Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)Nghiên cứu mạng cảm biến không dây và ứng dụng thu thập dữ liệu từ xa (tt)
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - DƯ MINH SÁNG NGHIÊN CỨU MẠNG CẢM BIỄN KHÔNG DÂY VÀ ỨNG DỤNG THU THẬP DỮ LIỆU TỪ XA CHUYÊN NGÀNH : MÃ SỐ: KHOA HỌC MÁY TÍNH 60.48.01.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2016 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Vũ Văn Thỏa Phản biện 1: ……………………………………………………… ……………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông I Lý chọn đề tài Trong vài năm gần mạng cảm biến không dây trở nên quan trọng đời sống hàng ngày Bắt đầu phát triển với ứng dụng quân đội, mạng cảm biến sử dụng nhiều lĩnh vực khác như: Giám sát môi trường, chăm sóc sức khỏe, nhà thông minh hay điều khiển giao thông Với hội tụ công nghệ kỹ thuật vi điện tử, công nghệ mạch tích hợp, công nghệ cảm biến xử lý tín hiệu… tạo thiết bị cảm biến nhỏ, đa chức với giá thành thấp làm tăng khả ứng dụng mạng cảm biến không dây Hiện mạng cảm biến không dây ứng dụng rộng rãi quốc gia có khoa học phát triển Mỹ, Nhật, Châu Âu Mạng cảm biến không dây công nghệ mới, nước có khoa học phát triển nghiên cứu, triển khai rộng rãi thu nhiều thành tựu Tuy nhiên Việt Nam, công nghệ nghiên cứu triển khai lĩnh vực quy mô nhỏ, song với ưu điểm khả tương thích cao nên tương lai, công nghệ mạng cảm biến không dây ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác sống Với mục đích đưa tiến công nghệ vào phục vụ cho sống, học viên chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu mạng cảm biến không dây ứng dụng thu thập liệu từ xa” II Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu II.1 Mục đích nghiên cứu Môi trường nước bao gồm môi trường nước bề mặt môi trường nước ngầm, phân biệt sông, hồ, hồ chứa nước, đại dương, đầm lầy, sông băng, suối, nước ngầm nông hay sâu Môi trường nước khác yếu tố môi trường đất, sinh vật không khí tạo thành phức hợp hữu Một lầnthay đổi thiệt hại cho môi trường nước quan sát thấy phức tạp này, thay đổi khác yếu tố môi trường không tránh khỏi xảy Do tốc độ phát triển kinh tế, nhìn thấy kết ô nhiễm thiệt hại cho môi trường nước Do vậy, quan trắc môi trường nước phương pháp cho quản lý tài nguyên nước vàkiểm soát ô nhiễm nước trở nên thiết Hiện có chủ yếu bốn phương pháp giám sát môi trường nước, phương pháp có ưu điểm nhược điểm riêng: • Lấy mẫu nhân công với thiết bị phát chất lượng nước di động phân tích phòng thí nghiệm Phương pháp áp dụng cho lấy mẫu mặt cắt ngang sông hồ nước với tần số lấy mẫu khác nhau, từ vài lần ngày để hàng tháng • Tự động liên tục giám sát thông số môi trường nước hệ thống giám sát tự động bao gồm hình trung tâm kiểm soát, số giám sát trạm phụ Dữ liệu điều khiển từ xa tự động chuyển giao Mỗi trạm cung cấp thông số môi trường nước thời gian thực Những hệ thống tốn có ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái xung quanh • Môi trường nước giám sát với công nghệ viễn thám, cụ thể phát chi tiết cụ quang phổ sóng điện từ (bức xạ, phản xạ tán xạ) phương pháp không liên hệ quan nước với Sau xử lý thông tin từ sưu tập quang phổ minh họa, vật lý hóa học đặc trưng để xác định Tuy nhiên phương pháp cung cấp độ xác thấp, khó khăn để thực giám sát thời gian thực • Công nghệ giám sát chất lượng nước nhận sử dụng số nhạy cảm sinh vật nước với diện chất độc thể nước cách đo phân tích thay đổi hoạt động sinh vật khác môi trường nước khác nhau, sau đến báo cáo đánh giá chất lượng chất lượng nước Tuy nhiên, phương pháp nghĩa đạt độ xác cao để theo dõi môi trường nước Như quốc gia Việt Nam, với đặc thù sông ngòi hồ dày đặc, số lượng lớn, nguồn nước đa dạng, điểm rải rác mạng lưới quan trắc nước, không đủ để dựa vào số trạm quan trắc công nghệ giám sát truyền thống đáp ứng nhu cầu giám sát tại, nhấn mạnh thực tế quan trắc môi trường nước phải liên tục, động, quy mô vĩ mô, nhanh chóng; dự báo chất lượng nước phải nhanh chóng xác Trong ý nghĩa này, nghiên cứu phát triển công nghệ giám sát môi trường nước động, đáp ứng nhu cầu nêu trên, phải tiến hành khẩn trương, để đạt độ xác toàn diện báo cáo tình hình thay đổi môi trường nước cuối giảm ô nhiễm môi trường nước II.2 Đối tượng Luận văn chủ yếu tập trung vào giám sát thông số môi trường nước sông hồ như: nhiệt độ, độ PH II.3 Phạm vi nghiên cứu Luận văn tập trung vào nghiên cứu mạng cảm biến không dây, giao thức định tuyến sử dụng mạng ưu nhược điểm giao thức Trên sở đó, luận văn ứng dụng CảM BIếN KHÔNG DÂY để thu thập liệu từ xa thiết bị khác III Tóm nội dung Chương 1: Tổng quan mạng cảm biến không dây Trong chương này, luận văn đưa thông tin chung công nghệ mạng cảm biến không dây ứng dụng - Giới thiệu chung mạng cảm biến không dây: • Khái niệm mạng cảm biến không dây • Nền tảng công nghệ mạng cảm biến không dây • Các thành phần mạng cảm biến không dây • Công nghệ cảm biến - Mô hình giao thức mạng cảm biến không dây • Các lớp chức • Các thành phần quản lý - Các yếu tố ảnh hưởng tới mạng cảm biến không dây - Các ứng dụng mạng cảm biến không dây • Ứng dụng an ninh, quốc phòng • Ứng dụng giám sát môi trường • Ứng dụng y tế • Ứng dụng gia đình • Ứng dụng ngành công nghiệp Chương 2: Tổng quan giao thức định tuyến mạng mạng cảm biến không dây Trong chương 2, luận văn gồm phần khảo sát giao thức định tuyến mạng cảm biến không dây đánh giá ưu nhược điểm số giao thức cụ thể mạng Wireless Sensor Network Mỗi giao thức trình bày nội dung: - Giới thiệu chung - Những khó khăn vấn đề thiết kế giao thức định tuyến - Phân loại giao thức định tuyến - Giới thiệu vài giao thức cụ thể - Phân tích đặc điểm giao thức - Khảo sát ưu điểm, nhược điểm giao thức Kết thu bảng sau: Giao thức Giao chọn đường SPIN Giao Phân Di Dựa thức thức thức loại chuyển vào hỏi số liệu vào vị tạp trung phân dựa đáp trí trạng định thái cỡ tâm bậc vị liệu trí x Ngang Có thể Kết hợp Dựa Độ phức Khả Giao Có Có Không QoS Không Thấp hàng Directed x Ngang x Rumor GBR x Hạn Dựa đường vào yêu cầu Có Có Có Có chế Hạn chế Có Có Có Không Thấp hàng Diffusion Đa Hạn chế Ngang Rất hạn Không hàng chế Ngang Hạn chế Không hàng Có Không Không Thấp Tốt Không Có Có Không Không Thấp Tốt Không Có CADR Ngang x Không Không Có Không Không Thấp hàng COUGAR Ngang x Ngang x Không Không Có Không Không Thấp TEEN x & x x APTEEN PEGASIS MECN x & x Không Hạn Không Có Không Có Không Không Không Không Không Không Không Không chế Hạn chế Không Có Không Không Thấp hàng LEACH Không chế hàng ACQUIRE Hạn Hạn chế Phân Nút gốc Không cấp cố định Phân Nút gốc Không cấp cố định Phân Nút gốc Không cấp cố định Phân Không Có Có Không Nút chủ Tốt nhóm Có Có Không Nút chủ Tốt nhóm Không Có Không Nút chủ Tốt nhóm Không Không Không Không Thấp Thấp SMECN GAF cấp x x Dựa Không Không Không Không Không Thấp Tốt Không Không Không Không Không Không Không Thấp Hạn Không Không Không Có Không Có theo vị trí GEAR x Dựa theo vị chế trí SAR x Dựa Không Có Có Không Có theo vị Trung Hạn bình chế Trung Hạn bình chế trí SPEED x Dựa Không Không theo QoS Không Không Có Chương 3: Ứng dụng mạng cảm biến không dây thu thập liệu từ xa Trong chương này, luận văn tập trung vào phân tích hệ thống, thiết kế module hệ thống thiết kế hoàn chỉnh module truyền liệu sử dụng chip LORA SX1278 Nội dung hoàn thành chương: • Đặt toán • Thiết kế hệ thống • • o Thiết kế phần cứng phần mềm cho Nodes Giám sát liệu o Thiết kế phần cứng cho Node Giám sát liệu o Thiết kế mô đun thu thập số liệu o Thiết kế module xử lý o Thiết kế mô đun nguồn o Module LORA Độ nhạy thu o SNR yếu tố phổ rộng o BW chip Rate o Nâng cao thông số thiết kế Lora o Sửa lỗi truyền Thực phần cứng o chế độ tối ưu hóa thấp Data Rate & chế độ ban đầu o Định dạng gói tin LORA thời gian truyền o Tính toán Lora o Năng lượng tiêu thụ o Thiết kế mạch thu phát LORA • Đánh giá Luận văn xử lý vấn đề tiết kiệm lượng trình truyền tin sensor thông qua việc sử dụng chip LORA SX1278 IV Phương pháp nghiên cứu • Sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá lý thuyết công nghệ mạng cảm biến không dây; • Thiết kế thử nghiệm thiết bị thu thập liệu từ xa qua mạng cảm biến không dây V Kết luận Kết đạt luận văn Mạng cảm biến không dây đời kết hợp thành công loạt thành tựu khoa học công nghệ mạng máy tính Hiện mạng cảm biến không dây ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống Tuy nhiên, lượng vấn đề then chốt việc triển khai, xây dựng áp dụng mạng cảm biến vào ứng dụng cụ thể Vấn đề nhận quan tâm không nhà khoa học mà thu hút nhiều nhà kinh tế, nhiều ngành công nghiệp giới Luận văn “Nghiên cứu mạng cảm biến không dây ứng dụng thu thập liệu từ xa” hoàn thành với kết sau: 10 - trình bày kiến thức tổng quan mạng cảm biến không dây với trọng tâm giao thức định tuyến hướng tới giảm mức độ tiêu thụ lượng - Ngoài ra, tác giả luận văn tiến hành mô đánh giá khả truyền tin mức độ tiêu thu lượng công nghệ LORA dựa chip LORA SX1278 - Các kết mô cho thấy, hiệu sử dụng lượng trình truyền tin công nghệ LORA mà chip LORA SX1278 thấp tiết kiệm so với cách truyền tin truyền thống Hướng phát triển Cho đến nhiều cải tiến tập trung vào vấn đề giảm thiểu lượng trình hoạt động nút cảm biến mạng cảmbiếnkhông dây.Những cải tiến tập trung giải thuật toán khác thông qua việc phân nhóm lại khoảng thời gian khác để tối ưu mức độ sử dụng lượng Công nghệ LORA ngày trở lên phát triển hoàn thiện, phù hợp cho mạng CảM BIếN KHÔNG DÂY mà đặc biệt ứng dụng IoT Hiện nay, công nghệ áp dụng nhiều công nghiệp, nông nghiệp, quân sự, lâm nghiệp Hướng phát triển đề tài luận văn là: - Triển khai thực tế - Sử dụng công nghệ LORA ngư nghiệp phục vụ cho việc đánh bắt, giám sát, cứu hộ an ninh biển 11 ... cảm biến không dây ứng dụng - Giới thiệu chung mạng cảm biến không dây: • Khái niệm mạng cảm biến không dây • Nền tảng công nghệ mạng cảm biến không dây • Các thành phần mạng cảm biến không dây. .. nghệ cảm biến - Mô hình giao thức mạng cảm biến không dây • Các lớp chức • Các thành phần quản lý - Các yếu tố ảnh hưởng tới mạng cảm biến không dây - Các ứng dụng mạng cảm biến không dây • Ứng dụng. .. đánh giá lý thuyết công nghệ mạng cảm biến không dây; • Thiết kế thử nghiệm thiết bị thu thập liệu từ xa qua mạng cảm biến không dây V Kết luận Kết đạt luận văn Mạng cảm biến không dây đời kết