• No results found

Deliverable 5.9. System Integration Report

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Deliverable 5.9. System Integration Report"

Copied!
24
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

 

Deliverable 5.9

System Integration Report

 

 

Grant

 

Agreement:

 

225663

 

 

Project

 

Title:

 

Integrated

 

System

 

for

 

Transport

 

Infrastructures

 

surveillance

 

and

 

Monitoring

 

by

 

Electromagnetic

 

Sensing

 

 

Project

 

Acronym:

 

ISTIMES

 

 

Start

 

date

 

of

 

project:

 

July

 

1

st

,

 

2009

  

 

Duration:

 

36

 

months

 

 

Project

 

website:

 

http://www.istimes.eu

  

 

Organization name of lead beneficiary  

TERN 

Work package contributing to the 

deliverable 

WP 5 

Contractual Date of Delivery 

Month 33 

Actual Date of Delivery 

Month 36 

Nature 

Dissemination Level 

PU 

(2)

 

 

Document

 

properties

 

 

Document Responsible  WP5  Author(s)  R. Bernini, TERN‐CNR  M. Argenti,TELESPAZIO  V. Giannini, TERN‐CREATEC  J. Dumoulin, IFSTTAR  Contributors    Version  4.0 
(3)

 

 

Contents

 

  List of Figures ...4  i.  Preface...5  ii.  Editor contact points...5  iii.  Revision history ...5  1  Introduction...6  1.1  Purpose and Scope...6  1.2  Document Organization...6  1.3  Reference documents ...6  1.4  Glossary...7  1.5  Conventions ...7  1.5.1  Symbols and abbreviations ...7  2  Dynamic Sensors Integration... 10  2.1  Overview ... 10  2.2  Distributed Optic Fiber Sensor ... 12  2.2.1  Integration in the Portal ... 14  2.3  Uncooled Infrared Camera ... 17  2.3.1  Integration in the Portal ... 18  3  Static Sensors Integration... 21  4  Conclusions ... 23  5  References ... 24 
(4)

List

 

of

 

Figures

 

  Figure 1  Layout of the distributed optic fiber sensor web interface      11  Figure 2 Schematic layout of the DOF communication protocol... 12  Figure 3 Sensor Commanding Selection... 13  Figure 4 DOF sensor details... 14  Figure 5 DOF sensor commanding ... 14  Figure 6 DOF sensor result ... 15  Figure 7 DOFsensor raw result ... 15  Figure 8 IR camera main components ... 16  Figure 9 IR camera OGS‐SWE integration ... 17  Figure 10IR camera commanding sensor selection        17  Figure 11 IR camera details... 18  Figure 12 IR camera Quick Look View... 19  Figure 13 IR camera raw data        19    
(5)

i.

Preface

 

 

This document describes the software components that make up D5.9.   

ii.

Editor

 

contact

 

points

 

 

Name  E­mail  Organization 

Argenti, Massimo  <[email protected]>  TELESPAZIO 

Bernini, Romeo  <[email protected]>  TERN‐CNR 

Giannini, Vincenzo  <[email protected]>  TERN‐CREATEC  Dumoulin, Jean  <[email protected]>  IFSTTAR 

iii.

Revision

 

history

 

 

Date  Version  Author  Paragraph 

modified   Description  15/03/12  0.1  M. Argenti  R. Bernini  J. Dumoulin  V. Giannini  All  Document structure  and initial content 

25/06/12  0.2  M. Argenti  All  Finalization 

03/07/12  0.3  F. Soldovieri  All  Revision from 

Scientific Coordinator   13/07/2012  0.4  M. Argenti  R. Bernini  F. Soldovieri  All  Set up of the final  version 

 

   
(6)

1

Introduction

 

1.1 Purpose and Scope 

This  document  describes  the  integration  of  the  system  architecture,  with  a  specific  focus  tosoftware  components,  with  the  sensing  technologies.  The  purpose of the software components is: 

• to  demonstrate  the  feasibility  of  the  integration  of  thefinal  ICT  architecture and sensors;  • to promote discussion within the project about the results.    In ISTIMES architecture we split the sensors deployed in two main categories:    • Dynamic sensors (online sensors);  • Static Sensors(offline sensors);   

As dynamic sensor, we refer to a sensor that can be remotely commanded using  web (online sensors), whereas for static sensor, we refer to a sensor that cannot  or  it  is  not  useful,  for  the  purposes  of  the  ISTIME  system,  to  be  remotely  commanded using web (offline sensors).   In the following  we describe and demonstrate the feasibility of the integration of  thefinal architecture and sensors by considering separately the cases of dynamic  and static sensors.    1.2 Document Organization  Chapter 1 gives an overview of the system integration process.  

Chapter  2  describes  in  details  the  integration  of  “dynamic  sensors”  providing   two assessed examples 

Chapter  3  describes  the  integration  of  “static  sensors”  providing    also  the  information about the .format of the outcomes of the sensor data acquisition and  processing.  Chapter 4gives the conclusions of the deliverable .  1.3 Reference documents  The main reference documents for this release of the ISTIMES architecture are:    [R.1] OWS‐6 Secure Sensor Web Engineering Report  08‐176r1  [R.2] OWS‐6 Security ER  09‐035  [R.3] Observations and Measurements – Part 1 –  Observation schema 07‐022r1 

(7)

[R.4] Sensor Model Language SensorML  Implementation Specification  07‐000  [R.5] Report on User Requirements  D1.2  [R.6] SWE Common Data Model 2.0  08‐094  [R.7] Installation GuideforSensor Observation  Serviceversion 3.1.1    [R.8] Installation GuideforSensor Planning  Serviceversion 1‐00‐00    [R.9] OpenGIS_Sensor_Planning_Service_Implementatio n_Specification  07‐014r3  [R.10] OpenGISSensor_Observation_Service  06‐009r6  [R.11] OpenGIS Web Map Service  06‐042  [R.12] OpenGISWeb Coverage Service  07‐067r5  [R.13] OpenGIS Web Feature Service  06‐027r1  [R.14] OpenGIS Catalogue Service  07‐006r1  [R.15] OpenGIS Web Processing Service  08‐091r6  [R.16] OpenGISWeb Notification Service  06‐095    1.4 Glossary 

Client –software component with the ability to invoke operations from a 

server

Dataset – coherent set of data and metadata. 

Dataset Collection – a collection of datasets and/or other dataset collections,  optionally containing metadata. 

Interface – named set of operations that characterize the behavior of an entity. 

Metadata – set of data ancillary information, supporting spatial/temporal  location, classification, etc. 

Operation – specification of a procedure that an entity may be called to execute. 

Properties file – text file containing key‐value pairs according to the  appropriate syntax. 

Server – software component implementing a service, on which a client can  invoke an operation

Service – distinct part of the functionality provided by an entity through 

interfaces

Spatial Data Infrastructure – hardware/software system with specific support  for spatial information management. 

1.5 Conventions 

1.5.1 Symbols and abbreviations 

API – Application Programming Interface  AM – Asset Manager 

CDI – Common Data Index 

CMS – Content Management System 

(8)

Observation  CRS – Coordinate Reference System  CSV – Comma Separated Value  CSW –Web Catalogue Service  DAO – Data Access Object  DBMS – Data Base Management System  DDL – Data Definition Language  DCP – Distributed Computing Platform  DML – Data Manipulation Language  DQL – Data Query Language  DSS  – Decision Support System  ECT – Electrical Capacity Tomography  ENVISAT – Environmental Satellite  EOS – Earth Observation System  ESB – Enterprise Service Bus  FOI – Observed Features of Interested  GBIF – Global Biodiversity Information Facility  GIS – Geographic Information System  GML – Geography Markup Language  GPR – Ground Penetrating Radar  GUI – Graphic User Interface  HTTP – Hypertext Transfer protocol  ICT – Information and Communication Technology  ID – Identifier  IEEE  –  Institute of Electrical and Electronics Engineers  INSPIRE – Infrastructure for Spatial Information in Europe  IP – Identity provider  ISB – Internet Service Bus  ISO – International Organization for Standardization  JAXB – Java Architecture for XML Binding  JAX‐WS – Java API for XML Web Service  JPEG – Join Photographic Expert Group  JSON – JavaScript Object Notation   KML –Keyhole Markup Language  KVP – Key‐value pair  ML – Model Language   NXD – Native XML Database  OGC – Open Geospatial Consortium  O&M – Observation and Measurements  OS – Operating System  OSI – Open System Interconnections  OWS – OGC Web Service  PDF – Portable Document Format  PNG – Portable Network Graphic  PM – Profile Manager  REST – Representational State Transfer  RMI – Remote Method Invocation 

(9)

RM‐ODP – Reference Model of Open Distributed Process  RPC – Remote Procedure Call  RSS – Really Simple Syndication  SANY – Sensor Anywhere  SAR – Synthetic Aperture Radar  SAS – Sensor Alert Service  SDI – Spatial Data Infrastructure  SES –Sensor Event Service  SMS – Short Message Service  SMTP – Simple Mail Transfer Protocol  SOA – Service‐Oriented Architecture  SOAP – Simple Object Access Protocol  SOS – Sensor Observation Services  SPS – Sensor Planning Service  SSO – Single Sign On  SVG – Scalar Vector Graphic  SWE – Sensor Web Enablement  SWG – Standard Working Group  TIFF – Tagged Image File Format  UC – Use Case  UML – Unified Modeling Language  WAYF – Where Are You From  WCS – Web Coverage Services  WFS – Web Feature Service  WMS –Web Map Service  WNS –  Web Notification Service  WP  – Work Package  WSP – Web Service Provider  XML –  Extensible Markup Language 

(10)

 

2

Dynamic

 

Sensors

 

Integration

 

 

2.1 Overview 

For  the  dynamic  Sensors  Integration,  two  sensors    have  been  specifically  considered as:    • the uncooled InfraRed (IR) camera (available at IFSTTAR);  • the distributed optic fiber (DOF) sensor (available at TERN‐CNR).    The choice of these two sensors is related both to technical and methodological  reasons. In fact, both the sensors are self‐assembled prototype that can be easily  modified  and  customized.  Furthermore,  to    solve  the  specific  problem  of  web  based interface for the infrared camera will provide the general guidelines for a  more  general  class  of  sensors  built  up  of  cameras  based  on  different  sensing  principles (video, microwave,..),  where the main problem to be  addressed is to  manage a  large amount of data. 

 

For the second case regarding the optic fiber sensor, we are concerned with the  concept of a “spatially distributed monitoring” that is a quite new concept but at  the  same  time,  the  implemented  solutions  are  of  interest  even  for  the  more  traditional case of network of “point‐sensors”. 

 

Two  different  communication  approaches  have  been  implemented  for  the  infrared camera and fiber optic sensor. 

In the case of the uncooled IR camera, a dedicated so called “SENSORBOX” has  been  developed.  The  SENSORBOX  consists  mainly  of    a  small  PC  that  permits  interactions of several different sensors (IR camera, whether station, GPS) with   SWE (SPS + SOS) and WNS.In the SENSORBOX case, the user sends a task request  to SENSORBOX, for instance by using SPS formalism. The SENSORBOX receives  the tasking messages, translates them and makes the related operation. After, it  sends a message to SOS regarding the storage of the data. 

The  approach  implemented  for  the  DOF  is  different  requires  a  task  storage  service  to  see  if  there  is  an  operation  to  be  done  or  scheduled.  This  service  is  running  on  the  application  server  (where  there  is  also  the  SPS  service).  This  action is done in a loop mode.  

The two approaches exhibit  different advantages and disadvantages.  

For  theSENSORBOX  solution  presented,  it  is  not  possible  to  know  in  advance  what physical support will be used to connect the sensor to WAN, the necessity  of  a simplified solution arises.  

The second solution (the DOF one) solves the problem of the statically allocated  the IP, but it requires a loop for the request toask if a task is planned by the user.  Traffic  raise  continuously;  this  is  not  a  problem  for  ADSL  modality,  but  few  problems could arise when it is available only a low data flux  line (for instance 

(11)
(12)

2.2 Distributed OpticFiber Sensor 

 

The  DOF  sensor  is  a  self‐assembledprototype  that  permits  distributed  strain/temperature  measurements  using  a  standard  optic  fiber.  The  sensor  is  fully  managed  by  an  internal  mini  personal  computer,  which  controls  the  data  acquisition, data processing and sensor interfacing.   A dedicated web‐based interface has been developed for distributed fiber optic  sensor. An OGC sensor web services have been implemented; in particular, the  following service have been implemented:    1) SOS (Sensor Observation Service) that provides access to observations from  sensor.;  2) SPS (Sensor Planning Service) that has the aim to provide a standard interface  to collection assets (i.e., sensors, and other information gathering assets) and to  the support systems that surround them.    In figure1, a schematic  layout of the fiber optic sensor web interface is depicted.         

(13)

 

In  particular,  the  communication  approach  implemented  between  the  ISTIMES  SDI and the DOF consists of the following steps. 

 

• The Sensor requires a task storage service to see if there is an operation  to  be  done  or  scheduled.  This  service  is  running  on  the  application  server (where there is also the SPS service). This action is done in a loop  mode.  

• User  sends  a  request  to  a  sensor  using  the  SPS  request  formalism.  The  sensor plugin puts the task on the application server.   • This step can be achieved after several loop when a task was required by  user and answer was yes « there it is ».  • Sensor makes the  task and sends an SOS message for data storage.    Figure 2 depicts a schematic layout of the DOF communication protocol .         

Figure 2Schematic layout of the DOF communication protocol

(14)

The  implemented  solution  does  not  require  to  know  in  advance  what  physical  support  will  be  used  to  connect  the  sensor  to  WAN;  this  permits  a  flexible  approach  to  interface  the  sensors  to  the  ISTIMES  SDI.  In  fact,  the  sensor  only  needs to know the server IP, which must be statically allocated; conversely, the  server does not need to know the IP of the sensors, which could be dynamically  allocated.  The system requires a loop for the request to ask if a task is planned by the user,  this entail a possible problem of traffic that is not significant due to the low data  amount transferred by the sensor.From a security point of view, improvements  by HTTPS, SSL or TLS, and certificates could be easily implemented in future. 

2.2.1 Integration in the Portal 

 

This  section  describes  the  integration  of  the  components  created  for  the  fiber  optic sensor in the ISTIMES user interface: the web portal. 

The user after the log in the portal, with the correct credential, should access to  the runtime management of the session.  

 

 

Figure 3. Sensor Commanding Selection

 

Figure 3 shows  the test bed selections. By selecting the Musmeci test bed, the list  of the sensors deployed at the Musmecitest bed appears with the GIS map of the  selected  zone.  The  information  about  the  sensor  position  is  used  to  map  the  sensor icon over the GIS map. If the user select the icon with label “i” will access  to the sensor details pop‐up window (see Figure 4). 

In  the  left  side  corner,  the  user  can  select  among  the  list  of  runtime  sensor  allocated to the selected test bed. For Musmecibridge,DOF sensor and IR camera  should be selected. 

 

After the sensor selection, the fiber optic for the case at hand, the parameter list  to  be  filled  as  input  for  the  SPS  command  appears.  The  parameter  available  at  this  stageis  the  time  schedule,  i.e.,  when  the  user  wants  the  acquisition  being 

(15)

performed, an activity is in course to add other optional  parameters    

After the command has been sent, the status of the command appears in the list  just  below  the  map.  The  command  should  be  accepted  or  not.  In  case  of  the  “acceptance” command, the entry will enter in a pending status and wait for the  acquisition result. As soon as the acknowledge will be triggered, a show button  appears allowing the data access. 

 

 

Figure 4DOF sensor details

 

 

(16)

   

The  user  will  access  a  quick  data  acquisition  view;  for  fiber‐optic  case,  the  acquisition  view  modality  concerns  with  a  2‐axis  diagram,whichshows  the  acquired value as function of the position acquisition, for a fixed acquisition time.   

 

Figure 6. DOF sensor result

 

The user can also access the raw data message received from the SOS DB, which  contains details of the acquisition and the acquisition value. 

 

 

Figure 7. DOF sensor raw result

 

The  user  will  be  able  also  to  download  the  raw  data  message  for  a  further  analysis. 

     

(17)

2.3 Uncooled Infrared Camera 

 

IrLaW is an OGC compliant infrared thermography measurement system, which  has been developed on a mini PC with real time computing capabilities for long  term  monitoring  of  transport  infrastructures.  As  for  the  fiber  optic  sensor,  the  infrared sensor is fully managed by an internal mini personal computer, which  controls the data acquisition, data processing and sensor interfacing.  

 

An OGC sensor web services has been implemented. In particular  the following  services have been implemented (see Figure 8). 

1. SOS  (Sensor  Observation  Service)  that  provides  access  to  observations  from sensor.  

2. SPS  (Sensor  Planning  Service)  that  is  meant  to  provide  a  standard  interface  to  collection  assets  (i.e.,  sensors,  and  other  information  gathering assets) and to the support systems that surround them.  3. A dedicated FTP server to locate the performed acquisition.         

Figure 8. IR camera main components

   

The  solution  developed,  by  means  of    with  patches  added  to  the  52North,  has  been performed at IrLaWand at measurement platform levels with the aim to be  compliant  with  OGC  (SWE)  requirements  .  Therefore,  such  a  solution  has  been  different in details compared to the fiber optic one, due to the constraints in SOS  definition and different parameter needs. 

 

The  insertion‐Message  used  has  been  adapted  so  to  not  integrate  directly  the  measurement  in  the  exchanged  XML  file,  but  a  detailed  link  to  an  FTP  server  where the acquisition should be downloaded. 

The final integration steps are shown in

(18)

sensor.          

Figure 9. Infrared camera OGS-SWE integration

   

2.3.1 Integration in the Portal 

   

 

Figure 10 IR camera commanding sensor selection

  Figure 10 shows the test‐bed selections. By selecting the Musmeci test bed, the  list of the Musmeci used sensor appears with the GIS map of the selected zone.  The sensor position has been used to map the sensor icon over the GIS map.  Pushing the icon I close to the sensor, a pop up has been created to show sensor  details to the user (see Figure 11).   

(19)

allocated  to  the  selected  test  bed.  For  Musmeci    fiber  optic  sensor  and  IFFSTR  camera can be selected.    After the sensor selection, in our case the Infrared Camera the parameters list to  be filled as input to the SPS command appears. No parameter has been used in  this integration and only the acquisition is commanded.    After the command has been sent, the status of the command appears in the list  just  below  the  map.  The  command  should  be  accepted  or  not.  In  case  of  the  “acceptance”  command,  the  entry  will  be  in  a  pending  status  and  will  wait  for   the  acquisition  result.  As  soon  as  the  acknowledge  will  be  triggered  a  show  button appears allowing the data access. 

   

 

Figure 11.IRCamera details

   

(20)

Figure 12. IR CameraQuick Look View   The user will access a quick data acquisition view, for the infrared camera, we  havean image viewer (Figure 12). It has been used a .png viewer, performing an  on‐the‐fly conversion between TIFF produced and stored on the ftp server and  the png available viewer. The full detailed image should be download from the  FTP server using the proper button selection.         

Figure 13. IR Camera Raw Data

 

The  user  should  also  access  the  raw  data  message  received  from  the  SOS  DB,  which contains detail of the acquisition and the acquisition value numeric (figure  13). 

(21)

 

3

Static

 

Sensors

 

Integration

 

 

This  section  is  devoted  to  give  a  frame  of  the  finalization  logic  of  the  ISTIMES  staticsensor integration 

ISTIMES  architecture  homogenizes  the  engine,  by  extending  the  logic  of  OGS  SWE  also  to  the  static  sensors.  The  static  sensors  will  continue  to  nor  be  commanded directly via web, but will insert the acquisition results according to  the  same  modalities  of  the  online  sensor.  The  SOS  has  been  centralized  and  extended in order to be ready to receive the acquisition of each static sensor.   

ISTIMES allow the insertion of static sensor acquisition, providing an interface to  inject acquired data in the architecture. The portal will be the virtual SOS client  of the static sensor and allow the injection of the acquisition in the SOS DB. In  this  way,  the  Catalogue  will  be  able  with  the  same  harvesting  procedure,  to  retrieve back the acquisition of both satellite categories.  

 

This  approach  allows  static  sensor  not  provided  with  native  OGC‐SWE  capabilities to be integrated in the ISTIMES infrastructure. 

 

In the following, for sake of clearness, we report a table with the main kindsand  formats  of  the  outcomes  of  the  acquisition  and  processing  relative  to  all  the  ISTIMES sensors. 

 

Synthetic Aperture radar  ‐ 2D  spatial  image  (global  vision)  of  the  deformation of the structure 

‐ Time series of the deformation of the  single pixel of the structure (plot) 

Distributed Optic Fiber  ‐ Strain/temperature  distribution  of  the  monitored area as function of the spatial  location (plot) 

‐ Time  series  of  the  strain/temperature  distribution  in  a  single  point  of  the  structure (plot) 

Cooled  and  Uncooled  

Infrared Thermography   ‐ Thermal  images  of  the  structure  (series of frames)  ‐ Time thermal behavior of an image pixel 

pertaining to the structure.  Hyperspectral  

spectroscopy  ‐ RGB  images  of  the  surface  of  the structure  Mobile  Ground  Penetrating 

Radar  ‐ 2D profiles of the shallower layers of the road (images)  ‐ Image depicting the asphalt thickness 

(22)

Manual Ground Penetrating  

Radar  ‐‐ 2D profiles of the inner of the structure Constant depth slices of the inner of the  structure (this is the representation also  for the holographic radar) 

Electrical  Resistivity 

Tomography  ‐ Image of the inner of the structure 

Ground Based SAR  ‐ Time  series  of  the  fast  displacements  of   the structure (plot) 

‐ Fourier  transform  of  the  time  domain  displacement (plot) 

Optical  Displacement 

Monitoring  ‐ Time  series  of  the  fast  displacements  of  the structure (plot)  ‐ Fourier  transform  of  the  time  domain 

displacement (plot) 

AIRBORNE  LASER 

SCANNER,  DIGITAL 

CAMERA,  THERMAL 

CAMERA  AND  HYPER‐

SPECTRAL SENSORS 

‐ Images  of  the  structure  (DSM,  DTM,  thermal images) 

   

(23)

 

4

Conclusions

 

 

This  deliverable  has  reported  about  the  integration  of  the  ICT  system  architecture with the sensing technologies.  The integration has been first carried  out for two online sensors such as the optic fiber sensor and the infrared camera.  The choice of these two sensors is methodological, since the solutions designed  for these two sensors are of general interest for larger classes as the cameras of  different  kind  (video,  thermal,  microwave)  and  the  spatially  distributed  and  point sensors.  

After, the integration of the sensor outcomes in the system architecture has been  also sketched out by focusing to the different format/kind of the outcomes of all  the expected ISTIMES sensors. 

(24)

 

5

References

 

 

Deliverable 5.8. Diagnostic results for the railway tunnel during the monitoring 

period, PU. 

 

 

References

Related documents

Have the product container or label with you when calling a poison control center or doctor or going for treatment.. You may also contact CHEMTREC at 1-800-424-9300 for

Hence, given the fi rm’s equilibrium behavior, the remaining 1 − α investors now rationally anticipate that the good fi rm will choose the safe project, and the fi rm faces fi

 Go to the project tab in Memsource (the blue Memsource tab) and press F5 to update the progress bar (%) to make sure that your work has been saved (the percentage should now

In “School-Based Drug Prevention Programs: A Longitudinal Study in Selected School Districts,” researchers found that few schools used their preven- tion funds to pay for

(a) Protein abundances were subjected to soft clustering analysis using a fuzzy c-means approach and only two clear clusters were evident; a cluster of 105 proteins

L’interaction entre l’apport en ALA et LA a et e jug ee positivement significative en regard du risque de d epression clinique (P = 0,02). Par cons equent, l’association

There is a diverse secondary market in which tickets are sold, frequently without the authority of the promoters, and often also in breach of terms and conditions prohibiting