Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11317
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAmelia Wong Azman, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorHuda Adibah Mohd. Ramli, Ph.Den_US
dc.contributor.authorZaidan , Abdulrahman Bahaaen_US
dc.date.accessioned2023-03-24T06:59:30Z-
dc.date.available2023-03-24T06:59:30Z-
dc.date.issued2022-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11317-
dc.description.abstractIn 2017, about 144 million people collected water from untreated water bodies, such as lakes, streams, and rivers. One of the major causes of death is consuming contaminated or polluted water. Measuring and monitoring water quality are usually done using two methods. The conventional method occurs by taking samples of water and then transferring them to the laboratory. The second method is real-time water quality by integrating the Internet of Things (IoT). This method is preferable as it only requires smart sensors and processors to monitor the water quality. Among the widely used processors are the Arduino and Raspberry Pi. However, these two processors have a limitation, including a limited number of hard-coded input/output pins, unlike the Field Programmable Gate Array (FPGA) processor, which has many input/output pins not hard-coded to allow different interfacing of multiple sensors. Based on the literature, an FPGA platform provides more flexibility and reconfigurability features when compared with the Arduino and Raspberry Pi. This research mainly focuses on designing a reconfigurable multi-core Smart Water Quality System (SWQS) measuring the pH, Total Dissolved Solids (TDS), and turbidity parameters. The hardware design was developed based on the system-on-chip (SoC) design methodology on an FPGA to parallelize the SWQS functionality. A Liquid-Crystal Display (LCD) display has been incorporated into the Raspberry Pi to show real-time data. The Platform Designer on Quartus II has been used to instantiate four cores to integrate all functions into one processor. The Eclipse tool on Quartus II, on the other hand, was used to program the sensors using embedded C language. The proposed design has been implemented on DE10 Nano FPGA-SoC consuming 9% of logic resources and 57% of internal memory. To verify the proposed system functionality, the sensors were tested on different liquids. To test the pH level, the pH sensor was tested on pure water, lemon juice, and milk to show the acidity and alkalinity. The pH sensor showed 7, less nearly 2, and less than 8 for pure water, lemon juice, and milk, respectively. The TDS sensor successfully detected the salt added to the water, and the TDS values increased to approximately 1800 ppm. Finally, the turbidity sensor revealed the dust inserted in the solution. The more dust in the liquid, the more TDS value there was recorded. Additionally, results showed that the processing time of all the sensors using FPGA is approximately 300 ms for ten readings; on the other hand, the processing time of using other processors, such as Arduino, took 2 s for ten readings. This is because FPGA is functioning at 100 MHz, while Arduino’s frequency is not more than 24 MHz. All real-time sensor readings were shown on a Linux Terminal. In conclusion, the proposed FPGA-based system can be utilized as a heterogeneous multi-core system for many applications, including the SWQS.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2022en_US
dc.rightsOWNED BY STUDENT
dc.titleDesign and development of in situ FPGA-based water quality monitoring kiten_US
dc.typeMaster Thesisen_US
dc.description.identityG1921025AbdulrahmanBahaaZaidanen_US
dc.description.identifierThesis : Design and development of in situ FPGA-based water quality monitoring kit / by Abdulrahman Bahaa Zaidanen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeMaster of Science in Computer and Information Engineeringen_US
dc.description.degreelevelMaster
dc.description.abstractarabicاكثر من مائة واربع واربعون مليون انسان ياخذون احتياجاتهم من المياه من مصادر غير معالجة مثل الانهار والبحيرات . في بعض الدول النامية , معظم المصانع تقوم برمي الفضلات في المياه وهذا يجعل المياه بالقرب من المصانع اكثر تلوثا لأنها تحمل مواد كيميائيه بالأضافه الى المواد الثقيلة . هذه المواد تؤثر بشكل سلبي على البيئة وعلى الكائنات الحية التي تعيش في المياه لان المواد الثقيلة تنشر الفايروسات والبكتيريا . في هذه الايام يتم قياس جودة المياه بطريقتين هما اما الطريقة التقليدية وهي عبارة عن اخذ عينات من المياه ونقلها الى المختبر ومن ثم قياس جودتها , ولكن هذه الطريقة تحتاج الى وقت وتكلفه اكثر . بالاضافة الى ذلك , حالة المياه من الممكن ان تتغير خلال عملية النقل . اما الطريقة الثانية فهي قياس جودة المياه بأستخدام الحساسات الذكية مع المعالجات ونقل البيانات بطرق مختلفة . هذه الطريقة مفضلة بشكل اكبر من الطريقة التقليدية لانها فقط تحتاج الى الحساسات الذكية بالاضافة الى المعالج لقياس جودة المياه في كل وقت . هذه الطريقة ستساعد المستخدم على اتخاذ القرار بسرعة في الحالات المفاجأة . لهذا فأن هذا المشروع يركز بشكل اساسي على استخدام حساسات لقياس الأس الهيدروجيني والعكورة بالأضافة الى كمية المواد الذائبة . بعد ذلك تقوم مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة بمعالجة البيانات وارسالها لأجل عرضها على الشاشة . هذا المشروع سيقلل من تعقيد الأجهزة الأخرى المستخدمة في قياس جودة المياه . وسوف تقوم بأستخدام الأجهزة مع البرمجة لتقليل الوقت المستخدم في تطوير جهاز متحسس المياه الذكي . اخيرا وليس اخرا , جهاز الراسبري باي سيستخدم فقط لعرض البيانات على الشاشة المتربطة به . سيقوم معالج الراسبري باي بأستلام البيانات عن طريق تطبيق مبرمج بداخله ومن ثم عرضها على الشاشة . الجهاز المصمم قد تم اختباره على سوائل مختلفة مثل المياه النقية , عصير الليمون , الحليب لقياس الأس الهيدروجيني . اما نسبة العكورة فقد تم استخدام المياه النقيه بالاضافه الى مياه مع القليل من الرواسب ومياه مع الكثير من الرواسب. اخيرا فقد تم استخدام المياه النقية ومياه تحتوي على الملح لقياس المواد المذابة في الماء. عن طريق هذا المشروع يمكن استخدام البيانات عن طريق ربطها ببرامج اتخاذ القرار, تحليل البيانات وغيرها من البرامج.en_US
dc.description.nationalityIRAQen_US
dc.description.emailabodi.bahaa.95@gmail.comen_US
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.myen_US
dc.description.notesThesis (MSCIE)--International Islamic University Malaysia, 2022.en_US
dc.description.physicaldescriptionxv, 112 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeMaster Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
G1921025AbdulrahmanBahaaZaidan_24.pdf24 pages file937.83 kBAdobe PDFView/Open
G1921025AbdulrahmanBahaaZaidan_SEC.pdfFull text secured file4.54 MBAdobe PDFView/Open
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.