   th en er g y   awa r e   E DSM  m o d el;  f u r th er   c o n tr ib u tio n   o f   th r esear ch   wo r k   is   h ig h lig h ted   th r o u g h   th p o in ts : i)   W d es ig n   an d   d ev el o p   ef f icien d ata  s en s in g   an d   m o n ito r in g   ( E DSM )   m o d el  to   ac h iev t h p r ec is io n   f ar m in g   o f   ar ec a   nut ii)  E DSM  co m p r is es  f o u r   d is tin ctiv estep s th f ir s s t ep   in clu d es  th e   g ath er in g   i n f o r m atio n   ab o u th e   s en s o r s ,   en er g y ,   an d   o th e r   p r e lim in ar ies,  th s ec o n d   s tep   in v o lv es  th e   s en s in g   o f   d at a,   th e   th ir d   s tep   i n v o lv es   th m o n ito r in g   an d   aler g en e r atio n ,   f o u r t h   an d   last   s tep   in clu d es  th o p tim izatio n   o f   p a ck et  s ize  alo n g   with   m o n ito r in g   an d   aler g e n er ati o n iii)  E DSM  m in im izes  en er g y   co n s u m p tio n   a n d   m o n ito r s   ess en tial  f ac to r s   s u ch   as  tem p er at u r e,   h u m i d ity ,   an d   NPK  v alu e an d   iv )   C o m p ar ativ an aly s is   is   ca r r i ed   o u to   p r o v th e   m o d el  ef f icien c y   an d   E DSM  o u tp er f o r m s   th ex is tin g   m o d el  with   s ig n if ican t im p r o v is atio n .   T h is   r esear ch   wo r k   is   o r g an i ze d   in   s u ch   way   th at  th s ec tio n   s tar ts   with   th e   b ac k g r o u n d   an d   im p o r tan ce   o f   p r ec is io n   f ar m in g f u r th er   in   th s am s ec tio n   im p o r ta n ce   o f   ar ec n u f ar m i n g   an d   th e   r eq u ir em e n f o r   p r ec is io n   f ar m in g   is   d is cu s s ed .   Fu r th er m o r e,   s en s in g   tec h n o lo g y   b ased   o n   W SN  is d is cu s s ed an d th s ec tio n   en d s   with   th m o tiv atio n   an d   co n tr ib u tio n   o f   t h r esear ch   ar ticle.   I n   th e   s ec tio n   2 s ev er al  r elate d   wo r k s   f o r   p r ec is io n   f ar m in g   alo n g   with   s en s in g   tech n o lo g ies  ar r ev iewe d   an d   s h o r tco m in g s   o f   th s am e   ar h ig h lig h te d .   T h s ec tio n   p r esen ts   th m ath em atica m o d elin g   o f   th p r o p o s ed   m eth o d o lo g y   alo n g   with   th e   alg o r ith m th f u r t h er   m o d el  is   ev alu at ed   in   th s ec tio n   alo n g   with   p er f o r m an c e   co m p ar is o n   with   a n   ex is tin g   m o d el.       2.   RE L AT E WO RK   T h is   s ec tio n   r ev iews  th v ar i o u s   ef f icien s en s in g   m ec h an is m   d ev elo p ed i n   g e n er al,   m o s o f   th e   m eth o d s   h a d   a n   ap p r o ac h   o f   clu s ter in g   an d   r o u tin g ;   th m o s well - k n o wn   clu s ter in g   r o u tin g   m ec h a n is m   f o r   W SN s   is   lo w - en er g y   ad ap tiv e   clu s ter in g   h ier ar ch y   ( L E AC H)   [ 1 2 ] .   I n   L E AC H,   th C i s   ch o s en   d e p en d i n g   o n   th cu r r en r o u n d ' s   lik elih o o d a s   r esu lt,  C s elec t io n   is   n o ev en ly   s p r ea d ,   r esu ltin g   in   u n c o n n ec ted   n o d es.  Mu ltih o p - L E AC [ 1 3 ]   is   m o d if icatio n   o f   th L E AC p r o to co th at   allo ws  f o r   m u lti - h o p   in ter - clu s ter   an d   i n tr a - clu s ter   c o m m u n icatio n .   Sen s o r s   co llect  d ata  an d   co m m u n icate   it  t o   C Hs  b ased   o n   th e   tim eo u d u r atio n ;   f o r war d in g   v ex in g   m ess ag es  ca n   lead   to   n ev er - e n d in g   u s e   o f   el ec tr icity .   An o th e r   m o d if ied   ty p o f   L E AC is   th Qu ad r atu r e - L E AC ( Q - L E AC H)   [ 1 4 ] Q - L E AC h as  b ee n   en h a n ce d   f o r   b o th   p o wer   m a n ag em en an d   im p r o v e d   s er v ice,   n o n eth eless ,   all   L E AC H   m o d if icatio n s   ar b ased   o n   h ier ar ch ical  clu s ter in g ,   b u h ie r ar ch y   is   n o t h b est  ap p r o ac h   in   W SNs .   Fo r   b etter   s elec t io n   o f   C b ased   o n   r em ain in g   e n er g y ,   h y b r id   L E AC [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ]   is   em p lo y e d   wh er C is   ch o s en   b etwe en   h ig h   a n d   lo w   en er g y   lev els  u s in g   th r esh o ld   co n d itio n s   f o r   ea ch   iter atio n .   PEGA SIS  [ 1 7 ]   h as  elim in ated   all  o f   L E AC H ' s   f law s .   Fo r   lead er   t o   s en d   d ata  t o   B S,  ju s two   m ess ag es  will  b n ec es s ar y   in s tead   o f   th e   twen ty   m e s s ag es  n ec ess ar y   in   L E AC f o r   co m p lete  co v er ag e.   Ho wev er ,   u n d e r   th is   m eth o d ,   s o m s u p er f lu o u s   an d   b u lk y   m ess ag es c ir cu late   in   th n etwo r k ,   r esu ltin g   i n   n o d e n er g y   lev els  b ein g   r ed u ce d .   C E E R   [ 1 8 ]   is   an o th er   m u lti - h o p   co m m u n icatio n   ar ch itectu r t h at  m ay   b u s ed   f o r   b o th   C Hs  an d   B S.  T h is   m eth o d   r u n s   i n   r o u n d s ,   wi th   ea ch   n o d ca lcu latin g   its   f itn ess   f u n ctio n   b ased   o n   d is tan ce ,   r esid u al  en er g y ,   an d   p r o b ab ilit y .   B ased   o n   th Ge n etic  alg o r ith m ,   B ch o o s es  C H.   T h is   tech n iq u e,   o n   th o th er   h a n d ,   f ails   to   m an ag th al g o r it h m   an d   ch o o s th e   o p tim u m   p at h .   SEP  in   [ 1 9 ]   h as  b ee n   d e v elo p ed   t o   b alan ce   en er g y   u s ag in   f o g   s u p p o r ted   W SNs .   C H Sis   ch o s en   d ep e n d in g   o n   th r em ain in g   en er g y   a n d   d is tan ce s   t r av eled   u s in g   C Hs.  Fo r   th m ain   an d   s ec o n d ar y   C elec tio n   p r o ce s s es,  th r esh o ld   is   d ef in e d   f o r   v e r if y in g   e n er g y   a n d   o th er   c h ar ac ter is tics .   SEP ' s   s u cc es s o r   is   th p r o lo n g   SEP  [ 2 0 ]   p r o to co l.  On   th GPS  in ter f ac e,   l o ca tio n - b ased   p r o to co s u ch   a s   th ME C N   [ 2 1 ]   is   u s ed   to   co m p u te  s u b - n etwo r k s   with   th least  am o u n o f   en er g y .   W h en   th n etwo r k   is   d is p er s ed   an d   i m p e d i m e n t s   a r is e   b e tw e e n   n e i g h b o r i n g   n o d e s ,   f a i l u r e   h a p p e n s .   A n o t h e r   l o c a t i o n - b as e d   p r o t o c o l   is   g l o b a a s s e s s m e n t   o f   f u n c t i o n i n g   ( GAF )   [ 2 2 ] ,   wh ich   was  cr ea ted   f o r   Mo b ile  Ad   h o c   n etwo r k s   a n d   th e n   u p d ate d   f o r   W SN s .   No d es  o f   th v i r tu al  g r id   co m m u n icate   with   o n an o th er   in   p r ed e f in ed   z o n es.  W h en   SN  m o b ilit y   is   co m b in ed   with   d y n a m ically   c h an g in g   to p o lo g ies,   th s y s te m   ap p ea r s   to   b e   u n r eliab le.   Ge o g r ap h ic  an d   e n er g y   awa r r o u tin g   ( GE AR )   [ 2 3 ]   g en er ates  g eo g r a p h ic  d ata,   wh i ch   is   th en   u tili ze d   to   p ick   C H.   GE AR   i s   u s ef u f o r   n etwo r k   m an ag e m en t   in   g en e r al,   b u it  is   n o s u g g ested   f o r   lo w - en er g y   c o m m u n icatio n   n etwo r k s   s u ch   as   W SN s .   SP I [ 2 4 ]   is   d ata - ce n tr ic  en er g y   c o n s er v atio n   tec h n iq u in   wh er ea ch   n o d ac ts   as  B S.  Du p licate   d ata  p ac k ets  ar d elete d   b ase d   o n   r o u tin g   n e g o tiatio n .   n eg o tiati o n   m ess ag e,   o n   th o th er   h an d ,   ca u s es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   3 Ma r ch   20 22 1 5 4 9 - 1 5 6 2   1552   n etwo r k   co n g esti o n .   C OUG AR   [ 2 5 ] ,   d ata - ce n tr ic  s tr ateg y   th at  o r g an izes  th n etwo r k   in   d is tr ib u ted   d atab ase  s y s tem ,   is   an o th er   v er s io n .   Ab s tr ac q u er y   p r o ce s s in g   is   u s ed   at  th n et wo r k   lay er   f o r   d ata   co llectin g ,   ag g r e g atio n ,   a n d   f o r war d in g .   W SNs   r eq u ir lo wer   lay er   r u les f o r   ag g r eg atio n   a n d   d ata  f o r war d in g ,   b u th C OUGA R   o p er ates   o n   th h ig h er   lay er   wh er m o r en er g y   is   g ath er ed .   Ot h er   s y s tem s   p r o v id e   n u m er o u s   p ar am eter s   f o r   b a lan ce d   C s elec tio n   an d   s im ilar   clu s ter s ,   in clu d in g   en e r g y ,   d is tan ce   [ 2 4 ] ,   co v er ag e,   an d   c o n v e r g en ce   r e g io n s   [ 2 6 ] .   d elay   an d   e n er g y   awa r co o r d in atio n   p r o to co l   ( DE AC P )   in   [ 1 6 ]   h as  b ee n   s u g g ested   as  an   en er g y - ef f icien r o u tin g   p r o to co l.  Dr o p p in g   ch an ce   is   r ed u ce d   wh en   all  clu s ter   m em b er s   u s a   q u eu o v er f l o wn   r o u tin g   s ch em e .   I t   co n tr o l s   th d is s ip atio n   o f   en e r g y   ac r o s s   all  n o d es.   T h C s elec tio n   h as  b ee n   im p r o v ed ,   an d   th e n tire   r e g io n   is   co v er ed   with   co m p lete  c o n n ec ti o n   an d   litt le  en er g y   u s e .   Ac c o r d i n g   t o   a   s l e e p i n g   s ch e d u l e ,   a   n o d e' s   r a d i o   m o d u l e   i s   s wi t c h e d   o f f   f o r   a   s p e c i f i c   am o u n t   o f   t i m [ 2 7 ] .   Pre s en ts   f u ll st u d y   o f   r o u tin g   in   W SNs   an d   I o T .     W an   et  a l.   [ 2 8 ]   p r esen ted   th e   r ec en d e v elo p m e n o b s er v ed   in   th I o T   d o m ai n   wh ich   m ain ly   f o c u s ed   o n   th v ar io u s   s en s in g   m ec h an is m   s o m o f   th em   f o cu s ed   o n   clu s ter in g   an d   s o m o f   th e m   wer clu s ter   h ea d   b ased .   An o th er   s tate - b ased   s y s tem   is   th en er g y - ef f icien s leep   s c h ed u lin g   m ec h an i s m   with   s im ilar ity   m ea s u r ( E SS M)   [ 2 9 ] .   T h E SS m eth o d   is   b ased   o n   s wi tch in g   a   n o d e' s   s tatu s   f r o m   a ctiv to   s leep .   T h e   alg o r ith m   h as  b ee n   d esig n e d   with   co n d e n s ed   s en s o r   d ep lo y m en in   m in d ,   m ak i n g   it  s u itab le  f o r   cr o wd e d   W SN s .   Ho wev er ,   with   d is tr ib u ted   d e p lo y m e n t,  d ata   co r r elatio n   will  b lo w,   an d   t h n etwo r k   wo u l d   co n s u m m o r en e r g y .   s tate - b ased   tech n iq u f o r   u n d er wate r   ac o u s tic  s en s o r   n etwo r k s   is   an   ef f ec tiv e   s ch ed u lin g   alg o r ith m   f o r   co v er ag co n tr o in   u n d er wate r   ac o u s tic  s en s o r   n etw o r k s   ( UASNs)  [ 3 0 ] .   T h E SAC C   ac tiv e - s leep   ap p r o ac h   is   im p lem en ted   in   two   h a lv es,  ea ch   with   r ed u n d an n o d es.  Fo r   s en s e,   m em etic  tech n iq u is   em p lo y ed   to   ac tiv ate  th s leep   s tate,   wh ile  ce r tain   n o d es  will  b in   an   ac tiv s tate.   Du r in g   n etwo r k   ac tiv ities ,   t h e   d r o wsy   n o d es  ar awa k en ed   an d   b ec o m e   Activ e/L iv e.   T h e   in tr o d u ctio n   o f   h ar v esti n g   lay er   in   W SNs   h as  b ee n   p r o p o s ed   in   m eth o d   o f   b alan ce d   s leep   s ch ed u lin g   in   r en ewa b le  wir eless   s en s o r   n etwo r k s   ( B SS R )   [ 3 1 ] .   Mo r eo v er ,   f ew  r ec en ap p r o a ch es  [ 3 2 ] - [ 3 4 ]   f o ll o ws  th d y n am ic  ap p r o ac h   o f   th s en s in g   m ec h an is m   in   th e   d if f er en ar ea   o f   ag r ic u ltu r s u ch   as  wate r   m an ag em en t,  l o ca tio n - b ased   lo n g - ter m   m o n ito r i n g th ese  ap p r o ac h   d o es  p r o v id th e   s o lu tio n   to   an y   p r o b lem   in   ag r icu lt u r e.   Ho wev er ,   it  is   o b s er v ed   th r o u g h   th e   r elate d   wo r k   th at   all  th ese  m ec h an is m s   eith er   f o cu s   o n   a   s in g le  s c en ar io   o r   t h ey   ar n o ef f icien t e n o u g h   t o   b d ep lo y e d   in   r ea l - tim e.       3.   P RO P O SE M E T H O D   Op tim u m   av ailab ilit y   o f   n u tr i en ts   is   es s en tial  f o r   th d if f er en b io p h y s ical  p r o ce s s es  s u c h   as  p lan g r o wth ,   s ee d s   g er m in atio n ,   a n d   n u tr ien cy cle   an d   also   to   s u s tain   th s o il  b io d iv er s ity also ,   to   ac h iev e   th e   p r ec is io n   f a r m in g   en v ir o n m e n tal  f ac to r   lik e   t em p e r atu r an d   h u m id ity   n ee d s   to   n o t   o n l y   s en s ed   b u m o n ito r   an d   g e n er ate  th alar m   as  well.   T h u s ,   co n s id er in g   t h ab o v f ac to r ,   i n   th is   s ec tio n ,   we  d esig n   an d   d ev elo p   a   m ath em atica m o d el   o f   th e   e f f icien d ata   s en s in g   an d   m o n ito r in g   ( E DSM )   m ec h an is m E DSM   n o o n ly   s en s es  th d ata  ef f icien tly   b u also   m o n ito r s   it  an d   g en er ates   aler ts   if   it  ex ce ed s .   Mo r eo v e r ,   E DSM  co m p r is es   s ev er al  p ar ts   wh ich   ar d ep ict ed   in   Fig u r 2 .             Fig u r e   2 .   E f f icien t d ata  s en s in g   an d   m o n ito r i n g   m ec h an is m       3. 1 .     E nerg y   c o ns um ptio n   L et’ s   co n s id er   s en s o r y   f ield   th at  h as  lim ited   e n er g y   s in ce   it  is   co n s id er ed   b atter y - b ase d ,   th u s   th n etwo r k   life tim in   te r m s   o f   e n er g y   ca n   b g iv en   as:    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         E fficien t d a ta   s en s in g   a n d   mo n ito r in g   mo d el  fo r   a r ec a   n u …  ( N ir a n ja n   Mu r th C h a n d r a s h ek a r a p p a )   1553   = (   ) (  )   ( 1 )     f u r th er m o r e ,   t h is s u o f   d ata  g ath er in g   ca n   b d ef in e d   as   ( 2 )     ( ,    )   ( 2 )     wh er = { 1 , 2 . }   an d     = 1 , 2 , . . , in   ab o v two   eq u atio n      is   m ax im u m   th r esh o ld   b it  th at  is   tr an s m itted   o r   r ec eiv ed   in   g i v en   ce r tain   tim e,       in d icate s   th en er g y   co s to   tr an s m it  o r   r e ce iv th e   s in g le - b it  d ata  an d     in d icate s   th m ea s u r d ata  with     in d icatin g   to tal  co n s tr ain ts   an d     as  th n u m b er   o f   s am p les.   T h ( 3 )   as   ( 3 ) :        =    ( , , )   ( 3 )     with   s u b jecte d   to :      { { ( ) , ( ) , ( ) } }     ( )   in d icate s   th o p tim izin g   th e   u p d atin g   tim wh ile  c o llectin g   th d ata,   ( )   in d icate s   th f u n ctio n   to   o p tim ize  th d ata  v alid atio n   a n d   av o id i n g   th m is s en s d ata  an d   ( )   in d icate s   th o p tim izatio n   f u n cti o n   o f   th tr an s m is s io n   is s u e.   Fu r th er m o r e,   t h r o u g h   th an al y s is   o f   v ar io u s   ex is tin g   m o d el  o f   s m ar f ar m i n g ,   it   was  o b s er v ed   th at  f a u lty   d ata  tr a n s m is s io n   lead s   to   h i g h   en er g y   co n s u m p tio n   an d   av o id an ce   o f   s am ca n   r esu lt  in   o p tim izatio n   o f   e n er g y ,   also   it  was  n o ted   th at  f au lty   d at d etec tio n   an d   tr a n s m is s io n   ca n   b co m p u ted   in v alid atio n   s tep   an d   ca n   b c o m p u ted   th r o u g h   e q u atio n .         ( ) =      ( ) +     ( ) +      ( )   ( 4 )     I n   th eq u atio n ,       ( )   in d icate s   t h en e r g y   r e q u ir ed   to   g ath e r   d ata  f r o m   ad jace n n o d es,    d en o tes  cu r r en tim an d        in d icate s   th e   d ata  to   b r ea d Fu r th er ,   th e   eq u atio n   ca n   b r e - wr itten   as   ( 5 ) :         ( ) = (     ( ) + (  ×     ) +  = 1      ( ) )   ( 5 )      is   th d ata  s ize  o f   th tr an s m itted   p ac k et;  Fu r th er ,   th e n e r g y   r eq u ir ed   to   r ec eiv th d ata  f r o m   th e   n ea r est n eig h b o r   n o d ca n   b i n d icate d   as        an d   co m p u ted   th r o u g h   t h eq u atio n .          ( ) = (    ×    )   = 1   ( 6 )          in d icate s   r ec eiv ed   d ata  s ize  a n d        is   p ar am eter   f o r   th en er g y   r eq u ir e d   to   r ec eiv th e   u n it b it a n d       in d icate s   n ea r est n eig h b o r   n o d es.         = ( = 1 ×   ) +   ( = 1 ×  )   ( 7 )     I n   th e   eq u atio n s ,     an d     in d ic ates  th n u m b er   o f   r ea d s   an d   wr ite  b its     an d      in d icate s   th en er g y   r eq u ir e d   to   r ea d   an d   wr ite  th d ata.   Fu r th er ,   en er g y   co n s u m p tio n   wh ile  o p tim izatio n   s tep   is   d en o ted   as      an d   f o r m u late d   th r o u g h   th e   eq u atio n   wh er 1 2     an d   3   ar co n s id er e d   as  th e   f o r war d e d   s am p le  d ata .         = (    1 ( ) 1 = 1 ) + (    2 ( ) 2 = 1 ) + (    3 ( ) 3 = 1 )   ( 8 )     I n   th eq u atio n ,      3   is   ( 9 ) :        1 = (  ×    )   ( 9 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   3 Ma r ch   20 22 1 5 4 9 - 1 5 6 2   1554   wh er   2   in d icate s   th d ata  s en t f r o m   s en s o r   n o d e   to   th clu s te r   h ea d ; th u s   en er g y   co n s u m p ti o n   f o r   th p ar am 2   is   co m p u ted   as   ( 1 0 ) :        2 = (    1 × ( 1     ) )   ( 1 0 )     in   th eq u atio n ,        an d      in d icate s   th len g th   p ar am eter .   Fu r th e r   en er g y   co n s u m p tio n   f o r     3 is   g iv en   as   ( 1 1 ) :        3 =    2 + (  ×    )   ( 1 1 )     to tal  en er g y   c o n s u m p tio n   is   ( 1 2 ) .         =      +       ( 1 2 )     3 . 2 .   E f f icient   da t a   s ens ing   a nd   m o nito ring     I n   th is   s ec tio n ,   we  d ev el o p   ef f icien r ea l - tim d ata  c o llectio n o p tim a d ata  c o llectio n   co m p r is es  d if f er en s tep s th f ir s s tep   in clu d es  th s en s in g   d ev ice  co n d itio n ,   th s ec o n d   s tep   in clu d e s   u p d atin g   th d ata   s tr ateg y ,   th th ir d   s tep   in clu d e s   d ata  v alid atio n ,   an d   th f o u r th   s tep   in clu d es  th s en s ed   d ata  o p tim izatio n T h e   te r m   s en s in g   d ev ice   r ef er s   to   a   d ev ice  th at  co llects d ata  f r o m   v ar io u s   s en s o r s   an d   ca lcu late s   h o m u ch   en er g y   is   co n s u m ed   wh ile   s en s in g   an d   s en d in g   d ata.   L ater   u p d ates  im p ly   th at  d ata  is   r etu r n ed   to   th u s er   f o r   f u r th e r   an aly s is ,   th at  th d ata  is   th en   v er if i ed   to   s ee   if   it  is   v alid   o r   i n co r r ec t,  an d   th at  th n ex p r o ce d u r is   to   r ec eiv e   id ea d ata  th at   is   s im p le  to   v er if y   a n d   u p d ate.   I n   d if f er en t   s tag es  o f   o b tain in g   d ata,   all   p o s s ib le  s tep s   ar e   s h o wn   b elo w.     3 . 2 . 1 O bta ini ng   t he  s ens o no de  info rm a t i o   T h is   Alg o r ith m   d ea ls   m ain l y   with   th p h y s ical  s en s in g   d ev ice  co n d itio n   as  s en s ed   d at q u ality   in   th is   s tep ,   at  f ir s t,  th p r ed icti o n   m o d el  is   f o r m u lated   an d   c o m p u ted   an d   a   th r esh o ld   is   d ef in ed   to   c h ec k   th e   d ata  v alid atio n   wh ile  c o llectin g   th d ata,   later   s in g le  d ata  ar e   tr an s m itted .   T h r esh o l d   p r e d ic tio n   alg o r ith m :     Alg o r ith m   1 .   Alg o r ith m   to   g at h er in g   in f o r m atio n   r e g ar d in g   t h s en s o r     [ ] × × , , ,         ,   t e p 1     S t a r t   t e p 2        = × [ ]        = × [ ]    3   =   , ( , )   where  1 ×    4   For k=1 to x do   ( ) =  _ ( , )     _  ( ) =   ( ( )  ( ) )      5   End for loop    6   = max   (  )    7   × [ ]    8      × [ ]    9   × [ 1 ] = × [ ]     p r ed ictio n   m o d el  r e f er en ce   is   co m p u ted   th r o u g h   t h ( 1 3 ) .     = ( × ) 1 × ×   ( 1 3 )     I n   th e   eq u atio n     in d icate s   th d ep en d e n ce   s en s o r   an d      in d icate s   th in d ep e n d en s en s o r   wh er   is   co m p u ted   th r o u g h   = × [ ]   an d   o th er   s en s o r s   ar in d icate d   as  × [ ]   wh er = 1      ,        ,           × 1 .   Pre d icted   s en s o r   v alu f u n ctio n   is   d en o ted   th r o u g h   ( )   an d   f o r m u lated   th r o u g h   t h ( 1 4 ) :     ( ) = + × ( ) + ×   ( )   ( 1 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         E fficien t d a ta   s en s in g   a n d   mo n ito r in g   mo d el  fo r   a r ec a   n u …  ( N ir a n ja n   Mu r th C h a n d r a s h ek a r a p p a )   1555   wh er = 1        an d   = 1        wh ich   f u r th er   in d icate s   co llected   s am p les.  Fu r th er m o r e ,   to   co m p u te  th e   th r esh o ld ,   er r o r   am o n g   th g iv en   an d   p r e d icted   d ata  is   co m p u ted ,   f u r th er   th r esh o ld   v alu is   co m p u ted   th r o u g h   ch o o s in g   th m a x i m u m   v al u o f   ap p r o x im atio n   er r o r   f o r   t h g iv e n   v alu e   o f     an d   er r o r   is   f o r m u lated   as   ( 1 5 ) .      _  ( ) = | ( ) ( ) |   ,      1 ×   ( 1 5 )     3 . 2 . 2 E f f icient   da t a   s ens ing   a nd   m o nito ring   I n   th is   s u b - s tep   A lg o r it h m   2 ,   d ata  ar e f f icien tly   s en s ed f u r th er ,   t h is   p ar ticu lar   s tep   also   lo o k s   f o r   th d ev ic co n d itio n   in   ter m s   o f   en er g y ,   m ea s u r i n g   ca p ac ity   to   av o id   th in ac c u r ate  d ata  s en s in g m o r eo v er ,   s en s in g   ca p ac ity   is   co m p u ted s en s in g   ca p ac ity   d ef in ed   as th m ea s u r o f   th ac ce p tan ce   o f   r ea d in g s   ac h iev e d   th r o u g h :     = ( 1  (  + ) × 100   ( 1 6 )     in   th eq u atio n,     in d icate s   th d etec ted   er r o r   an d     in d icate s   th co r r ec tl y   m ea s u r ed   d ata   ( 16 )   co m p u tes  th e   n etwo r k   r eliab ilit y :     Alg o r ith m   2 Alg o r ith m   f o r   e f f icien t d ata  s en s in g      , ,     1 × 3   Step1:   Start   Step2:    ( < )   ( 1 ) = 1   Else;   ( 1 ) = 0      Step3:    ( )   ( 2 ) = 1   Else;   ( 2 ) = 0      Step4:    ( )     ( 2 ) = 1   Else;   ( 2 ) = 0        to   av o id   th tr an s m is s io n   o f   in co r r ec d ata  an d   en h a n ce   th d etec tio n   ac cu r ac y we  in tr o d u ce   s ev er al   p ar am eter s   wh ich   co n tr ib u te  to   th ev en d etec tio n   an d   d etec tio n   ac cu r ac y .   Mo r eo v er ,   th e   er r o r   lies   b ec au s o f   v ar i o u s   er r o r s   d is cu s s ed   b elo w.     3 . 2 . 3 M o nito ring   a nd   a lert   g ener a t io n   I n   th is   s tep ,   th d etec tio n   er r o r   r ate  is   co m p u ted   an d   f u r th er   m o n ito r e d ,   an d   an   ale r is   g e n er ated   if   f o u n d   an y   f au lty   d ata.   Aler Gen er atio n :   I n   A lg o r ith m   3 ,   th is   ty p o f   e r r o r ,   th e   ale r is   g en e r ated   i f   th e   r a n g e x ce ed s f o r   in s tan ce ,   in   th is   ca s e,   th tem p er atu r v alu r an g es  f r o m   2 5   to   3 0 h en ce   if   it  ex ce ed s   th en   it  g e n e r ates  th aler t,  it  is   d en o ted   as    .   -   T y p 1   e r r o r : I n   th is   ty p o f   e r r o r ,   alth o u g h   th er is   f alse a l ar m   p r esen ted   as tr u an d   d en o ted   as    -   T y p 2   er r o r I n   th is   ty p o f   er r o r ,   alth o u g h   th m o d el  d et ec ts   th co r r ec tly   it  is   d etec ted   as  f au lty   an d   d e n o ted   as    Mo r eo v er ,   in   o u r   ca s e,   we  co n s id er   th ( )   as  f au lty   if   it  i s   m o r th an   th th r esh o ld   v alu e,   o th er wis it  i s   co n s id er ed   as th n o r m al .     3 . 3 .   O pti m iza t io o f   pa c k et   t ra ns m is s io n   T h m ain   aim   o f   p ac k et  tr a n s m is s io n   o p tim izatio n   A lg o r ith m   4   is   to   o p tim ize  th en e r g y ;   to   ac h iev e   th o p tim izatio n ,   w in tr o d u c p ar am eter   f u n ctio n   d en o t ed   as      wh ich   co m p u tes  th r elativ d if f er en ce   a m o n g   th cu r r en tl y   s en s ed   d ata  an d   last   d ata  tr a n s m itted :       = [ ( [ ] [ 1 ] ) ( [ ] + [ 1 ] 0 . 5 ) 1 ]   ( 1 7 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   3 Ma r ch   20 22 1 5 4 9 - 1 5 6 2   1556   w h er = 1 , 2 . . ,   an d     in d icate s   th to tal  n u m b er   o f   s en s o r s .   Mo r eo v er ,   r ec en s en s ed   d ata  is   d en o ted   as   ̂ × [ ]   an d   last   d ata  tr a n s m itted   is   d en o ted   as  ̂ × [ 1 ]   an d   p ac k et  tr a n s m is s io n   is   ca r r ied   o u t h r o u g h   th alg o r ith m ,   if   th s en s ed   d a ta  r em ain s   th s am th en   p r o c ee d ,   els ch ec k   th v alid atio n   i n   th last   s tep .     Alg o r ith m   3 Alg o r ith m   f o r   o p tim al  d ata  m o to r in g   an d   d etec t io n   er r o r   r ate  c o m p u tatio n      ( ) , , ,       _  ,   Step1:   Start   Step2:    ( ( ) >  ( ) <  )    = 1           = 1        do   ( ) =   ( ( ) ( ) )   End for    Step3:    (  { } = =  )     = 1    :    (  { } >  )     = 1    :    _  ( ) =   ( ( )  ( ) )   ( ) =   ( , ( ) )     Step4    ( (  _  ( ) > ) )            ( ) =   ( , ( ) )    _  ( ) =   ( ( )  ( ) )       Step5:    (  _  ( ) > )     = 1            (  4 )     (  3 )     (  3 )     (  2 )     Step6:    =  (  , , )     Alg o r ith m   4 Alg o r ith m   f o r   o p tim izin g   th d ata  tr a n s m is s io n      ,     [ ]   Step1:   Start   Step2:   Compute maximum number of bits using  ( 8 )   Step3:   Compute relative difference using  ( 9 )   Step4:    Fo r   j = 1   to   o   do    ( ( ) 0 )    ( ) = 2 ( ( × ) 1 )    :    ( ) = 0        [ ] =  ( ( ) × 2 ( ( × ) 1 ) )          Step5:        [ ] =  [ ]   Step6:      [ ]            Step7:       ̂ × [ ] =  (  , × [ 1 ] )   Step8:        × [ 1 ] = ̂ × [ ]     3 . 4 .   O pti m i za t io o f   pa c k et   s ize   I n   th is   s tep ,   th m ain   in ten tio n   is   to   m in im ize  th s ize  o f   th d ata  p ac k ets  wh ich   f u r th er   o p tim izes  th en er g y   a n d   s en s in g   v u ln e r ab ilit ies;   m o r eo v er ,   in   o r d er   to   o p tim ize  th p ac k ets  p ar am eter   d en o ted   as  | |   wh ich   r ep r esen ts   th n u m b e r   o f   b its   r eq u i r ed   f o r   tr a n s m is s i o n th u s ,   we  co m p u te  t h m a x im u m   n u m b er   o f   b its   th r o u g h   th ( 1 8 )     = [  2 (  ( 1 × ) ) ] + 1   ( 1 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2         E fficien t d a ta   s en s in g   a n d   mo n ito r in g   mo d el  fo r   a r ec a   n u …  ( N ir a n ja n   Mu r th C h a n d r a s h ek a r a p p a )   1557   Fu r th er ,   we  co m p u te  th e   r elativ d if f er e n ce   th r o u g h   th ( 1 9 ) :     = + 1   ( 1 9 )     co n s id er in g   t h ab o v r elativ d if f er en ce ,   p o s itiv an d   n eg ati v ca n   b e   m an ag e d   th r o u g h   ( 2 0 ) .     = [ 2 ( ( × ) 1 )           0                        ( 2 0 )     Fu r th er m o r e ,   s en s ed   d ata  is   r e p r esen ted   th r o u g h   th [ ]   an d   f o r m u lated   th r o u g h   th ( 2 1 ) .     [ ] = + | | × = 1 2 ( ( × ) 1 )   ( 2 1 )     Fu r th er ,   we  co m p u te  th e   ap p r o x im ated   d ata  t h r o u g h   th e   ( 2 2 )   at  g iv en   tim .     ̂ × [ ] = × [ 1 ] + ( ( ×   × 10 2 ) × ̂ × [ 1 ] )   ( 2 2 )     Mo r eo v er ,   th e   ab o v e - p r esen te d   alg o r ith m   is   f o r   th e   en d - to - en d   im p lem e n tatio n   o f   E DSM  wh ich   is   ca r r ie d   in to   d if f e r en s tag es.  On ce   th e   s en s in g   m ec h a n is m   is   d esig n ed ,   ev alu atio n   is   ca r r ie d   o u in   th n e x s ec tio n   o f   th r esear ch .       4.   P E RF O RM A NCE  E VA L U AT I O N   I n   g en er al  co s o f   ar ec n u c u ltiv atio n   d o es  n o m ak lu cr a tiv p r o p o s itio n h o we v er   s m ar f ar m in g   ca n   lead   th in d u s tr y   to   b p r o f itab le  an d   q u ality - b ased   v e n tu r e;  th u s ,   th is   r esear ch   wo r k   p r o p o s es  E DSM   m ec h an is m   wh ich   ef f icien tly   s en s th d ata  an d   m o n i to r s   f o r   th f alse  d ata  g en er atio n .   Mo r eo v er ,   E DSM  is   d esig n ed   u s in g   th s h ar p   as  p r o g r a m m in g   lan g u ag o n   p r o g r am m in g   t o o o f   v is u al  s tu d io   2 0 1 7 f u r th e r   th e   s y s tem   co n f ig u r atio n   i n clu d es   th 8   GB   o f   R AM   p ac k ed   with   2   GB   o f   Nv id iag r ap h ics   o n   win d o ws  1 0   a o p er atin g   s y s tem .   E DSM  is   s im u lated   th r o u g h   s en s o r ia   s im u lato r ,   f u r th e r   d etails  o f   p r o p o s ed   m o d el   ar g iv en   th r o u g h   T ab le  1 .         T ab le  1 .   Sy s tem   p a ra m e ter   S y st e p a r a m e t e r   V a l u e   S e n s o r   n o d e   c o n s i d e r e d   1 0 0   S e n s o r   f i e l d   s i z e   5 0 x 5 0   m   S e n s o r s   Te mp e r a t u r e   I n i t i a l   E n e r g y     0 . 0 5   j   Tr a n sm i ssi o n   r a n g e   15   m   S e n s i n g   r a n g e   8   m   N o d e   f a i l u r e   p r o b a b i l i t y   0 . 1 - 0 . 5       4 . 1 .    Aler t   g ener a t io n   At  f ir s t,  we  co llect  t h d ata   i.e . ,   r aw  d ata  o f   tem p er atu r e   an d   s et  th m i n im u m   tem p er atu r e   as  2 5   an d   m ax im u m   tem p er atu r as  3 0   wh ich   is   id ea l   f o r   th e   ar ec a   n u t;  f u r t h er   t h d ata  p r o ce s s ed   is   d ep icted   in   th e   b elo f ig u r e.   I n   Fig u r 3 ,   y - a x is   p r esen ts   th tem p er atu r an d   x - ax is   p r esen ts   th n u m b er   o f   r o u n d s   o v er   th e   g iv en   tim e;  m o r eo v er ,   in   g r a p h   we  o b s er v s o m lo an d   h ig h   tem p er atu r wh ich   s u g g ests   th at  wh en ev er   tem p er atu r ex ce e d s   m ax im u m   v alu o f   3 0   th e n   it  g en er at es  th aler an d   f u r th er   s u itab le  s tep s   ar tak en .   C o n s id er   th g r ap h   b elo w,   wh ich   h as  an   x - a x is   an d   y - ax is .   T h e   tem p er atu r r a n g e   is   r ep r esen ted   o n   th e   x - ax is ,   an d   th n u m b er   o f   n o d es  d ee m ed   to   s en s d ata  f r o m   d if f er en n o d es  is   r ep r esen ted   o n   th y - ax is ,   b ec au s n o t   all  n o d es  d etec t   c o r r ec tly .   I n   th is   g r a p h ,   th b est  d ata  is   tak en   in to   ac co u n in   o r d er   to   p o r tr a y   th e   r ig h t n u m b er s .     4 . 2 .     E nerg y   c o ns um ptio   W SN s   p o s s ess e s   u n iq u e   ch ar ac ter is tics ,   an d   it  is   r eso u r ce   co n s tr ain ts ,   th u s   en e r g y   co n s u m p tio n   p lay s   m ajo r   r o le   in   m o d el   ef f icien cy Fig u r e   4   s h o ws  th e   av er ag e n er g y   c o n s u m p tio n   at  d if f er e n s en s o r   n o d f ailu r p r o b a b ilit y in   h er we  o b s er v th at  as  th e   s en s o r   f ailu r e   p r o b ab ilit y   in c r ea s es  av er ag en er g y   co n s u m p tio n   also   i n cr ea s es  s u ch   as  f o r   0 . 1   s en s o r   f ailu r e   p r o b ab ilit y ,   av er ag e   en e r g y   co n s u m p tio n   is   0 . 0 2 6 7 f o r   0 . 2   s en s o r   f ailu r p r o b a b i lity   av er ag e   en er g y   co n s u m p tio n   is   0 . 0 2 7 3 .   Similar ly ,   f o r   0 . 3   a n d   0 . 4   s en s o r   f ailu r p r o b ab ilit y   a v er ag e   en er g y   c o n s u m p tio n s   ar 0 . 0 2 8 6   an d   0 . 0 2 9 3   r esp ec tiv ely .   Fu r th er m o r e ,   it  s h o u l d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  25 ,   No .   3 Ma r ch   20 22 1 5 4 9 - 1 5 6 2   1558   b n o te d   th at   en er g y   c o n s u m p tio n   is   in   m icr o   j o u le.   T h m a jo r   g o al  o f   th is   s tag is   to   ex a m in en er g y   u s ag e   at  v ar io u s   lev els  o f   s en s o r   n o d p r o b ab ilit y ,   with   0 . 1   to   0 . 4   s en s o r   n o d p r o b a b ilit y   b ein g   u s ed   in   th is   s tu d y .   W h en   tr an s f er r in g   d ata  to   all  s en s o r   n o d es in   th g r ap h ,   m y   m eth o d o l o y   co n s id er s   v er y   l o en er g y .           Fig u r 3.   T im e   d o m ai n   ch ar f o r   tem p er at u r aler t           Fig u r e   4 .   Av e r ag en er g y   co n s u m p tio n       4 . 3 .   Det ec t io n a cc ura cy   v s   f a ilu re   pro ba bil it y   Fau lt  d etec tio n   r ate  is   d ef in ed   as  th r atio   am o n g   th n u m b er   o f   f a u lty   n o d es  wh ich   i s   id en tifie d   co r r ec tly   to   th e   to tal   n u m b er   o f   wr o n g ly   s en s ed   d ata;  Fig u r 5   s h o ws  th e   f a u lt  d etec tio n   ac cu r ac y   r ate  b y   v ar y in g   th n o d f ailu r p r o b ab ilit y .   Fu r th er m o r e,   p er f o r m an ce   co m p ar is o n   with   ex is tin g   m o d el  i.e . ,   T PE - FTE is   d ep icted   in   s am f ig u r e;  m o r e o v er ,   in   ca s o f   0 . 5   s en s o r   n o d f ailu r p r o b ab ilit y ,   T PE - FTE ac h iev es  d etec tio n   ac cu r ac y   o f   0 . 6 1 .   Similar ly ,   in   ca s o f   0 . 4   a n d   0 . 3 ,   T PE - FTE ac h iev es  d etec tio n   accu r ac y   o f   0 . 3 5   a n d   0 . 1 8   r esp ec tiv ely f u r th er ,   in   ca s o f   0 . 2   a n d   0 . 1   ex is tin g   m o d el  i.e . ,   T PE - FTE ac h iev es  d etec tio n   ac cu r ac y   o f   0 . 0 3 8   an d   0 . 1 8   r esp ec tiv ely .   Ho wev er ,   in   ca s o f   s en s o r   n o d p r o b ab ilit y   o f   0 . 5   to   0 . 1   p r o p o s ed   m o d el  i.e . ,   E DSM  ac h iev es a b s o l u te  d ete ctio n   ac cu r ac y   o f   1 . 0 .             Fig u r e   5 Fau lt d etec tio n   r ate  v er s u s   s en s o r   f ailu r p r o b a b ilit y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.