자동장기관측은 무선센서네트워크의 필수적인 기능 중의 하나이다. 태양에너지는 높은 전력밀도와 많은 지역에서 사용가능하여 이를 실현하기 위한 긴요한 수단으로 쓰일 수 있다.

그러나, 소형 태양광 센서네트워크를 설계하는 것은 쉽지 않은데 변동이 심한 태양에너지를장기간에 걸쳐 예측해야하고 수많은 설계조건들을 고려해야 하기 때문이다. 최근 과학자들은 소형 태양광 센서 시스템을 설계하고 구현해서 소형 태양광 센서 시스템의 몇몇 조건들이 실현가능하다는 것을 보여주었다.

이 박사학위논문에서는 소형 태양광 센서네트워크에 대한 실제 이론을 제시하고자 한다. 우리는 이 이론을 시뮬레이션 도구로 구체화했는데 이는 소형 태양광 센서 시스템의 구성요소와 시스템의 장기간에 걸친 상태를 일조량이 시간, 장소, 날씨 및 장애물 상태에 따라 변화하는 가운데에서도 모형화 할 수 있게 해 준다. 또한, 이 시뮬레이션 도구는 높은 정확성으로 방대한 설계공간에서 가능성 있는 몇몇 조건들을 찾아주도록 해 준다. 이 설계도구는 이전에 개발된 대형 태양광을 위한 계산도구와 다르다. 대형 태양광을 위한 계산도구는 시스템이 가장 좋은 조건에 놓여 있을 때 킬로와트급 시스템의 평균적인 상태를 모형화하지만 센서 네트워크 실제 배치에 필요한 가장 나쁜 조건에 놓여 있는 밀리와트급 시스템의 세부적인 상태를 모형화하지는 못한다. 우리는 소형 태양광 센서 시스템에 대한 일반적인 구조와 중요 구성요소와 구성요소간 연결방식을 제시하고 이러한 구성요소를 수식이나 실험 모형을 이용 하여형식화했고,이러한구성요소와연결방식들을한데묶어서시뮬레이션도구로만들었다.

우리의 이산 시간 시뮬레이터는 각 시간단위마다 태양에너지의 변화와 전력사용량을 고려하여 시스템 상태를 계산하고 이를 반복함으로써 시스템의 하루동안 또는 장기간의 상태를 모형화한다. 주어진 정보량에 따라서 태양에너지의 가변성을 세 가지 일조량 모형으로 모형화하는데, 첫 번째 모형은 천문학적 모형으로 이상적인 조건에 적합하며 두 번째 모형은 장애물 천문학적 모형으로 태양광이 그림자나 장애물에 의해 가리게 될 때 쓰이며 세 번째 모형은 장기관측 모형으로 날씨변화가 있을 때 일조량을 예측하는 데 쓰일 수 있다. 우리의 시뮬레이션 도구는 하이드로와치 라는 구체적인 예를 이용해서 검증된다. 하이드로와치는 잘 설계되어 있고 다양한 전력 시스템을 지원하는 기상관측 무선센서이다. 하이드로와치는 다양한 설계 조건을 지원하고 실제 배치 되었을 때의 태양 에너지를 관측할 수 있게 해 준다.

우리가 만든 시뮬레이션 도구를 이용하면 소형 태양광 센서 시스템을 체계적으로 설계할 수 있다. 모형과 실험도구를 이용하여 소형 태양광 센서 시스템의 각 구성요소에 대한 설계 조건들을 비교 분석하여 가장 합당한 조건을 선택하게 된다. 실전배치는 네트워크 상의 노드들이 태양에너지를 얼마나 다르게 받아들였는지 분석을 함으로써 평가를 한다. 실제 관측결과를 이용해서 다음 번 설계를 더 정교하게 할 수 있다.