kl le thi thanh thao 2015 621 38

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tìm hiểu thực đề tài “Mơ hình nhận biết thơng số môi trường sử dụng Fuzzy Logic mạng cảm biến không dây” em nhận nhiều giúp đỡ bảo tận tình kiến thức chuyên môn kỹ Trước hết, em xin cảm ơn tới thầy hướng dẫn luận văn em Tiến sĩ Trần Thanh Phương Người định hướng, hỗ trợ giúp đỡ em trình làm luận văn Em xin chân thành cám ơn Thầy, Cô môn Viễn Thông nói riêng Thầy, Cơ Bộ Mơn khác trường Đại Học Tơn Đức Thắng nhiệt tình truyền đạt cho em kiến thức, hành trang vô quý báu suốt trình học tập rèn luyện trường Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình bạn bè ln bên, cổ vũ động viên em lúc khó khăn để vượt qua hoàn thành tốt luận văn Mặc dù em cố gắng thực đề tài chắn đề tài không tránh khỏi thiếu sót thời gian kiến thức có hạn, kính mong đóng góp bảo, góp ý Thầy, Cơ bạn Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2015 Sinh viên thực Lê Thị Thanh Thảo CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học Tiến Sĩ Trần Thanh Phương Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tơn Đức Thắng khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2015 Tác giả (ký tên ghi rõ họ tên) MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ I DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU III DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IV LỜI MỞ ĐẦU V CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1.1 Khái niệm mạng cảm biến không dây 1.2 Đặc điểm mạng cảm biến không dây 1.2.1 Kích thƣớc vật lý nhỏ gọn 1.2.2 Hoạt động đồng thời với độ tập trung cao 1.2.3 Khả liên kết vật lý phân cấp điều khiển hạn chế 1.2.4 Tính đa dạng thiết kế sử dụng 1.2.5 Hoạt động tin cậy 1.2.6 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây 1.3 Những khó khăn việc phát triển mạng WSN 1.3.1 Giới hạn lƣợng 1.3.2 Giới hạn phần cứng 1.3.3 Giới hạn giải thông 1.3.4 Ảnh hƣởng nhiễu bên 1.4 Các ứng dụng mạng cảm biến không dây 1.5 Cấu trúc mạng cảm biến 1.5.1 Cấu trúc node mạng WSN 1.5.2 Cấu trúc mạng cảm biến CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ 6LOWPAN 10 2.1 Khái niệm 6LoWPAN 10 2.2 Đặc điểm 6LoWPAN 10 2.3 Chuyển phát nén Datagram IPv6 12 2.3.1 Chuyển phát Datagram IPv6 12 2.3.2 Nén Datagram IPv6 14 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LOGIC MỜ 16 3.1 Giới thiệu 16 3.2 Định nghĩa tập mờ 17 3.3 Các khái niệm liên quan phép toán tập mờ 17 3.4 Biến ngôn ngữ 19 3.5 Giải mờ 21 3.6 Mơ hình mờ Tagaki-Sugeno 22 CHƢƠNG MƠ HÌNH NHẬN BIẾT CÁC THƠNG SỐ CỦA MƠI TRƢỜNG 24 4.1 Mơ hình nhận biết 24 4.2 Nhận biết thông số sử dụng Logic mờ 24 4.3 Điều khiển thơng số (nhiệt độ, độ ẩm) phịng Server 25 CHƢƠNG THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ32 5.1 Hệ điều hành phần mềm mô 32 5.2 Thực mô 33 5.2.1 Cách thức mô 33 5.2.2 Cấu trúc chƣơng trình cho node sensor 36 5.2.3 Kết mô đầu vào 38 5.2.4 Kết mô hai đầu vào 45 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 52 6.1 Kết luận 52 6.2 Hƣớng phát triển 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Trang i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Giao thức ngăn xếp mạng cảm biến khơng dây Hình 1-2 Một số ứng dụng WSN lĩnh vực khác Hình 1-3 Các thành phần cấu trúc node cảm biến Hình 1-4 Sơ đồ cấu trúc mạng cảm biến Hình 2-1 Kiến trúc giao thức mạng TCP/IP 6LoWPAN 11 Hình 2-2 Header dạng ngăn xếp 6LoWPAN 12 Hình 2-3 Chuyển tiếp lớp lớp 13 Hình 2-4 Nén Header IPv6 14 Hình 2-5 Nén Header UDP 15 Hình 3-1 Các hàm thuộc logic mờ 18 Hình 3-2 Mơ tả hàm thuộc biến nhiệt độ 19 Hình 3-3 Các hàm thuộc BIG, SMALL, MEDIUM 23 Hình 4-1 Hệ thống nhận biết thông số logic mờ 25 Hình 4-2 Đồ thị biểu diễn giá trị nhiệt độ 26 Hình 4-3 Bảng quy tắc mờ đƣợc tính tốn dựa suy luận mờ 28 Hình 4-4 Mặt surface hệ logic mờ 28 Hình 4-5 Hàm thuộc biến ngơn ngữ độ ẩm 29 Hình 4-6 Bảng quy tắc mờ đƣợc tính tốn dựa suy luận mờ 31 Hình 4-7 Mặt surface hệ logic mờ 31 Hình 5-1 Cửa sổ mơ chƣơng trình 33 Hình 5-2 Sơ đồ node cảm biến định tuyến đƣờng 34 Hình 5-3 Giao diện thay đổi nhiệt độ contiki 34 Hình 5-4 Giao diện thay đổi độ ẩm contiki 35 Hình 5-5 Giao diện sensor data collect contiki 35 Hình 5-6 Cấu trúc chƣơng trình nhận biết thơng số logic mờ 36 Hình 5-7 Cấu trúc chƣơng trình nhận biết lỗi đƣờng truyền 36 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang ii Hình 5-8 Cấu trúc chƣơng trình node sink giám sát liệu 37 Hình 5-9 Dữ liệu output node sink 38 Hình 5-10 Bảng tin node sensor gửi nhiệt độ 100C 39 Hình 5-11 Bảng tin node sensor gửi nhiệt độ 150C 39 Hình 5-12 Bảng tin node sensor gửi nhiệt độ 200C 39 Hình 5-13 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp khác 40 Hình 5-14 Node sink gửi broadcast cho node lại Node 41 sensor thơng báo khơng gửi gói tin Hình 5-15 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp bị kết nối 42 Hình 5-16 Sơ đồ mơ node 43 Hình 5-17 Cơng suất tiêu thụ cơng suất trung bình 45 Hình 5-18 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp thứ 46 Hình 5-19 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp thứ hai 47 Hình 5-20 Bảng thơng báo node sink gửi broadcast tới node cịn 48 lại Hình 5-21 Lƣu lƣợng gói tin ứng với ngữ cảnh bị kết nối mạng 48 Hình 5-22 Cơng suất tiêu thụ cơng suất trung bình 51 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4-1 Các quy tắc nhận biết thay đổi nhiệt độ 27 Bảng 4-2 Các quy tắc nhận biết thay đổi nhiệt độ độ ẩm 30 Bảng 5-1 Lƣu lƣợng node cảm biến tất trƣờng 42 hợp Bảng 5-2 Công suất sensor thứ 200C 44 Bảng 5-3 Công suất sensor thứ hai 150C 44 Bảng 5-4 Công suất sensor thứ ba 100C 44 Bảng 5-5 Công suất trung bình sensor ba 44 Bảng 5-6 Lƣu lƣợng node cảm biến tất trƣờng 49 hợp Bảng 5-7 Công suất sensor đầu nhiệt độ 200C 50 độ ẩm 50% Bảng 5-8 Công suất sensor thứ hai nhiệt độ 150C 50 độ ẩm 70% Bảng 5-9 Công suất sensor thứ ba nhiệt độ 100C 50 độ ẩm 30% Bảng 5-10 Cơng suất trung bình sensor ba SVTH: Lê Thị Thanh Thảo 50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Chữ đầy đủ 6LoWPAN Ipv6 for Low Power Wireless Personal Area Networks ADC Analog Digital Conveter IETF Internet Engineering Task Force IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IPv6 Internet Protocol Version IPv4 Internet Protocol Version MAC Medium Access Control MTU Maximum Transmission Unit RPL The Routing for Low power and Lossy Networks TCP Transmission Control Protocol UDP User Datagram Protocol WSN Wireless Sensor Network WPAN Wireless Person Area Network SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang v LỜI MỞ ĐẦU Wireless Sensor Networks hay mạng cảm biến không dây bao gồm nút cảm biến tự động phân bố không gian định để giám sát điều kiện vật chất hay môi trường, chẳng hạn nhiệt độ, âm thanh, rung động, áp lực, chuyển động, độ ẩm chất gây ô nhiễm gửi liệu đến vị trí giám sát Đây xu phát triển thời đại Với khả cảm nhận, cung cấp thông tin thực tế triển khai, mở rộng phạm vi dễ dàng nhờ triển khai mơ hình mạng truyền thơng khơng dây Để làm cho mạng cảm biến thơng minh hơn, nhận biết thông số nhiều trường hợp khác linh hoạt việc sử dụng Logic mờ giúp cải thiện tính xác việc định nhận biết thông số hệ thống có nhiều thơng tin mơ hồ Ngoài ra, nút cảm biến thường hỗ trợ pin nhỏ, lượng hạn chế thách thức lớn cho ứng dụng rộng rãi có phạm vi lớn Mục đích luận văn cung cấp nhìn tổng quát WSN, Logic mờ, sơ lược tiêu chuẩn giao tiếp 6LoWPAN mơ hình nhận biết thơng số có sử dụng logic mờ mạng cảm biến khơng dây Từ đó, rút kết luận, đánh giá định hướng phát triển tương lai Luận văn bao gồm chương đó: Chương 1: Giới thiệu tổng quan định nghĩa, đặc trưng cấu tạo nút cảm biến, hạn chế ứng dụng WSN Chương 2: Giới thiệu khái quát tiêu chuẩn giao tiếp 6LoWPAN, đặc điểm, nhiệm vụ mạng WSN Chương 3: Giới thiệu số khái niệm logic mờ, hệ mờ cuối đưa mơ hình Tagaki-Sugeno, mơ hình ứng dụng rộng rãi SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang vi nhiều lĩnh vực khác Chương 4: Đưa mô hình đo điều khiển nhiệt độ phịng Server dựa quy tắc, quy tắc thiết kế dựa logic mờ để làm node cảm biến thông minh phù hợp với tài ngun tính tốn, nhớ node Chương 5: Đánh giá chất lượng mơ hình dựa kết mơ hình đưa ra, từ định hướng phát triển mở rộng mơ hình nhận biết thông số WSN Chương 6: Kết luận hướng phát triển SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 40 lượng gói tin với node cảm biến bình thường Trường hợp nhiệt độ môi trường từ 140C tới 160C từ 220C tới 240C node cảm biến nhận báo hiệu: “Theo dõi” Khi liệu gửi phút lần giảm 1/3 số lượng gói tin so với node cảm biến bình thường Khi nhiệt độ mơi trường khoảng từ 14 đến 240C node cảm biến nhận báo hiệu “Bình thường” Node cảm biến gửi liệu 10 phút lần số lượng gói tin giảm 1/10 so với node cảm biến bình thường Traffic on Mote 350 35 Normal 250 25 200 20 150 15 100 10 50 0 Temperature (0C) 30 Fuzzy 18 134 251 377 491 620 737 852 973 1100 1215 1336 1460 1572 1698 1820 1937 2053 2177 2296 2420 2531 2651 2774 2899 Number of Packet 300 Time (s) Hình 5-13 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp khác  Kết hợp với trƣờng hợp khác Trong mô node sink phát kết nối mạng IP kết nối node cảm biến máy tính, node sink gửi broadcast cho tất SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 41 node lại, node cảm biến nhận biết thơng số khơng gửi mà lưu vào nhớ Điều giúp node cảm biến tiết kiệm lượng trình truyền tin Trong chương trình mơ ta giả sử click vào nút “Button” node sink lỗi xảy gửi broadcast cho node cảm biến cịn lại Hình 5-14 Node sink gửi broadcast cho node lại Node sensor thơng báo khơng gửi gói tin Trong mơ node cảm biến thiết kế với nhiệm vụ nhận broadcast không gửi liệu lưu nhớ (đường màu xanh lá) Node cấu hình nhận biết thơng số mà khơng kết hợp logic mờ (đường màu đỏ), node cấu hình bình thường (đường màu xanh dương) Thì sau gần mơ đó: SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 42 Traffic on Mote 350 50 45 300 40 Normal 35 Normal_gw_connection Fuzzy_gw_connection 200 30 Tempurature 25 150 20 15 100 Tempurater (0C) Number of Packet 250 10 50 Time 123 247 367 490 610 729 842 962 1085 1209 1326 1448 1565 1682 1808 1928 2042 2167 2285 2404 2524 2649 2763 2886 Hình 5-15 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp bị kết nối  Tồn lƣu lƣợng Để nhìn tổng qt số lượng gói tin gửi tồn mạng, ta tính tổng số gói tin gửi node cảm biến Bảng thống kê lưu lượng node trường hợp là: Bảng 5-1 Lƣu lƣợng node cảm biến tất trƣờng hợp Tổng cộng Node cảm Số gói tin sử dụng Số gói tin bình biến logic mờ thƣờng 132 300 % giảm 56% Ta thấy tổng số gói tin gửi tin node cảm biến toàn mạng SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 43 trường hợp nhận biết sử dụng logic mờ giảm 56% so với bình thường Hơn nữa, giảm lưu lượng node dẫn đến giảm lưu lượng chuyển tiếp node khác Do đó, định nghĩa ngữ cảnh ứng dụng, môi trường quan trọng ảnh hưởng nhiều đến hiệu mạng  Tiêu tốn lƣợng Trong phần đánh giá lượng ta đánh giá lượng node cảm biến nhận biết thông số sử dụng logic mờ so với node cảm biến bình thường trường hợp Để xác ta mơ mạng gồm node sink nhận liệu từ node cảm biến, node sử dụng nhận biết cịn node khơng Thời gian mô giờ, đầu nhiệt độ môi trường 200C, 150C 100C Hình 5-16 Sơ đồ mơ node  Trong đầu nhiệt độ môi trường 200C, ta có bảng thống kê cơng suất là: SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 44 Bảng 5-2 Công suất sensor thứ 200C Nhiệt CPU LPM Listen Transmit Power độ Power Power Power Power (mW) Fuzzy 20 0.353 0.153 0.381 0.008 0.886 Normal 20 0.355 0.153 0.475 0.2 1.183 Giờ  Mote Trong nhiệt độ mơi trường 150C, ta có bảng thống kê công suất là: Bảng 5-3 Công suất sensor thứ hai 150C Giờ Nhiệt CPU LPM Listen Transmit Power độ Power Power Power Power (mW) Fuzzy 15 0.347 0.153 0.392 0.025 0.917 Normal 15 0.355 0.153 0.475 0.2 1.183 Mote  Trong thứ nhiệt độ mơi trường 100C, ta có bảng thống kê công suất là: Bảng 5-4 Công suất sensor thứ ba 100C Giờ  Nhiệt CPU LPM Listen Transmit Power độ Power Power Power Power (mW) Fuzzy 10 0.372 0.152 0.426 0.088 1.038 Normal 10 0.355 0.153 0.475 0.2 1.183 Mote Công suất tiêu thụ trung bình ba là: Bảng 5-5 Cơng suất trung bình sensor ba Nhiệt CPU LPM Listen Transmit Power độ Power Power Power Power (mW) Fuzzy 0.357 0.1527 0.3997 0.0403 0.947 Normal 0.355 0.153 0.475 0.2 1.183 Giờ Mote Average Như vậy, công suất tiêu thụ trung bình ba node cảm biến có SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 45 sử dụng logic mờ là: 0.947mW nhỏ cơng suất tiêu tốn node bình thường là: 1.183mW Như lượng CPU có lớn xử lý logic mờ xét tổng thể điều kiện nhận biết bình thường thời gian sử dụng pin mote lâu node cảm biến bình thường Cịn trường hợp báo động cơng suất tiêu thụ node có logic mờ cao q trình xử lý phức tạp CƠNG SUẤT TIÊU THỤ TRUNG BÌNH 1.2 Average Power (mW) 0.8 0.6 0.4 0.2 Fuzzy Normal CPU Power Fuzzy Normal LPM Power Fuzzy Normal Listen Power Fuzzy Normal Aver-age Transmit Power Hình 5-17 Cơng suất tiêu thụ cơng suất trung bình 5.2.4 Kết mơ hai đầu vào  Giảm gói tin Trong phần mô này, cách thức mô giống trường hợp đầu vào khác ta thêm đầu vào độ ẩm khơng khí Cả đầu vào nhiệt độ với độ ẩm kết hợp với theo quy tắc nhận biết xây dựng phần 4.3 Các trường hợp nhiệt độ độ ẩm độ môi trường thay đổi là: SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 46  Trường hợp 1: Khi nhiệt độ giữ mức bình thường 200C, cịn độ ẩm khơng khí giảm dần từ 90% xuống 20% Lúc đó, biểu đồ thể số lượng gói tin là: Traffic on Mote 350 100 90 300 80 200 70 60 Normal 50 Fuzzy 150 Humidity 40 30 100 20 50 Humidity (%) Number of Packet 250 10 18 141 272 402 537 663 798 929 1060 1187 1316 1448 1572 1706 1836 1966 2098 2230 2360 2487 2619 2747 2871 3004 Time(s) Hình 5-18 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp thứ  Trường hợp 2: Khi độ ẩm khơng khí giữ mức bình thường 50%, cịn nhiệt độ tăng từ 100C đến 350C Lúc đó, biểu đồ thể số lượng gói tin hình 5-19: SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 47 Traffic on Mote 350 50 45 Normal 40 Fuzzy 250 35 Tempurature 30 200 25 150 20 15 100 Temperature (0C) Number of packet 300 10 50 Time 123 247 367 490 610 729 842 962 1085 1209 1326 1448 1565 1682 1808 1928 2042 2167 2285 2404 2524 2649 2763 2886 Hình 5-19 Lƣu lƣợng gói tin ứng với trƣờng hợp thứ hai Ta thấy số lượng gói tin thay đổi ứng với trường hợp mà node cảm biến nhận Khi nhiệt độ môi trường khoảng (160C tới 220C) độ ẩm từ (45% tới 55%) node cảm biến nhận báo hiệu bình thường Node cảm biến gửi liệu 10 phút lần số lượng gói tin giảm 1/10 so với node cảm biến bình thường Trường hợp nhiệt độ môi trường nằm khoảng ( 140C tới 160C) v ( 220C tới 240C) độ ẩm 55% node cảm biến nhận biết cần theo dõi gửi liệu phút lần, giảm 1/3 số lượng gói tin so với node cảm biến bình thường Khi nhiệt độ mơi trường nhỏ 140C lớn 240C độ ẩm 45% node cảm biến nhận biết nhiệt độ mức cảnh báo gửi tin cảnh báo SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 48 10 giây lần Số lượng gói tin lúc với node cảm biến bình thường  Kết hợp với trƣờng hợp khác Cách thức mô giống trường hợp đầu vào, ta giả sử click vào nút “ Button” node sink lỗi xảy gửi broadcast cho node cảm biến cịn lại Khi đó, bảng thơng báo output là: Hình 5-20 Bảng thông báo node sink gửi broadcast tới node lại Traffic on Mote 350 45 Normal Number of Packet Fuzzy 250 40 Normal_gw_connection 35 Fuzzy_gw_connection Tempurature 30 200 25 150 20 15 100 Tempurater(0C) 300 50 10 50 Time 123 247 367 490 610 729 842 962 1085 1209 1326 1448 1565 1682 1808 1928 2042 2167 2285 2404 2524 2649 2763 2886 Hình 5-21 Lƣu lƣợng gói tin ứng với ngữ cảnh bị kết nối mạng Trong mô này, node sink gửi broadcast cho node cịn lại SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 49 tùy vào thiết kế mơ hình mạng với nhiệm vụ node Ta có node nhận broadcast khơng gửi liệu, có node gửi bình thường Trên biểu đồ mơ tả lưu lượng gói tin ứng với trường hợp cụ thể trường hợp độ ẩm giảm dần nhiệt độ tăng dần (hình 5-21)  Tồn lƣu lƣợng Cũng giống trường hợp đầu vào nhiệt độ, ta tính tổng số gói tin gửi node cảm biến Bảng thống kê lưu lượng trường hợp là: Bảng 5-6 Lƣu lƣợng node cảm biến tất trƣờng hợp Trƣờng Node cảm Số gói tin sử dụng Số gói tin bình hợp biến logic mờ thƣờng 103 300 65.67% 241 300 19.67% Tổng cộng 344 600 42.67% % giảm Ta thấy tổng số gói tin gửi tin node cảm biến toàn mạng trường hợp nhận biết sử dụng logic mờ giảm trung bình 42% so với bình thường Hơn nữa, giảm lưu lượng node dẫn đến giảm lưu lượng chuyển tiếp node khác Do đó, định nghĩa ứng dụng, môi trường quan trọng ảnh hưởng nhiều đến hiệu mạng  Tiêu tốn lƣợng Trong phần đánh giá lượng ta đánh giá lượng node cảm biến nhận biết sử dụng logic mờ so với node cảm biến bình thường trường hợp Để xác ta mơ mạng gồm node sink nhận liệu từ node cảm biến, node sử dụng nhận biết cịn node khơng Thời gian mơ giờ, đầu nhiệt độ môi trường 200C độ ẩm 50%, nhiệt độ 150C độ ẩm 70% thứ nhiệt độ 100C độ ẩm 30%  Công suất tiêu thụ đầu nhiệt độ 200C độ ẩm 70% là: SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 50 Bảng 5-7 Công suất sensor đầu nhiệt độ 200C độ ẩm 50% Giờ Nhiệt Độ ẩm CPU LPM Listen Transmit Power độ (0C) (%) Power Power Power Power (mW) Fuzzy 20 50 0.400 0.150 0.408 0.086 1.075 Normal 20 50 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768 Mote  Công suất tiêu thụ trung bình thứ hai nhiệt độ 15 0C độ ẩm 50% là: Bảng 5-8 Công suất sensor thứ hai nhiệt độ 150C độ ẩm 70% Giờ Mote Nhiệt Độ ẩm CPU LPM Listen Transmit Power độ (0C) (%) Power Power Power Power (mW) Fuzzy 15 70 0.412 0.151 0.412 0.170 1.158 Normal 15 70 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768  Cơng suất tiêu thụ trung bình thứ ba nhiệt độ 100C độ ẩm 30% là: Bảng 5-9 Công suất sensor thứ ba nhiệt độ 100C độ ẩm 30% Giờ Mote  Nhiệt Độ ẩm CPU LPM Listen Transmit Power độ (0C) (%) Power Power Power Power (mW) Fuzzy 10 30 0.421 0.151 0.424 0.175 1.183 Normal 10 30 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768 Công suất tiêu thụ trung bình ba là: Bảng 5-10 Cơng suất trung bình sensor ba Giờ Mote Nhiệt Độ ẩm CPU LPM Listen Transmit Power độ (0C) (%) Power Power Power Power (mW) Aver Fuzzy 0.411 0.1507 0.415 0.144 1.139 -age Normal 0.410 0.151 0.455 0.752 1.768 Như vậy, cơng suất tiêu thụ trung bình node cảm biến nhận SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 51 biết có sử dụng logic mờ là: 1.139mW nhỏ công suất tiêu thụ node bình thường là: 1.768mW Như vậy, lượng CPU lớn phải xử lý logic mờ nên tổng thể điều kiện nhận biết bình thường thời gian sử dụng pin lâu node cảm biến bình thường Cịn trường hợp theo dõi báo động cơng suất tiêu thụ node có logic mờ cao trình xử lý phức tạp CƠNG SUẤT TIÊU THỤ TRUNG BÌNH 1.8 1.6 Average Power(mW) 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Fuzzy Normal Fuzzy Normal CPU Power LPM Power Fuzzy Normal Listen Power Fuzzy Normal Aver-age Transmit Power Hình 5-22 Cơng suất tiêu thụ cơng suất trung bình SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 52 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Đồ án tìm hiểu sâu vào hai điểm nhận biết thông số môi trường mạng cảm biến không dây ứng dụng logic mờ, kết hợp hai yếu tố để đưa mô hình mạng thơng minh hơn, tiết kiệm lượng Bên cạnh đồ án tìm hiểu sơ lược 6LoWPAN, chuẩn giao thức Internet dành cho mạng cảm biến không dây, hoạt động radio IEEE 802.15.4 áp dụng chuẩn IPv6 Các node cảm biến không nhận biết nhiệt độ môi trường, độ ẩm…mà hoạt động tương ứng với quy tắc mà người lập trình đặt linh hoạt, dễ sử dụng Do tương tác mà node cảm biến giảm số lượng gói tin truyền đi, từ hiệu suất truyền tin cải thiện đáng kể khơng gói tin trực tiếp mà giảm thiểu chuyển tiếp gói tin tồn mạng Ngồi ra, điều kiện bình thường việc giảm số lượng gói tin giảm lượng tiệu thụ tồn mạng Tuy nhiên hiệu suất phụ thuộc vào cách thiết kế nhận biết người dùng ứng với ứng dụng cụ thể So với đồ án tham khảo [10] đồ án phát triển thêm nhận biết nhiệt độ độ ẩm thay nhận biết nhiệt độ, qua ta thấy có nhiều liệu đầu vào biến ngơn ngữ nhiều độ nhận biết thông số tốt lại tăng số lượng quy tắc độ phức tạp tính tốn 6.2 Hƣớng phát triển Trong đồ án đưa mô hình cảnh báo nhiệt độ độ ẩm phòng Server đơn giản với đầu vào sensor, ngồi tìm hiểu xây dựng phức tạp với nhiều đầu vào cảm biến ánh sáng, đếm số người ra, vào phòng Server….và nhiều trường hợp khác để có mơ tính toán SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 53 đưa kết luận xác Phối hợp nút cảm biến Sensor với phận điều khiển thiết bị điều khiển mức máy lạnh để nhiệt độ trở lại bình thường chẳng hạn, xem xét tương lai để tăng cường tính hiệu mơ hình Xây dựng phương pháp cấu hình thay đổi thơng số nhận biết trường hợp note từ xa thông qua giao tiếp node hướng tích cực có khả ứng dụng cao Nghiên cứu để tối ưu hóa lượng truyền xử lý CPU node nhận biết có xử lý mờ cách hiệu nhất, tiêu tốn lượng nghiên cứu phương pháp chế tạo pin có thời gian sử dụng lâu, có khả tự sạc qua lượng mặt trời, lượng gió… SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Anh: [1] C.B Zach Shelby (2010), “6LoWPAN: The Wireless Embedded Internet”, Wiley [2] DavidE Culler, Jonathan Hui (2008), 6LoWPANTutorial ArchRock Magazine [3] JP Vasseu, N.Agarwal, J Hui, Z.Shelby, P.Bertrand, C.Chauvenet (2011), “RPL: The IP routing protocol designed for low”, InternetProtocol forSmartObjects(IPSO) Alliance - Cisco [4] L.Zadeh (April 1988) “FuzzyLogic”, Computer, pp.83-93, [5] HolgerKarl, Andreas Willig(2005), Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks, John Wiley& Sons [6] Timothy Ross (2004), Fuzzy logic with engineering applic [7] “Mathworks” [Online] Avaiable: http://www.mathworks.com/products/ matlab/ [8] “contiki-os.org”[Online] Avaiable: http://www.contikios.org/start.html #start-cooja Tài liệu Tiếng Việt: [9] Nguyễn Thị Phương Hà (2005), Giáo trình môn Lý thuyết điều khiển đại, Chương – Điều khiển mờ [10] Từ Lương Phan Nguyễn (2011), Mô hình nhận biết ngữ cảnh Logic mờ mạng cảm biến không dây – Kỹ thuật điện tử, Luận văn Thạc sỹ - Đại học Bách Khoa Tp.HCM SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ... Giới thi? ??u tổng quan định nghĩa, đặc trưng cấu tạo nút cảm biến, hạn chế ứng dụng WSN Chương 2: Giới thi? ??u khái quát tiêu chuẩn giao tiếp 6LoWPAN, đặc điểm, nhiệm vụ mạng WSN Chương 3: Giới thi? ??u... động xử lý phân tán, đồng thời kết hợp với loạt thi? ??t bị nhiều mức điều khiển liên hệ cấu trúc bus phức tạp 1.2.4 Tính đa dạng thi? ??t kế sử dụng Các thi? ??t bị cảm biến nối mạng có khuynh hướng dành... cảm biến rộng nên có nhiều kiểu thi? ??t bị vật lý khác Với thi? ??t bị riêng, điều quan trọng phải dễ dàng tập hợp phần mềm để có ứng dụng từ phần cứng Như vậy, loại thi? ??t bị cần điều chỉnh phần mềm