LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn Ths.Vương Xuân Chí đã tận tình giúp đỡ chúng em rất nhiều trong suốt quá trình tìm hiểu nghiên cứu và hoàn thành tốt bài tập đồ án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa, cũng như Khoa Công Nghệ Thông Tin trường Đại Học Nguyễn Tất Thành đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến thức cơ bản cần thiết trong suốt thời gian học vừa qua. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè những người luôn bên cạnh chúng em đã giành sự quan tâm đặc biệt và luôn động viên những gì chúng em còn thiếu sót trong quá trình hoàn thành đồ án của mình. Vì thời gian có hạn, trình độ hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế. Trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của tất cả các thầy cô giáo để chúng em học thêm nhiều kinh nghiệm quý báu hơn cũng như các bạn sinh viên khác để đề tài của chúng em được đầy đủ và hoàn chỉnh nhất. Em xin chân thành cảm ơn ! LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình phát triển của con người, những cuộc cách mạng về công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, chúng ta làm thay đổi từng ngày từng giờ cuộc sống của con người theo hướng hiện đại hơn. Đi đôi với quá trình phát triển của con người, những thay đổi do chính tác động của con người trong tự nhiên, trong môi trường sống cũng đang diễn ra, tác động trở lại chúng ta, như ô nhiễm môi trường, khí hậu thay đổi,v.v… Dân số càng tăng, nhu cầu cũng tăng theo, các dịch vụ, các tiện ích từ đó cũng được hình thành và phát triển theo. Đặc biệt là áp dụng các công nghệ của các ngành điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông vào trong thực tiễn cuộc sống con người. Công nghệ Internet of Things (IoT) nói chung và công nghệ cảm biến không dây (Wireless Sensor) nói riêng được tích hợp từ các kỹ thuật điện tử, sản xuất,v.v…, phạm vi ngày càng mở rộng, để tạo ra các ứng dụng đáp ứng cho các nhu cầu trên các lĩnh vực khác nhau. Hiện nay, mặc dù khái niệm IoT và công nghệ cảm biến không dây đã trở nên khá quen thuộc và được ứng dụng khá nhiều trong các lĩnh vực của đời sống con người, đăc biệt ở các nước phát triển có nền khoa học công nghệ tiên tiến. Tuy nhiên, những công nghệ này chưa được áp dụng một cách rộng rãi ở nước ta, do những điều kiện về kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng. Song nó vẫn hứa hẹn là một đích đến tiêu biểu cho các nhà nghiên cứu, cho những mục đích phát triển đầy tiềm năng. Được sự định hướng và chỉ dẫn của thầy ThS. Vương Xuân Chí, chúng em đã quyết định chọn đề tài “Tìm Hiểu Công Nghệ IoT (Internet of Things)”. Trên cơ sở tìm hiểu về IoT nói chung và mạng cảm biến nói riêng, còn được thực hiện tất cả khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máytính.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ IoT (INTERNET OF THINGS) Giảng viên hướng dẫn: ThS.VƯƠNG XUÂN CHÍ Sinh viên thực hiện: PHẠM HỒ TRÀ MI MSSV: 2000004827 Chuyên Ngành: KHOA HỌC DỮ LIỆU Khoá: 2020 TPHCM, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ IoT (INTERNET OF THINGS) Giảng viên hướng dẫn: ThS.VƯƠNG XUÂN CHÍ Sinh viên thực hiện: PHẠM HỒ TRÀ MI MSSV: 2000004827 Chuyên Ngành: KHOA HỌC DỮ LIỆU Khoá : 2020 TPHCM, tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn Ths.Vương Xn Chí tận tình giúp đỡ chúng em nhiều suốt trình tìm hiểu nghiên cứu hồn thành tốt tập đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa, Khoa Công Nghệ Thông Tin trường Đại Học Nguyễn Tất Thành tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức cần thiết suốt thời gian học vừa qua Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè người bên cạnh chúng em giành quan tâm đặc biệt động viên chúng em cịn thiếu sót q trình hồn thành đồ án Vì thời gian có hạn, trình độ hiểu biết thân cịn nhiều hạn chế Trong q trình làm đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến tất thầy cô giáo để chúng em học thêm nhiều kinh nghiệm quý báu bạn sinh viên khác để đề tài chúng em đầy đủ hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn ! LỜI MỞ ĐẦU Trong trình phát triển người, cách mạng công nghệ đóng vai trị quan trọng, làm thay đổi ngày sống người theo hướng đại Đi đôi với trình phát triển người, thay đổi tác động người tự nhiên, môi trường sống diễn ra, tác động trở lại chúng ta, nhiễm mơi trường, khí hậu thay đổi,v.v… Dân số tăng, nhu cầu tăng theo, dịch vụ, tiện ích từ hình thành phát triển theo Đặc biệt áp dụng công nghệ ngành điện tử, công nghệ thông tin truyền thông vào thực tiễn sống người Công nghệ Internet of Things (IoT) nói chung cơng nghệ cảm biến khơng dây (Wireless Sensor) nói riêng tích hợp từ kỹ thuật điện tử, sản xuất,v.v…, phạm vi ngày mở rộng, để tạo ứng dụng đáp ứng cho nhu cầu lĩnh vực khác Hiện nay, khái niệm IoT công nghệ cảm biến không dây trở nên quen thuộc ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống người, đăc biệt nước phát triển có khoa học cơng nghệ tiên tiến Tuy nhiên, công nghệ chưa áp dụng cách rộng rãi nước ta, điều kiện kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng Song hứa hẹn đích đến tiêu biểu cho nhà nghiên cứu, cho mục đích phát triển đầy tiềm Được định hướng dẫn thầy ThS Vương Xuân Chí, chúng em định chọn đề tài “Tìm Hiểu Cơng Nghệ IoT (Internet of Things)” Trên sở tìm hiểu IoT nói chung mạng cảm biến nói riêng, cịn thực tất khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máytính TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KỲ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN BM-ChTTRUNG TÂM KHẢO THÍ HỌC KỲ NĂM HỌC 2021 - 2022 11 PHIẾU CHẤM THI TIỂU LUẬN/ĐỒ ÁN Môn thi: Đồ án sở Khoa Học Dữ Liệu Lớp học phần: 20DTH2A Nhóm sinh viên thực : 1.Phạm Hồ Trà Mi Tham gia đóng góp: 2.Nguyễn Thị Phương Diễm Tham gia đóng góp: Ngày thi: Phịng thi: Đề tài tiểu luận/báo cáo sinh viên : Tìm hiểu Cơng Nghệ IoT ( Internet of Things) Phần đánh giá giảng viên (căn thang rubrics môn học): Tiêu chí (theo CĐR HP) Cấu trúc báo cáo Nội dung - Các nội dung thành phần - Lập luận - Kết luận Trình bày Đánh giá GV Điểm tối đa Điểm đạt TỔNG ĐIỂM Giảng viên chấm thi (ký, ghi rõ họ tên) PHẦN NHẬN XÉT + CHẤM ĐIỂM CỦA GIẢNG VIÊN Điểm giáo viên hướng dẫn: Điểm giảng viên chấm vòng 2: TPHCM, Ngày….tháng….năm Giáo viên chấm vòng Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii LỜI MỞ ĐẦU iii PHIẾU CHẤM THI TIỂU LUẬN/ĐỒ ÁN iii PHẦN NHẬN XÉT + CHẤM ĐIỂM CỦA GIẢNG VIÊN iv MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC BẢNG HÌNH vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix Chương : Tổng quan IoT 1.1 Định nghĩa 1.2 Khái niệm IoT 1.3 IoT từ góc nhìn kỹ thuật 8 1.4 Đặc điểm yêu cầu mức cao hệ thống IoT 1.4.1 Đặc tính 1.4.2 Yêu cầu mức cao hệ thống IoT 1.5 Mơ hình hệ thống IoT 1.5.1 Application Layer 1.5.2 Service support and application support layer 1.5.3 Network layer 1.5.4 Device layer 12 12 12 14 14 14 15 15 Chương : Mạng cảm biến không dây 17 2.1 Tổng quan mạng cảm biến 2.2 Kỹ thuật xây dựng mạng cảm biến 2.2.1 Phần cứng 2.2.2 Giao thức điều khiển truy cập 2.3 Phân loại mạng cảm biến 2.3.1 Category WSN (C1WSN ) 2.3.2 Category WSN (C2WSN ) 17 17 18 19 23 23 24 Chương : Các ứng dụng mạng cảm biến không dây 25 3.1 Giám sát điều khiển cơng nghiệp 3.2 Tự động hố gia đình điện dân dụng 3.3 Mạng cảm biến quân 3.4 Cảm biến y tế giám sát sức khoẻ 3.5 Cảm biến môi trường nông nghiệp thông minh 25 26 31 32 33 Kết Luận PHỤ LỤC DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG HÌNH Hình 1.1: Kết nối vật Hình 1.2: Hệ thống IoT từ góc nhìn kỹ thuật 10 Hình 1.3: Các loại thiết bị khác mối quan hệ Hình 1.4: Mơ hình IoT Hình 2.1: Kiến trúc node cảm biến Hình 2.2: Phần mềm điều khiển node cảm biến Hình 2.3: Mơ hình tham khảo OSI cấu trúc lớp liên kết liệu 11 14 18 19 21 KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Ý nghĩa AODV Ad hoc On - Demand Distance - Vector Routing Chuỗi hướng theo yêu cầu Ad hoc CSMA Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập cảm biến sóng mang Distributed Aggregate Management Giao thức quản lý khối kết hợp phân tán Destination-Sequenced Distance-Vector Chuỗi hướng với đích Dynamic Source Routing Định tuyến nguồn động DAM DSDV DSR NS-2 Network Simulator -2 Bộ mô mạng phiên PDA Personal Digital Assistant Trợ tá số cá nhân WINS Wireless Intergrated Network Sensors Cảm biến mạng tích hợp vơ tuyến Wireless Local Area Network mạng nội hạt vô tuyến WLAN CHƯƠNG 1: Tổng quan IOT 1.1 Định nghĩa Thiết bị (device): Đối với Internet Of Things, phần hệ thống với chức bắt buộc truyền thông chức không bắt buộc là: cảm biến, thực thi ,thu thập liệu, lưu trữ xử lý liệu Internet Of Things: Là sở hạ tầng mang tính tồn cầu cho xã hội thơng tin, mang đến dịch vụ tiên tiến cách kết nối “Things” (cả physical lẫn virtual) dựa t n thông tin, dựa khả tương tác thơng tin đó, dựa công nghệ truyền thông Things: Đối với Internet Of Things, “Thing” đối tượng giới vật chất (physical things) hay giới thông tin ảo (virtual things) “Things” có khả nhận diện, “Things” tích hợp vào mạng lưới thơng tin liên lạc 1.2 Khái niệm IoT IoT coi tầm nhìn sâu rộng công nghệ sống Từ quan điểm tiêu chuẩn kỹ thuật, IoT xem sở hạ tầng mang tính tồn cầu cho xã hội thông tin, tạo điều kiện cho dịch vụ tiên tiến thông qua liên kết “Things” IoT dự kiến tích hợp nhiều cơng nghệ mới, chẳng hạn công nghệ thông tin machineto-machine, mạng tự trị, khai thác liệu định, bảo vệ an 10 Lớp LLC DDL cung cấp giao diện trực tiếp cho lớp cao Mục đích để ngăn cách lớp cao với lớp thấp phía dưới, tạo khả hoạt động dạng khác mạng Giao thức điều khiển truy cập Các giao thức MAC cho mạng WSNs Giao thức phân chia cố định (Fixed-Assignment Protocols) Giao thức phân chia theo nhu cầu (Demand Assignment Protocols) Giao thức phân chia ngẫu nhiên (Random Assignment Protocols) Giao thức phân chia cố định (Fixed-Assignment Protocols): Mỗi node chia lượng cố định xác định trước tài nguyên kênh truyền Trong đó, node dùng tài nguyên cách riêng biệt mà không bị tranh chấp với node khác Các giao thức thường dùng đa truy cập chia theo tần số (FDMA), đa truy cập chia theo thời gian (TDMA), đa truy cập chia theo mã (CDMA) FDMA (Frequency-Division Multiple Access): giao thức dùng hệ thống vô tuyến để chia sẻ phổ tần số Băng thông chia làm nhiều khoảng nhỏ, đa truy cập thực cách phân chia cho node tần số sóng mạng khác Băng thông dành cho node bị giới hạn để đảm bảo khơng có can nhiễu, chồng lấn node TDMA (Time-Division Multiple Access): Kỹ thuật truyền dẫn số cho phép lượng node thông tin truy cập kênh tần số mà không bị can nhiễu Bằng cách chia tần số thành nhiều khe thời gian (time slots) phân cho node khe xác định Việc thu- phát tạo thành vịng trịn khép kín Tại thời điểm có node sử dụng kênh truyền CDMA (Code-Division Multiple Access): dạng điều chế dựa kỹ thuật trải phổ cho phép nhiều node sử dụng kênh truyền đồng thời Hệ thống phát tín hiệu kết hợp với tín hiệu gần giống nhiễu để tạo tín hiệu băng thơng rộng so với băng thơng tín hiệu gốc Việc dùng tín hiệu giống với nhiễu làm cho tín hiệu khó phát hiện, khó giải điều chế tín hiệu gốc 22 Giao thức phân chia cố định (Fixed-Assignment Protocols): Mỗi node chia lượng cố định xác định trước tài nguyên kênh truyền Dùng tài nguyên cách riêng biệt mà không bị tranh chấp với node khác Các giao thức thường dùng đa truy cập chia theo tần số (FDMA), đa truy cập chia theo thời gian (TDMA), đa truy cập chia theo mã (CDMA) FDMA (Frequency-Division Multiple Access): giao thức dùng hệ thống vô tuyến để chia sẻ phổ tần số Băng thông chia làm nhiều khoảng nhỏ đa truy cập thực cách phân chia cho node tần số sóng mang khác Băng thơng dành cho node bị giới hạn để đảm bảo can nhiễu, chồng lấn node TDMA (Time-Division Multiple Access): Kỹ thuật truyền dẫn số cho phép lượng node thông tin truy cập kênh tần số mà không bị can nhiễu Bằng cách chia tần số thành nhiều khe thời gian (time slots) phân cho node khe xác định Việc thu- phát tạo thành vịng trịn khép kín Tại thời điểm có node sử dụng kênh truyền CDMA (Code-Division Multiple Access): dạng điều chế dựa kỹ thuật trải phổ cho phép nhiều node sử dụng kênh truyền đồng thời Hệ thống phát tín hiệu kết hợp với tín hiệu gần giống nhiễu để tín hiệu băng thơng rộng so với băng thơng tín hiệu gốc Việc dùng tín hiệu giống với nhiễu làm cho tín hiệu khó phát hiện, khó giải điều chế tín hiệu gốc Giao thức phân chia ngẫu nhiên (Random Assignment Protocols): Giao thức phân chia ngẫu nhiên không thực điều khiển để xác định node truy cập Giao thức truy xuất ngẫu nhiên ban đầu phát triển cho vô tuyến đường dài thông tin vệ tinh ALOHA giao thức thuộc dạng này, gọi pure ALOHA Từ ALOHA phát triển thành nhiều giao thức khác CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA… 2.3 Phân loại mạng cảm biến 2.3.1 Category WSN (C1WSN) Hệ thống lưới kết nối đa đường node qua kênh truyền vô tuyến sử dụng giao thức định tuyến động, node tìm đường tơt đến đích - Vai trò node trạm lặp với khoảng cách lớn - Xử lý liệu node chuyển tiếp 23 2.3.2 Category WSN (C2WSN) Mơ hình điểm - điểm hay đa điểm - điểm, chủ yếu liên kết đơn node (single hop) Dùng giao thức định tuyến tĩnh Một node không cung cấp thông tin cho node khác Node chuyển tiếp khơng có khả xử lý liệu cho node khác Khoảng cách vài trăm mét 24 CHƯƠNG 3: CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ MẠNG CẢM BIẾN KHƠNG DÂY 3.1 Giám sát điều khiển cơng nghiệp Một nhà máy cơng nghiệp, có quy mơ rộng điển hình có phịng điều khiển tương đối nhỏ, xung quanh có thiết máy móc tương đối lớn Phịng điều khiển có đồng hồ báo máy hiển thị để mô tả trạng thái thiết bị (trạng thái van, trạng thái thiết bị, nhiệt độ áp suất nguyên liệu lưu trữ, v.v…), đầu vào thiết bị để điều khiển truyền động máy móc (các van, bếp lò, v.v…) mà tác động đến trạng thái theo dõi máy móc Các cảm biến mơ tả trạng thái máy móc, kết hiển thị chúng nằm phòng điều khiển, thiết bị đầu vào điều khiển, truyền động máy tất tương đối rẻ so sánh với chi phí đường dây bọc kim loại mà sử dụng để truyền thông chúng Tiết kiệm chi phí đáng kể hồn tất phương tiện khơng dây rẻ có sẵn để cung cấp kiểu truyền thơng Bởi thơng tin truyền thơng thơng tin trạng thái, thường thay đổi chậm Vì vậy, chế độ vận hành bình thường, thơng lượng liệu u cầu mạng tương đối chậm, độ tin cậy yêu cầu mạng lại cao Mạng cảm biến không dây nhiều node, cung cấp nhiều đường dẫn định tuyến tin q trình truyền thơng multi-hop, nhận yêu cầu Một ví dụ điều khiển cơng nghiệp khơng dây q trình điều khiển bố trí ánh sáng quảng cáo Rất nhiều phí tổn q trình cài đặt bóng đèn nhà lớn liên quan đến việc điều khiển bóng đèn – nơi mà chuyển mạch có dây, với bóng đèn bật tắt nhau, điều khiển bóng đèn, v.v… Một hệ thống khơng dây có tính mềm dẻo tận dụng điều khiển handheld lập trình để điều khiển số lượng bóng đèn theo nhiều cách khác nhau, cung cấp mức độ an ninh yêu cầu phận lắp đặt quảng cáo Thêm ví dụ việc sử dụng mạng cảm biến không dây ứng dụng an tồn cơng nghiệp Các mạng cảm biến khơng dây tận dụng cảm biến để phát diện chất độc hại vật liệu nguy hiểm, cung cấp trình phát nhận dạng sớm khe hở phát tràn tác nhân hoá học sinh học trước thiệt hại nghiêm trọng có xảy (và trước chất vượt vùng kiểm sốt) Bởi mạng khơng dây sử dụng thuật tốn định tuyến phân tán, có nhiều đường định tuyến, tự phục hồi tự trì, chúng thêm bớt thiết bị cảm biến mà 25 không ảnh hưởng tới hoạt động máy công nghiệp, cung cấp thông tin trạng thái máy điều kiện khó Q trình giám sát điều khiển cấu quay chuyển động lĩnh vực khác phù hợp với mạng cảm biến không dây Trong ứng dụng vậy, cảm biến có dây truyền động thường không thực được, điều quan trọng để giám sát nhiệt độ, dao động, dịng bơi trơn, v.v… thành phần quay máy để tối ưu hoá thời gian chu kỳ bảo trì, máy phải giữ off-line Để làm điều này, quan trọng hệ thống cảm biến khơng dây có khả thực cho khoảng thời gian trọn vẹn chu kỳ bảo trì, khơng thủ tiêu mục đích cảm biến Điều này, chuyển động quay, yêu cầu sử dụng mạng cảm biến với yêu cầu lượng thấp Các mạng cảm biến sử dụng riêng biệt trình dự báo lỗi thành phần thiết bị bay, nơi mà phân tán sử dụng cho cải tiến riêng biệt 3.2 Tự động hố gia đình điện dân dụng Gia đình khơng gian ứng dụng lớn cho mạng cảm biến không dây Nhiều ứng dụng công nghiệp vừa mô tả mục 3.1 có mối liên hệ tương tự gia đình Ví dụ hệ thống HVAC trang bị với ổn nhiệt chống rung không dây bảo vệ phịng ánh nắng mặt trời nhà - hiệu nhà trang bị ổn nhiệt đơn có dây Với ứng dụng khác lĩnh vực mạng cảm biến khơng dây kiểm sốt nóng, thơng điều kiện khơng khí (HVAC) nhà Các hệ thống HVAC cổ điển điều khiển số lượng nhỏ máy ổn nhiệt ổn ẩm Số lượng máy ổn nhiệt ổn ẩm bị giới hạn, nhiên, chi phí kết hợp với kết nối hữu tuyến đến vị trí đặt hệ thống HVAC Thêm nữa, điều khiển khơng khí chống rung mà điều khiển trực tiếp môi trường phạm vi phịng có dây; với lý này, số lượng chúng bị giới hạn Tuy nhiên, thân nhiệt phát sinh người nhà thay đổi tương đối Những thay đổi hàng ngày, hàng tuần, theo mùa xảy Những thay đổi kết hợp với trình phân tán người nhà suốt ngày, suốt tuần, suốt mùa, suốt năm; thay đổi quan trọng ảnh hưởng đến thân nhiệt nhà khoảng khơng đ ng Ví dụ, tổ chức cải tổ lại sửa chữa lại, không gian sử dụng trước cho cho văn phịng sử dụng lò phát sinh nhiệt thiết bị chế tạo Những thay đổi đến nhà thân chúng quan tâm: phần kết cấu bên tường chèn vào, chuyển di rời đi; cửa sổ, chắn, mái hiên thêm vào rời đi, v.v… Vì tất 26 biến đổi mà gần khơng có làm việc văn phịng tồ nhà chứng nhận chúng, nên cải tiến yêu cầu Nguyên nhân chức HVAC không tốt làm hệ thống điều khiển thiếu thơng tin xác mơi trường tồ nhà để trì mơi trường thoải mái cho người Bởi chúng khơng u cầu phí tổn cảm biến kích thích có dây, mạng cảm biến khơng dây, tận dụng để gia tăng nhanh chóng thơng tin giá trị mơi trường tồ nhà đến hệ thống điều khiển HVAC, giảm nhanh chóng khả tạo thành đáp ứng lại Bộ ổn nhiệt ổn ẩm khơng dây đặt vài vị trí phịng để cung cấp chi tiết thông tin đến điều khiển hệ thống Tương tự, giảm rung vòng giảm dung âm lượng khơng dây sử dụng để tạo lượng lớn để tinh chỉnh đáp ứng hệ thống HVAC đến nhiều trạm Khi người phạm vi văn phòng chuyển đến phòng hội nghị để meeting, ví dụ, hệ thống đáp ứng việc đóng chống rung âm lượng phạm vi văn phòng, mở chống rung âm lượng phòng hội nghị Khi người rời khỏi nhà, hệ thống HVAC hướng dẫn chống rung vịng để đáp ứng thay đổi toàn thân nhiệt nhà Khi người trở lại lái xe mưa gió, ổn ẩm áo mưa phát độ ẩm áo mưa Hệ thống HVAC sau đặt đặc biệt nơi khô ráo, không tác động đến người sở hữu phịng Hệ thống HVAC khơng dây giải thích vấn đề lớn kỹ sư HVAC: Cân nhiệt ấm tình trạng khơng khí Với trường hợp mà ngu n nhiệt phân tán không khắp tồ nhà Ví dụ ngơi nhà, nhà bếp có khuynh hướng ấm hơn, nhiệt độ bếp nấu ăn, phịng ngủ có khuynh hướng lạnh Vào mùa đơng, khơng khí ấm u cầu gửi đến phịng ngủ, nơi mà khơng khí lạnh hơn, nguồn nóng thấp u cầu gửi đến nhà bếp, nơi khơng khí ấm Trong mùa hè, nhiên, ngược lại – khơng khí lạnh yêu cầu gửi đến nhà bếp, nơi mà khơng khí ấm hơn, khơng khí lạnh u cầu gửi đến phịng ngủ, nơi mà khơng khí lạnh Sự khác biệt trình phân tán khơng khí nhiệt ấm tình trạng khơng khí vấn đề khó đắt tiền để giải hệ thống điều khiển hữu tuyến, chống rung âm lượng đến phòng nhà phải điều khiển độc lập Thường, chống rung đặt vị trí đơn, cố định, ngồi vùng lạnh liên tục ấm liên tục Với cảm biến truyền động không dây hệ thống HVAC, nhiên, vấn đề trở nên tầm thường; (nhiều) chống rung phịng điều khiển (nhiều) cảm biến phịng, đặt cân hệ thống hồn chỉnh thời điểm năm 27 Một hệ thống HVAC có ưu điểm khác Q trình giám sát kín hệ thống cho phép vấn đề nhận sửa chữa trước phiền toái xảy Để bổ sung đến cảm biến vùng cư trú cảm biến khơng dây đặt hệ thống thay đổi nhiệt) không phụ thuộc vào tổ bảo trì để tạo phép đo tay khe hở Thêm cảm biến đặt tầng thượng cầu trượt bể bơi mà chứa đựng ống dẫn; nhiệt độ bất thường vùng lỗ rị tai hại luồng khơng khí nóng lạnh Vì ngun nhân này, tồn chi phí HVAC ngơi nhà giảm, thoải mái người sử dụng gia tăng cảm biến truyền động tận dụng Một ứng dụng điều khiển chung từ xa, PDA loại thiết bị khơng điều khiển TV, Máy nghe DVD, dàn âm thiết bị điện tử gia đình khác với bóng đèn, cánh cửa, ổ khố trang bị với kết nối mạng cảm biến không dây Với điều khiển chung từ xa, điều khiển ngơi nhà từ tiện ích ghế Tuy nhiên, khả hấp dẫn đến từ kết hợp nhiều dịch vụ, giống cánh cửa tự động đóng TV bật, tự động ngưng hệ thống giải trí gia đình nhận máy điện thoại chng cửa kêu Với cân máy tính cá nhân hai kết nối với thông qua mạng cảm biến không dây, sức nặng vật tự động ghi lại khơng cần yêu cầu can thiệp tay Một mục đích lớn mạng cảm biến không dây gia đình mong chờ thiết bị ngoại vi máy tính cá nhân, giống keyboard mice không dây Các ứng dụng đem lại ưu điểm giá thấp mức tiêu thụ ngu n thấp điều kiện thiết yếu mạng cảm biến không dây Ứng dụng khác gia đình dụng cụ thông tin dựa cảm biến (sensor-based) mà tác động làm việc cộng sinh rõ rệt để thoả mãn chủ nhà Các mạng mở rộng dụng cụ thông tin đề xuất Norman Các đồ chơi miêu tả thị trường lớn khác mạng cảm biến không dây Danh sách đồ chơi thêm cho phép nhờ mạng cảm biến không dây bị giới hạn sức tưởng tượng người, phạm vi từ xe tàu thuyền điều khiển vô tuyến thông thường đến trị chơi máy tính tận dụng joystick điều khiển không dây Một phạm vi hấp dẫn đặc biệt máy tính cá nhân – trò chơi nâng cao, tận dụng sức mạnh tính tốn máy tính gần để nâng cao chất lượng thân trị chơi Ví dụ, nhận dạng tổng hợp giọng nói thực vị trí microphone speaker trò chơi, với biến đổi analog-to- digital digital-to-analog phù hợp, tận dụng kết nối khơng dây đến máy tính, thực chức nhận 28 dạng tổng hợp Nhờ thay mạch điện nhận dạng tổng hợp đến bị giới hạn với giá tương đối đắt, việc sử dụng sức mạnh tính tốn (mạnh nhiều) máy tính, chi phí trị chơi giảm đáng kể, cải tiến nhanh chóng khả thực thi trị chơi Nó đưa độ phức tạp trị chơi mà thực tế khơng bổ sung kỹ thuật khác Ứng dụng gia đình lớn khác mở rộng đặc điểm RKE (Remote Keyless Entry) tìm thấy nhiều ô tô Với mạng cảm biến không dây, ổ khố khơng dây, cảm biến cửa vào cửa sổ, điều khiển bóng đèn khơng dây, chủ nhà có thiết bị tương tự key-fob với node bấm Khi bấm node, thiết bị khoá tất cửa vào cửa sổ nhà, tắt hầu hết bóng đèn nhà (trừ vài bóng đèn ngủ), bật bóng đèn an tồn ngồi nhà, thiết lập hệ thống HVAC đến chế độ ngủ Người sử dụng nhận tiếng beep đáp thể tất thực thành cơng, nghỉ ngơi hồn tồn, ngơi nhà an tồn Khi cánh cửa hỏng mở, vấn đề t n tại, hình hiển thị thiết bị thị nơi bị hỏng Mạng có chí tận dụng hệ thống an ninh gia đình đầy đủ để phát cửa sổ bị gãy chỗ hỏng khác Bên ngồi ngơi nhà, khả location-aware mạng cảm biến không dây phù hợp với tập khác hoạt động consumer-related, bao gồm du lịch mua sắm Trong ứng dụng này, q trình định vị sử dụng để cung cấp thông tin context-specific đến người tiêu dùng Trong trường hợp người hướng dẫn viên du lịch, người sử dụng cung cấp thông tin liên quan đến quang cảnh tại, trường hợp nhân viên bán bán hàng, người sử dụng cung cấp thông tin liên quan đến sản phẩm trước mặt bao g m khoản mua bán khấu hao đặc biệt trợ giúp 3.3 Mạng cảm biến quân Các mạng cảm biến không dây phần thiếu ứng dụng quân ngày với hệ thống mệnh lệnh, điều khiển, thu thập tin tức tình báo truyền thơng, tính tốn, theo dõi kẻ tình nghi, trinh sát tìm mục tiêu Các đặc tính triển khai nhanh chóng, tự tổ chức khả chịu đựng lỗi mạng cảm biến cho thấy công nghệ đầy triển vọng lĩnh vực quân Vì mạng cảm biến dựa sở triển khai dày đặc với node giá rẻ dùng lần, việc bị địch phá huỷ số node không ảnh hưởng tới hoạt động chung cảm biến truyền thống nên chúng tiếp cận chiến trường tốt Một số ứng dụng mạng cảm biến là: kiểm tra lực lượng, trang bị, đạn dược, giám sát chiến trường, trinh sát vùng lực lượng địch, tìm 29 mục tiêu, đánh giá thiệt hại trận đánh, trinh sát phát vũ khí hóa học - sinh học - hạt nhân (NCB) - Kiểm tra lực lượng, trang bị, đạn dược: Các lãnh đạo huy kiểm tra thường xun tình trạng qn đội, điều kiện khả sẵn sàng chiến đấu trang bị, đạn dược chiến trường việc sử dụng mạng cảm biến Mỗi người lýnh, xe cộ, trang bị gắn cảm biến để thông báo trạng thái Các thông báo tập hợp node thu liệu (Sink node) gửi tới người huy Các số liệu hướng tới cấp cao phân cấp huy với số liệu từ đơn vị khác cấp - Theo dõi chiến trường: Tại vùng quan trọng, tuyến tiếp cận, đường eo biển, mạng cảm biến triển khai nhanh chóng để theo dõi hoạt động đối phương cách rõ ràng, bí mật Khi đ cơng tác chuẩn bị, mạng cảm biến triển khai lúc để theo dõi đối phương - Trinh sát vùng lực lượng đối phương: Khi mạng cảm biến triển khai vùng chiến lược, thơng tin tình báo có giá trị, chi tiết kịp thời thu thập vài phút trước bị đối phương ngăn chặn - Tìm mục tiêu: Các mạng cảm biến kết hợp chặt chẽ với hệ thống hướng đạo quân trang thông minh - Đánh giá thiệt hại trận đánh: Ngay trước sau cơng, mạng cảm biến triển khai vùng mục tiêu để tập hợp số liệu đánh giá thiệt hại trận đánh - Trinh sát phát vũ khí hóa học, sinh học, hạt nhân: Trong chiến tranh sinh học hóa học, việc phát xác kịp thời tác nhân điều quan trọng Các mạng cảm biến triển khai vùng chiếm đóng sử dụng hệ thống cảnh báo vũ khí sinh hóa cung cấp cho quân đội thông tin tác nhân gây nguy hiểm, thương vong Các mạng cảm biến dùng để giám sát chi tiết sau cơng sinh, hóa hạt nhân phát Người ta có trinh sát vũ khí hạt nhân mà khơng phải đưa đội trinh sát vào vùng xạ nguy hiểm 3.4 Cảm biến y tế giám sát sức khoẻ Một số ứng dụng y tế mạng cảm biến cung cấp khả giao tiếp cho người khuyết tật; kiểm tra tình trạng bệnh nhân; chẩn đoán; quản lý dược phẩm bệnh viện; kiểm tra di chuyển chế sinh học bên trùng lồi 30 sinh vật nhỏ khác; kiểm tra từ xa số liệu sinh lý người; giám sát, kiểm tra bác sĩ bệnh nhân bên bệnh viện - Kiểm tra từ xa số liệu sinh lý người: Các số liệu sinh lý thu thập mạng cảm biến lưu trữ thời gian dài sử dụng để khảo sát y học Mạng cảm biến sử dụng để kiểm tra phát tình trạng người cao tuổi đột quỵ Các node cảm biến nhỏ cho phép đối tượng di chuyển tự phạm vi rộng bác sĩ phát triệu chứng định nghĩa trước cách dễ dàng Các mạng cảm biến tạo thuận lợi cho bệnh nhân so với việc đến trung tâm điều trị Một nhóm có tên “Health Smart Home tổ chức khoa y học Grenoble – France để đánh giá, cơng nhận tính khả thi hệ thống - Giám sát kiểm tra bác sĩ bệnh nhân bên bệnh viện: Mỗi bệnh nhân có node cảm biến nhỏ nhẹ gắn với họ Mỗi node cảm biến có nhiệm vụ riêng Ví dụ, node theo dõi nhịp tim, node khác theo dõi huyết áp Các bác sĩ mang theo node cảm biến để bác sĩ khác biết vị trí họ bệnh viện - Quản lý dược phẩm bệnh viện: Các bệnh nhân gắn node cảm biến nhận biết dị ứng thuốc dược phẩm cần thiết Như vậy, giảm tối đa sai sót việc kê đơn thuốc sử dụng thuốc bệnh nhân 3.5 Cảm biến môi trƣờng nông nghiệp thông minh Một số ứng dụng môi trường mạng cảm biến bao gồm theo dõi di chuyển lồi chim, lồi thú nhỏ, trùng; kiểm tra điều kiện môi trường ảnh hưởng tới mùa màng vật ni; tình trạng nước tưới; cơng cụ vĩ mô cho việc giám sát mặt đất phạm vi rộng thám hiểm hành tinh; phát hóa học, sinh học; tính tốn nơng nghiệp; kiểm tra mơi trường khơng khí,đất trồng, biển; phát cháy rừng; nghiên cứu khí tượng địa lý; phát lũ lụt; vẽ đồ sinh học phức tạp môi trường nghiên cứu ô nhiễm môi trường - Phát cháy rừng: Vì node cảm biến triển khai dày đặc, tự vị trí cần thiết nên chúng cung cấp tin tức xác nguồn gốc phát lửa trước chúng phát tán rộng khơng kiểm sốt Hàng nghìn node cảm biến triển khai tích hợp nhờ hệ thống quang tần số vơ tuyến Ngồi ra, node cảm biến cịn trang bị phương pháp thu lượng, ví dụ dùng pin mặt trời, để cảm biến tự 31 trì nhiều tháng chí nhiều năm Các node cảm biến cộng tác với node khác để phân tán cảm biến chống lại trở ngại cành cây, khối đá làm cản trở tầm nhìn cảm biến - Vẽ đồ sinh học phức tạp môi trường: Việc lập đồ sinh học môi trường đòi hỏi phải tiếp cận cách tinh vi để kết hợp thông tin qua trục không gian thời gian Các tiến kỹ thuật lĩnh vực cảm biến từ xa thu thập liệu tự động cho phép độ phân giải không gian, quang phổ thời gian cao đơn vị diện tích Dựa vào cơng nghệ nay, node cảm biến kết nối Internet, điều cho phép người sử dụng từ xa điều khiển, kiểm tra theo dõi thành phần sinh học môi trường Mặc dù hệ thống cảm biến vệ tinh máy bay hữu ích cho việc theo dõi tính đa dạng sinh học vĩ mô chúng không đủ tinh vi để tiếp cận thành phần sinh học có kích cỡ nhỏ Do cần thiết phải sử dụng mạng cảm biến để theo dõi chi tiết thành phần sinh học cách đầy đủ - Phát lũ lụt: ví dụ ứng dụng phát lũ lụt hệ thống ALERT triển khai Mỹ Nhiều kiểu cảm biến triển khai hệ thống ALERT cảm biến lượng mưa, mức nước thời tiết Các cảm biến cung cấp thông tin cho hệ thống sở liệu trung tâm Các liệu tính tốn, phân tích để đưa dự báo tình hình nguy lũ lụt - Trong nơng nghiệp: Một ví dụ việc sử dụng mạng cảm biến không dây nông nghiệp đo đạc lượng mưa Các trang trại trồng trọt trang trại chăn ni lớn vượt q vài dặm vng, chúng nhận lượng mưa rời rạc có vài vị trí trang trại Tưới nước đắt, quan trọng biết cánh đồng nhận mưa, mục đích việc tưới nước bị bỏ qua, có cánh đ ng khơng có phải tưới Một ứng dụng ý tưởng cho mạng cảm biến không dây Số lượng liệu gửi qua mạng chậm (chậm bit – “yes no” - với đáp ứng truy vấn “Hơm trời có mưa hay khơng”) trễ tin theo trình tự vài phút Bây giờ, giá thấp, mức tiêu thụ nguồn phải đủ thấp cho mạng nguyên khối đến cuối mùa sinh trưởng Mạng cảm biến không dây khả nhiều phép đo lường độ ẩm đất, nhiên, mạng thích hợp với số lượng loại near-infinite cảm biến hoá học sinh học Dữ liệu cung cấp mạng khả để cung cấp, người 32 nơng dân với nhìn sinh động độ ẩm đất; nhiệt độ; cần cho thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, phân bón; ánh nắng nhận được; nhiều số khác Kiểu ứng dụng vấn đề quan trọng đặc biệt vườn nho, nơi mà thay đổi môi trường nhạy cảm ảnh hưởng lớn đến giá trị vụ mùa làm xử lý Các tính định nhiều mạng cảm biến không dây sử dụng hệ thống điều khiển tiên tiến phép khả tự thiết bị nông trại Các ứng dụng mạng cảm biến không dây sử dụng trang trại chăn ni Người chăn ni sử dụng mạng cảm biến q trình định vị trí động vật trang trại với cảm biến gắn theo động vật, xác định yêu cầu cho phương pháp điều trị để phòng chống động vật ký sinh Người chăn nuôi gia súc sử dụng cảm biến khơng dây để định bắt đầu mạnh mẽ trình động hớn đàn, xử lý tay labor-intensive sử dụng Người chăn nuôi lợn gà có đàn chu ng ni mát, thống khí Mạng cảm biến khơng dây sử dụng cho việc giám sát nhiệt độ khắp chu ng ni, giữ cho an tồn cho đàn Thời gian 24h, khoảng chừng 5-10 phút suốt thời gian buổi tối sáng sớm cần thiết để có thời gian trở rời tổ Nhiều sự khác biệt môi trường chung hang điều kiện giao diện suốt mùa sinh sản mở rộng nắm bắt việc ghi lại 2-4h, có khác biệt vị trí phổ biến khơng phổ biến từ mẫu liên tục, đặc biệt đầu mùa sinh sản Thật ngờ tham số ghi lại cảm biến khơng dây định đàn chim hải âu chọn vị trí tổ đặc biệt Tuy nhiên, nhờ tạo nhiều phép đo mơ hình dự báo trước có khả thay đổi triển khai Các mơ hình có tương quan với điều kiện lồi chim biển 33 KẾT LUẬN Cơng nghệ IoT nói chung mạng cảm biến khơng dây nói riêng hứa hẹn tạo ứng dụng đầy tiềm năng, áp dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, mà cơng nghệ khác cịn nhiều hạn chế Tuy nhiên để triển khai mạng người thiết kế hệ thống yêu cầu phải nắm bắt nhân tố tác động đến mạng, nhược điểm mạng cần phải khắc phục Tức là, người thiết kế cần phải quan tâm đến tham số mạng, ví dụ tập chất lượng dịch vụ QoS Nhờ trình mơ người thiết kế hệ thống đánh giá chất lượng dịch vụ mạng cung cấp, để từ thiết kế hệ thống theo cách tối ưu 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO file:///C:/Users/ASUS%20VIVOBOOK/Downloads/TDL&MMT_K20_Trinh %20Minh%20Phuong_Luan%20van_full.pdf https://text.123docz.net/document/640011-cac-ung-dung-cua-mangcam-bien-khong-day.htm https://toc.123docz.net/document/2468004-cau-truc-cua-wsn-1-nodecam-bien.htm 35 ... THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN CƠ SỞ TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ IoT (INTERNET OF THINGS) Giảng viên hướng dẫn: ThS.VƯƠNG XUÂN CHÍ Sinh viên thực hiện: PHẠM HỒ TRÀ MI MSSV: 2000004827... định hướng dẫn thầy ThS Vương Xuân Chí, chúng em định chọn đề tài ? ?Tìm Hiểu Công Nghệ IoT (Internet of Things)? ?? Trên sở tìm hiểu IoT nói chung mạng cảm biến nói riêng, cịn thực tất khả truyền tải,... LUẬN/ĐỒ ÁN Môn thi: Đồ án sở Khoa Học Dữ Liệu Lớp học phần: 20DTH2A Nhóm sinh viên thực : 1.Phạm Hồ Trà Mi Tham gia đóng góp: 2.Nguyễn Thị Phương Diễm Tham gia đóng góp: Ngày thi: Phịng thi: Đề