Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 40 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
40
Dung lượng
6,89 MB
Nội dung
MỤC LỤC !"#$%&"'( $)(*+,* - MỤC LỤC HÌNH VẼ !"#$%&"'( $)(*+,* . LỜI NÓI ĐẦU /0123456#76*089:;<2= %>/01?/01%%@6A8B/012 /017#CDE;6FG1HI016)JKJI2 IL!M/01I?ILNH@/016A8/01 2OB0!PIQ%73!P5!5CJR!>0LS5 /01IPDITUSV6IKWCXQIQPIYD %H!/01XEDIZI0146U4ILX?6)*?[K FDEP?J73!PI7WC 2K?5/01X EILS56!W6UQ*HYDC *:?6E5%L?J6!W6UQ* HYDHX%+\]^6IZX?I_`Nghiên cứuchếtạothiếtbịcungcấpnănglượngchomạngcảmbiếnkhông dâyaF6IK>6L%W5%5Q ?6/016!W6UQ*HYDb0%5H%6H5 /01XEILUQIcI?/S5;W6UQCdI22 L9YDHXG6);W6UQ!DI)56*PFM* C e69YW67UT?6HX%E#+\]^ %E0FHf&!6gJhIZ!I_?;5Ii6U X5J?5DCg%>EI_X5fRA5 _2/Q2Ce66%PD*I225;562L? I_J7C !"#$%&"'( $)(*+,* j CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNGCẢMBIẾNKHÔNGDÂY 1.1. Giới thiệu (!W6UQ@B6)S;XQ15%W/ W6UQ9Nk*%5PE!IL!W/:%5YK 5W!F%X??019WD6*08L I2C(*082LQFk?J#C '%H7UWT6!W6UQTDQM65H[?%6 %Hl%HD#CDEHT6!W6UQmD DEPNHRSIH!*UhF!C '2n5P7UWS!E6)6!W6UQo • '%W6UQI015YUJ6*>5D5YUJW • (!0FEQ[%W6UQ@2HYDD*DQB • L6Y6515H[?@'B • $)59NkH[?3Y6 ()HW6UQI01IhpXQ15W6UQU)59Nk DR#6C(!W6UQ*HYD@B6!W6UQI2% QJ[%HW6UQUq2*DQC 1.1.1. Công nghệ Sensor Network 6!W6UQI019605P:#S 5%HC'*?W6UQI_LUM6%W6UQ 08I?drW6UQPJ*DQr:M!rHrr%W6 UQIhhHfI08rII!%*J6*08r%W6UQ5 H2ODDW6UQI01NHFJ01FC (!2IAIL6E*SUhF!8S5/ 01TM@TDQ5B284V?64:?I IL6<IL6J01F%HW6UQCCC IAKT6!HI)0FIYDTDQ5% H:YXEIRsKUW6CDD%H63 )%H076!?Et2!u!EK076! C n '%EPIYD5%L**SS5J%H9Nk %S52W/X5YUJ459Q5X#6!W :DQU%:#ST6!W/S5/01 %HUhF!C'%6*>*HYD26!E/01S5I01 0E5%LC"?:WNH*ST_c:%HXEjE Ko • 'V!I)4 • vNkH[?)U)!%HILW6_HH[?8 D_ • (*>6!656W6_HI08D_:I2W6 Dc)W6c*SI08D_C I015Y6.!6*>QJIhDQ6% HNHo Loại 1 (C1WSNs): • NHIhDQI) • '%H>6I08IJSIQIK • +RT%HDF%HQQ50%!6A5 @5B • W%SF@6wB • W/9NkH[?3%HDLQ5 • (!5!5 Loại 2(C2WSNs): • (*>IIL6<IL6DIL6<IL6-QJH IQ H Y6 • NHIhDQp • -H*S5*%H% • W%/66w • HDLQ5*2W/9NkH[?%H% • "?J07IJI7W EtPJII01%5H]eeexy.C-zCnC"!I)! PJ.Cn"{*?5#D#@](BS5I08D_H[ ?FJI)EIQ.zyU53W%jyIQ.yy|C}U~]eeexy.C-zCn I01QQIL Uc %*?*HYD 0 $| •HUH@•$B6IK5%H076!C +FXI8TEt}U~]eeexy.C-zCn%?JHP5%L 0FEt5w5%W6UQD_*:ED_I01 Et2C z _EpX6!6UH@(€eBC07 X0(€e6)IAIL6C'WI_t6!65C DE%H[?J2%C • !*08TIMH[?D_IQ7 %•IL6<IL6(€eC • '%HKHI)H%HHI) • H[?d%W6UQTDQd%?01CX? 3QFXC‚(€eTDQH[?C • MF!/01I01:WkNHSA uC(€e2L*UhU)U3MS5H %QUh*2LI01DQMS5089DE U308Hm • J01HSF(€eK7C X%U?[.6*>6%IhDQ (€e*L%5HCDE2L0 6)5P(€e@HBC 1.1.2. Ứng dụng của mạngcảmbiếnkhôngdây • gYXoHl%6EQ08%D7S* DEN2O • (*08o%6%%DdDIcKUZbCCC • ƒQso%6%U?YU??:WkJI_ Ld9O • I>o**6I_L%QUhI??J 03S6CCC • 076!o _L6*08*?5/5R %6%9)*O 1.2. Tổng quan về kỹ thuật WSNs 0IZI_535PE6)6!W6UQHm9Nk! HMY66)JHm9NkS;D#9Nk0F !HCD>3IH[?IQHDLQ5H08HmW/9N kT6>ILW:DQ0F5%IC+FH!2S;H[?I019Nk IQ6JS8I26W6I01/01PHmU/*E D_C()Et5m15F6!W6UQ0o • 'W6UQo < '/7UWC < vNkK?C „ < w%5%?N…C < &Y'C < X5Y26C • D_*DQo < ZDD_2C < X0!I08D_C < I_QC < 6!C • Eto < ]eeexy.C ~U~C < ]eeexy.C-zC-&€~$C < ]eeexy.C-zCj•HUH@•$BC < ]eeexy.C-zCn~}UC < ]eeexy.C-„69C < ]eee-nz-Cz@5BC < (U]&C • &P6_6Ho < "?I_C < &P6_66!C < &P6_6QJ73H[?XQ5C < &P6_66HHC < &P6_6:WkH[?C 1.2.1. Các thành phần của mạngcảmbiếnkhôngdây '%5P7UWQQ#Y6T6!PI01IA [WT6*>H!-@'-BIZI01F?35P0FC$3 >IYD6*>FJ01FW6UQ6!0iH[?_H[? *WW/s%Hb0W/Uh,F F!*SS59NkQ*% H 6!CD '-c:%7F6*>'.CX5%L6!W6UQHXE WQ_W6UQ*K%@WIcH[?5P 5P6_6BC † ()IAIL6T6!W6UQo • '%H5YUJHDIAC • '%HH,Uh0sC • 6!DIc089DEC • HUhF!_*SW/K%U)FC • '%H2L*I01IMS?J>J01F% HC Hình 1.1. Cấu trúc mạngcảmbiếnkhôngdây thông thường '%5PS!E6)H6!W6UQ0E>-C.o • ()W6UQ@2L6)DHZDW6UQBI7hX@Q 2B • 7h9Nk • 7hE!Uq*DQ • MS5 • '%5PH%CCC x Hình 1.2. Các thành phần trong một node cảm biến. Software (Operating Systems and Middleware) LS5X!I)%H5P:#%?I_ M63I01QQIAU?C*08%?I_0Q HmQ;HXE5PIL2LQ56)%2 K0FHs5m15FU)F2F!TCD‡ 6)KH_H!DIYD6)t*KC5PTD‡ M66!5Y5J%HHW6UQ%HC^S _ENHD‡6*5sIL5%LL6% W6F_26EIJ4Q15%6ZIL9YD HXEt%Hh6!07KC Standards for Transport Protocols (IKQQIL5%LW5%56!*HYDHXEE t_5KS5SI%5%DEP0JI)H[?S5<U> E*SS5IW6UWI)UW6D?JC+hK%H W6UQP0*9%Ih0F2pW6!5W 2W/X9YDHXC '%EIZ5%L_IAU?I2 SI_/UW/01E5WS5SIQ62LC'TDQ5 IhDQU3>IhDQ2%F%6!D_J@5 )HQ;6!BC ˆ Hình 1.3. Giao thức chung chomạngcảm biến. 6!W6UQM6E!6!:WkC EQ6!M6%F506*>‡]C • \D-oF5ko%:0F_I?ED_W6UQ9NkK ? • \D.oF5EQH[?o%S;Ih8 • \DjoF56!oIhDQ • \DnoF5DLoD_H[?6!0[H[? • •55\Do5%H6!UM69Nk HQ15H[?9Nk%DEPdUE73H[? !C &^~( -9^~'(€ ]eeexy.C U~ ]eee xy.C-zC- ]eee xy.C-zCn (6 |HH .Cz~j <‰ $ }$ €~(€ \€H &€H €@H B €55 | H HH e5 55 @HH +]&B 'U 56 ( H $HH @(U5B yCy„n<yC xŠ <zn yC† yCy.y< yC.z -y [...]... sử dụng năng lượngNănglượng được cungcấp bằng pin hoặc từ nănglượng được tích trữ từ môi trường Trong cả hai trường hợp thì nănglượng là một tài nguyên hạn chế Việc tối ưu nănglượng phải được thực hiện ở cả cấp độ phần cứng và phần mềm Nếu phần cứngkhông hiệu quả về nănglượng thì rất khó đạt được sự vận hành ở mức nănglượng thấp Vấn đề cấpnănglượngchomạngcảm biến khôngdây gặp... nghiêncứu phát triển dành chomạngcảm biến khôngdây 25 Hình 3.8 Hệ thống sử dụng nănglượng thu thập từ RF * Các hệ thống Energy Harvesting trong thực tế đang được phát triển dành chomạngcảm biến không dây: Hình 3.9 Hệ thống Energy Harvesting đang được phát triển dành cho WSNs Hiện nay có 4 dạng nănglượng được nghiêncứu và phát triến để chuyển đổi thành điện năngcungcấpchomạng cảm. .. ĐỀ NĂNGLƯỢNG TRONG MẠNGCẢMBIẾNKHÔNGDÂY SỬ DỤNG ENERY HAVESTING 3.1 Sơ lược về Energy Harvesting Energy Harvesting hay còn gọi là Power Harvesting hay Energy Scavenging là quá trình chuyển đổi các dạng nănglượng dư thừa từ các nguồn bên ngoài (năng lượng mặt trời, nănglượng nhiệt, nănglượng gió, và động năng) thành dạng nănglượng điện để lưu trữ và cungcấpcho những thiết bịkhông dây. .. thể dịch nănglượng thành điện 26 - Một mô-đun thu năng lượng, lưu trữ và quản lý điện năngcho các thiết bị Một ứng đầu cuối như một mạng ZigBee kích hoạt cảm biến khôngdây hoặc điều khiển và thiết bị giám sát Hình 3.10 Sơ đồ khối energy havesting dành cho mạng cảmbiếnkhôngdây Như sơ đồ khối trên ta thấy với energy havesting, mạngcảm biến khôngdây chuyển từ “tiêu thụ nănglượng thấp”... Chức năng giới hạn, bao gồm cả vấn đề về kích thước Yếu tố nguồn cungcấp Giá thành các node Yếu tố môi trường Đặc tính kênh truyền Giao thức quảng lý mạng phức tạp và sự phân bố rải các node Tiêu chuẩn và quyền sở hữu Các vấn đề mở rộng 13 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ NĂNGLƯỢNG TRONG MẠNGCẢMBIẾNKHÔNGDÂY 2.1 Vấn đề nănglượng trong mạng cảmbiếnkhôngdây Các nút mạngcảm biến không dây. .. hạ áp thì nút cảm biến sẽ được cấp nguồn ổn định, nhưng lại mất đi tính khôngdây Vấn đề khôngdây được giải quyết khi nút cảm biến được cấpnănglượng bằng pin Nhưng vấn đề khó khăn khi sử dụng pin cấp nguồn cho nút cảm biến là nếu sử dụng pin thì nút cảm biến sẽ mang tính di động và không dây, nhưng sẽ bị hạn chế bởi nguồn nănglượng của pin là hữu hạn Khi nguồn nănglượng của pin... dụng để cungcấp nguồn cho các nút riêng lẻ trong mạngcảm biến khôngdây b Cơ năng Thu hoạch cơ năng chuyển đổi thành điện năngcũng đang được nghiêncứu và phát triển Cơ năng được lấy từ các máy công nghiệp, hay đặc biệt là dạng cơ năng sinh học đang được chú trọng nghiêncứu Bằng cách gắn các thiết bị thu thập vào đầu gối hoặc gót giầy chúng ta có thể thu thập được điện dùng để sạc cho pin... gián đoạn và việc thay thế nguồn cấp ngoài sẽ vô cùng khó khăn và tốn kém nếu thiết bị được đặt tại nơi địa hình hiểm trở (cảm biến sóng ngoài biển, cảm biến thời tiết trên núi…) Vì vậy việc energy havesting ra đời đã giải quyết được vấn đề nănglượngcho các thiết bịcảm biến khôngdâynănglượng thấp 3.2 Áp dụng Energy Harvesting vào mạng cảmbiếnkhôngdây Arduino và Z1 3.2.1 Mục đích... Hình 2.1 Mạng cảmbiếnkhôngdây thiết kế theo mạng sao Cách tiếp cận theo kiểu mạng hình sao có đặc điểm là đơn giản nhưng phạm vi của mạngcảm biến khôngdâybị thu hẹp trong phạm vi truyền dẫn của các bộ thu phát vô tuyến Với một số ứng dụng thì mạng hình sao là phù hợp Hình 2.2 Thời gian bật tắt bộ thu phát vô tuyến Cách tiếp cận mạng sao dẫn đến một vấn đề là giới hạn của mạngbị thu hẹp... của mạng chúng ta cần thiết kế mạngcảm biến khôngdây theo kiểu mạng khác là mạng cây hay mạng lưới Nhưng việc sử dụng mạng cây hay mạng lưới dẫn đến việc phải nghiêncứu một cơ chế quản lý nănglượng hoàn toàn khác phát triển từ cơ chế quản lý công suất vô tuyến Để có thể hình mạng lưới thì các bộ thu phát vô tuyến của các nút phải được quản lý để chúng được tắt khi không có lưu lượng . 2K?5/01X EILS56!W6UQ*HYDC *:?6E5%L?J6!W6UQ* HYDHX%+]^6IZX?I_ `Nghiên cứu chế tạo thiết bị cung cấp năng lượng cho mạng cảm biến không dâyaF6IK>6L%W5%5Q ?6/016!W6UQ*HYDb0%5H%6H5 /01XEILUQIcI?/S5;W6UQCdI22 L9YDHXG6);W6UQ!DI)56*PFM* C e69YW67UT?6HX%E#+]^ %E0FHf&!6gJhIZ!I_?;5Ii6U X5J?5DCg%>EI_X5fRA5 _2/Q2Ce66%PD*I225;562L? I_J7C . '%SI_63) -j CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2.1. Vấn đề năng lượng trong mạng cảm biến không dây '%;6!W6UQ*HYDP5WI01:Y6IQSI_NH /01C/01I01S5Uq5Ad/01I01K[d 6*08 C W0815>/016)DE!QC+?J 0/015WI01X?3WS5I)5P5P6_6CQ5P *?:W_/01>S2I!I01X36/01 S5C+SI_S5/016!W6UQ*HYDA5%_2/C QNHMI?0FIZI01G0!%5>;W6UQuI01S5 McIh0!6SIK`*HYDaC+SI_*HYDI01W:DQ ;W6UQI01S5/01Uq5C0SI_2/NH 5S5M;W6UQQNH5>;W6UQu6KH I)*HYD0uUh!QU3M/01T5[!C M/01T5!?b;;W6UQd!I)C+>D SI_IA6IL;W6UQ!I)I01YS2L@EK /01SB6f?:WC. C&KNGPN 6)UDIMU)S40Fd2T2U3>5K2L 29%IhHm6)2I01D_D*I01D_C Hình 2.5. Cơ chế quản lý đồng bộ -ˆ CHƯƠNG III BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY SỬ DỤNG ENERY HAVESTING 3.1. Sơ lược về Energy