(LUẬN văn THẠC sĩ) xây dựng phương pháp chuẩn hóa đầu đo khí ứng dụng trong mạng cảm biến không dây (WSN wireless sensor network) để giám sát môi trường

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ******o0o****** VŨ VĂN PHƢƠNG XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN HĨA ĐẦU ĐO KHÍ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY (WSN – WIRELESS SENSOR NETWORK) ĐỂ GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Hà Nội, năm 2013 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ******o0o****** VŨ VĂN PHƢƠNG XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN HĨA ĐẦU ĐO KHÍ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY (WSN – WIRELESS SENSOR NETWORK) ĐỂ GIÁM SÁT MƠI TRƢỜNG Ngành: Cơng nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Vƣơng Đạo Vy Hà Nội, năm 2013 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC .ii MỞ ĐẦU CHƢƠNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY (WSN) 1.1 Giới thiệu chung: 1.2 Các ứng dụng mạng cảm biến không dây: 1.3 Cấu trúc WSN: 1.3.1 Cấu trúc WSN với kiểu lưu trữ liệu tập trung: 1.3.2 Cấu trúc WSN với kiểu lưu trữ liệu phân tán : 1.4 Cấu tạo phân loại nút mạng 1.4.1 Cấu tạo nút mạng cảm biến không dây 1.4.2 Phân loại nút mạng cảm biến 1.5 Đầu đo khí độc ứng dụng mạng cảm biến không dây: 1.5.1 Ảnh hưởng số khí độc đến mơi trường sống 1.5.2 Một số đầu đo khí độc 12 CHƢƠNG PHA CHẾ VÀ KIỂM THỬ NỒNG ĐỘ KHÍ PHỤC VỤ CHO VIỆC CHUẨN HĨA ĐẦU ĐO KHÍ ĐỘC 19 2.1.Đặt vấn đề: 19 2.2.Xây dựng quy trình chế tạo nồng độ khí 19 2.2.1.Các bước chế tạo nồng độ khí: 19 2.2.2.Ứng dụng chế tạo khí CO 0.2% thành nồng độ thấp: 20 2.2.3.Tính khối lượng khí theo nồng độ phần trăm: 21 2.3.Xây dựng Quy trình chuẩn kiểm nghiệm mẫu khí: 24 2.3.1.Cơ sở lý thuyết: 24 2.3.2.Phương pháp xây dựng đường chuẩn: 25 2.3.2.1 Giới thiệu máy trắc quang DR5000: 26 2.3.2.2 Quy trình xây dựng đường chuẩn: 26 2.3.3.Xây dựng đường chuẩn để chuẩn hóa nhanh đầu đo khí độc CO: 27 2.4.1.Công tác chuẩn bị: 27 2.4.2.Các bước xây dựng đường chuẩn: 28 2.5.Thí nghiệm kiểm thử quy trình pha trộn khí: 33 CHƢƠNG ĐẦU ĐO KHÍ ĐỘC CO VÀ KIỂM THỬ CHUẨN HÓA ĐẦU ĐO 36 3.1.Đặt vấn đề: 36 3.2.Đầu đo khí độc CO 36 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.2.1 Cảm biến điện hóa 36 3.2.2 Cảm biến khí CO-AF 38 3.2.3 Mạch điều khiển cảm biến khí CO-AF 40 3.3.Chuẩn hóa đầu đo khí độc CO: 41 3.3.1 Đo thử nghiệm lần đầu 42 3.3.2 Hiệu chỉnh đầu đo khí CO 44 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 52 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, mạng cảm biến không dây (WSN – Wireless Sensor Network) đầu tư nghiên cứu phát triển mạnh mẽ Nó ứng dụng hầu hết lĩnh vực xã hội mang lại kết to lớn Trong ứng dụng quan trọng thiết thực mạng cảm biến không dây giới quan tâm đo đạc cảnh báo khí độc mơi trường Chính vậy, thời gian qua có nhiều cơng trình nghiên cứu chế tạo đầu đo khí độc để ghép nối với nút mạng cảm biến không dây thực nhiệm vụ đo đạc cảnh báo nồng độ khí độc mơi trường mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe người Một công việc quan trọng sau chế tạo xong đầu đo cần phải đánh giá hoạt động độ xác Việc địi hỏi phải có nồng độ khí độc khác phục vụ cho việc đánh giá chuẩn hóa đầu đo trước đưa vào ứng dụng thực tế Như vậy, với mong muốn chế tạo nồng độ khí thấp dải từ an toàn đến độc hại người để phục vụ cho việc chuẩn hóa đầu đo khí Đồng thời kiểm thử chuẩn hóa đầu đo khí cho mạng cảm biến không dây Luận văn “Xây dựng phương pháp chuẩn hóa đầu đo khí ứng dụng mạng cảm biến không dây (WSN – Wireless Sensor Network) để giám sát môi trường” giới thiệu quy trình chế tạo khí độc có nồng độ khác nhau, đồng thời trình bày phần thí nghiệm thực tế việc pha trộn kiểm nghiệm khí độc CO nồng độ 0,2% Trên sở thử nghiệm chuẩn hóa đầu đo khí độc CO cho mạng cảm biến không dây Bản luận văn gồm chương nội dung, phần mở đầu, phần kết luận tài liệu tham khảo Cụ thể: Chương Tổng quan mạng cảm biến không dây giới thiệu qua mạng cảm biến không dây, ứng dụng mạng cảm biến không dây, cấu trúc mạng, cấu tạo, phân loại nút mạng đầu đo khí độc ứng dụng mạng Chương Pha chế kiểm thử nồng độ khí phục vụ cho việc chuẩn hóa đầu đo khí độc Chương giới thiệu quy trình pha chế nồng độ khí độc từ nồng độ cao cho trước phục vụ cho việc chuẩn hóa đầu đo khí độc, cách xác định trọng lượng khí từ nồng độ pha chế theo lý thuyết thơng qua thí nghiệm Đồng thời, trình bày bước xây dựng quy trình kiểm nghiệm mẫu khí với sai số nhỏ Chương Đầu đo khí độc CO kiểm thử chuẩn hóa đầu đo giới thiệu đầu đo khí độc CO-AF, mạch điều khiển cảm biến bước tiến hành chuẩn hóa đầu đo khí độc CO Ghép nối đầu đo với mạng cảm biến không dây đo kiểm thử Phần kết luận tổng kết công việc thực kết đạt được, đồng thời đề cập đến công việc hướng nghiên cứu tương lai (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong Để hoàn thành luận văn nhờ hướng dẫn tận tình PGS.TS Vương Đạo Vy, thuộc Khoa Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, người giúp đỡ em nhiều suốt trình thực luận văn Em xin chân thành gửi tới thầy lời cảm ơn sâu sắc (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong Chƣơng MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY (WSN – Wireless Sensor Network) 1.1 Giới thiệu chung: Ngày với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, mạng cảm biến trở thành đề tài nghiên cứu nóng bỏng nhận nhiều tiến đáng kể Mạng cảm biến bao gồm thiết bị cảm biến phân bố cách ngẫu nhiên không gian, nhằm quan sát tượng vật lý, hay điều kiện mơi trường,… vị trí khác Mạng hoạt động nguyên lý nút mạng cảm nhận thông số môi trường cần đo sau tiến hành truyền liệu qua môi trường không dây trạm gốc (nút gốc), sở nút gốc đưa lệnh xử lý cần thiết truyền số liệu vào máy tính Bản thân nút gốc khơng thiết máy vi tính mà chế tạo với kích thước nhỏ, phù hợp với đặc thù ứng dụng cụ thể Hình 1.1 Mơ hình mạng WSN WSN liên kết nút với kết nối sóng vơ tuyến, nút mạng thường thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp có số lượng lớn, phân bố diện tích rộng, sử dụng nguồn lượng Hình 1.2 Nút mạng WSN pin, có thời gian hoạt động lâu dài (vài tháng đến vài năm) hoạt động mơi trường khắc nghiệt (chất độc, ô nhiễm, nhiệt độ không ổn định ) 1.2 Các ứng dụng mạng cảm biến không dây (WSN) Mạng cảm biến không dây ngày trở nên quan trọng ưu việt vượt trội nghiên cứu đưa vào sử dụng cho nhiều mục đích khác Cụ thể như: ứng dụng quân sự, khoa học, môi trường vùng chưa có trước mạng WSN (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 10 - Ứng dụng quân sự: 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 : kiểm tra lực lượng, trang bị, đạn dược, giám sát chiến trường, trinh sát vùng lực lượng địch, tìm mục tiêu, đánh giá thiệt hại trận đánh, trinh sát phát vũ khí hóa học - sinh học - hạt nhân (NCB) - Ứng dụng công nghiệp, thương mại đời sống: + Ứng dụng kiểm tra cấu trúc (tịa nhà, cầu, đường, máy móc…) động đất: Các cảm biến độ rung đặt rải rác mặt đất hay lòng đất, khu vực hay xảy động đất, hay gần núi lửa để giám sát cảnh báo sớm tượng động đất núi lửa phun trào + Điều khiển hệ thống chiếu sáng, đo độ ẩm, phát cảnh báo phịng cháy, chống rị rỉ khí,… + Điều khiển tự động thiết bị, robot,… + Giám sát rị rỉ phóng xạ điện hạt nhân, giám sát công nghiệp chế tạo bán dẫn giám sát cơng trình nghệ thuật bảo tàng, … + Mạng WSN giúp kỹ sư xây dựng mơ hình xác rị rỉ chất độc vào đất qua giám sát khu cơng nghiệp, đánh giá rị rỉ ô nhiễm vào đất + Ứng dụng gia đình: Trong lĩnh vực tự động hóa nhà ở, nút cảm biến đặt phòng để đo nhiệt độ Khơng thế, chúng cịn dùng để phát dịch chuyển phịng thơng báo lại thông tin đến thiết bị báo động trường hợp khơng có nhà - Ứng dụng 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 đốn; quản lý dược phẩm bệnh viện; kiểm tra di chuyển chế sinh học bên trùng lồi sinh vật nhỏ khác; kiểm tra từ xa số liệu sinh lý người; giám sát, kiểm tra bác sĩ bệnh nhân bên bệnh viện - Cảm biến môi trường nông nghiệp: 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 (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 11 ảnh hưởng tới mùa màng vật ni; tình trạng nước tưới; công 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 1.3 Cấu trúc WSN 1.3.1 Cấu trúc WSN với kiểu lƣu trữ liệu tập trung: WSN thường triển khai phạm vi rộng, số lượng nút mạng lớn phân bố cách tương đối ngẫu nhiên, nút mạng di chuyển làm thay đổi sơ đồ mạng, WSN đòi hỏi topo mạng linh động (ad-hoc, mesh, star, ) nút mạng có khả tự điều chỉnh, tự cấu hình Tùy thuộc vào ứng dụng, thiết bị WSN hay không mạng với WSN tiến hành phân chia mạng diện rộng (hàng trăm, hàng ngàn nút) thành cụm (cluster) để ổn định topo mạng, đơn giản hóa giải thuật định tuyến (routing), giảm xung đột truy cập vào kênh truyền nên giảm lượng tiêu thụ, đơn giản hóa việc quản lý mạng cấp phát địa cho nút mạng (theo cluster) - Trong ứng dụng tập hợp liệu bản, có nút gọi nút sink Tất liệu từ nút cảm biến nguồn truyền trực tiếp đến Topo mạng đơn giản cho ứng dụng topo hình đơn hop Trong topo này, tất nút gửi liệu trực tiếp đến nút sink Hình 1.3 Mơ hình lƣu trữ liệu tập trung - Đối với mạng cài đặt công suất truyền thấp hay mạng triển khai diện rộng sử dụng topo hình đa hop Trong topo này, vài nút xem nút nguồn chúng định tuyến cho nguồn khác - Nút sink thường có cấu trúc phức tạp, thơng Hình 1.4 Topo hình đa hop (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 12 thường máy tính PC phương pháp lưu trữ liệu máy tính PC phát triển hiệu Nhận xét: Dữ liệu thu thập xử lý tập trung nút sở nên giảm nhẹ yêu cầu khả xử lý cho nút cảm nhận Mơ hình phù hợp với ứng dụng địi hỏi phải cập nhật thơng số môi trường cách thường xuyên Nếu xảy lỗi đường truyền gói tin tương ứng bị nút sở lấy lại thơng số mơi trường thời điểm Thậm chí nút giữ vai trị trung gian mạng bị ngừng hoạt động liệu từ nút phụ thuộc khơng đến với nút sở Do đặc điểm phải truyền thông liên tục nên nút cảm nhận phải có nguồn lượng dự trữ đủ lớn để hoạt động thời gian dài, số lượng nút mạng tăng lên nhiều làm chu kỳ hoạt động mạng tăng lên thời gian đáp ứng mạng giảm xuống tương ứng 1.3.2 Cấu trúc WSN với kiểu lƣu trữ liệu phân tán: Trong nhiều ứng dụng khơng địi hỏi nút sở phải cập nhật thông tin từ nút cảm nhận cách liên tục, nút cảm nhận phải lưu trữ thông số môi trường cách liên tục Với ứng dụng người ta thường áp dụng mơ hình mạng WSN lưu trữ liệu kiểu phân tán: Mỗi nút cảm nhận kết nối với nhớ mở rộng, liệu mà nút cảm nhận thu thập từ môi trường lưu trữ lại cách liên tục, dài ngày Các nút cảm nhận truyền liệu xảy tình trạng vượt ngưỡng có u cầu truyền từ nút sở Hình 1.5 Mơ hình mạng WSN lƣu trữ liệu kiểu phân tán Với cách thức hoạt động vậy, làm giảm thời gian thực truyền thông mạng nên tăng thời gian sống cho nút cảm nhận Hơn xảy lỗi đường truyền nút cảm nhận trung gian ngừng hoạt động bất thường nút cịn lại lưu trữ liệu liên tục chờ mạng trở lại hoạt động bình thường (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 46 Đáp ứng dòng điện cảm biến tăng theo nồng độ khí CO khảo sát từ 0% đến 2% hình 3.4: Hình 3.4 Đáp ứng cảm biến theo bƣớc nhảy từ đến 2% CO 3.2.3 Mạch điều khiển cảm biến khí CO-AF Mạch điều khiển cảm biến khí CO [11, AAN 105-03], gồm phần: phần điều khiển cực đối (IC2), phần biến đổi dòng thành áp (IC1) FET nối tắt cực WE RE (Q1) (hình 3.7) Hình 3.6 Đầu đo khí CO-AF Hình 3.7 Sơ đồ mạch điều khiển cảm biến CO - Mạch điều khiển cực đối: IC2 có tác dụng cấp dòng cho cực đối để cân dòng điện yêu cầu cực làm việc Lối vào đảo IC2 nối vào cực tham chiếu (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 47 cảm biến khơng tiêu thụ dịng điện đáng kể từ điện cực tham chiếu, cần chọn OA có dòng vào bias 5nA Khi mạch bắt đầu hoạt động, Q1 trạng thái trở kháng cao IC2 trì cực điện WE tương đương với RE, điện áp offset IC2 lớn làm cho điện WE RE bị dịch, cảm biến có điện dung lớn phát sinh dòng điện đáng kể điện áp bị dịch Vì cần lựa chọn IC2 offset nhỏ (dưới 0.1mV) - Mạch đo dòng cực WE: IC1 có tác dụng tạo điện áp tỷ lệ với dòng điện cực WE Tụ C3 để giảm nhiễu tần số cao Điện áp tạo từ IC1 đưa vào ADC vi điều khiển MSP430F2013 để chuyển đổi thành tín hiệu số truyền (hình 3.8) Hình 3.8 Sơ đồ mơ tả chuyển đổi thành tín hiệu số - FET nối tắt: để cảm biến hoạt động ổn định điện cực WE RE phải nhau, thời gian để điện hai cực phải đến vài Vì để cảm biến hoạt động sau mạch cấp nguồn trước điện áp WE RE phải Do FET Q1 dùng để nối tắt WE RE mạch bị ngắt nguồn Khi mạch cấp nguồn trở lại Q1 cấm khơng cịn tác dụng mạch 3.3 Chuẩn hóa đầu đo khí CO: Khi chế tạo đầu đo khí, ta khơng thể tạo đầu đo hoạt động xác lần đầu Bởi vì, thực tế loại cảm biến sản xuất thơng số kỹ thuật chúng giống (về lý thuyết giống nhau) Mặt khác, theo nhà cung cấp khoảng quy đổi dịng điện nồng độ khí hấp thụ rộng (ví dụ senser CO-AF từ 55nA đến 90nA tương ứng với 1ppm) Chính vậy, chế tạo lập trình cho đầu đo khơng xác định giá trị quy đổi xác cảm biến Để đầu đo hoạt động đo thơng số mơi trường cách xác, ta phải có khí chuẩn với nồng độ biết trước để thực việc chuẩn hóa đầu đo (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 48 Trong chương trình bày trình chế tạo nồng độ khí khác phục vụ cho việc chuẩn hóa đầu đo Phần trình bày việc chuẩn hóa đầu đo khí CO từ số nồng độ khí pha chế phần 3.3.1 Đo thử nghiệm lần đầu: Ta thực đo với túi khí CO có nồng độ 0,2%; 0,1% 0,05% điều kiện nhiệt độ phòng 250C, áp suất atm - Lắp đặt nút mạng, nút mạng sở gắng đầu đo CO-AF vào nút mạng hình 3.9 Hình 3.9 Lắp đặt nút mạng WSN đầu đo CO - Cấp nguồn cho nút mạng gắn cảm biến nút mạng sở, ta thực đo nồng độ CO mơi trường khơng khí xung quanh Kết đo sau: nút mạng đo ppm, nút mạng chưa có liệu (do nút khơng có đầu đo khí CO) (hình 3.10) (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 49 Hình 3.10 Đo nồng độ CO khơng khí - Cho đầu đo khí CO vào túi nilon, thực hút chân khơng cho túi (hình 3.11) Sau bơm khí CO nồng độ 0,2% vào túi đựng đầu đo (hình 3.12): Hình 3.11 Cho đầu đo vào túi hút chân khơng Hình 3.12 Đo khí CO 0,2% Thực đo lần, lần cách 10 phút với nồng độ khí CO 0,2%; CO 0,1% CO 0,05%, ta thu kết bảng 3.1 (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 50 Số lần đo Nồng độ Kết lần Kết lần Kết lần Kết lần Kết lần Trung bình (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) CO 0,05% 356 362 397 364 321 380 CO 0,1% 787 708 737 722 781 707 CO 0,2% 1594 1558 1519 1562 1517 1590 Bảng 3.1 Kết đo thử nghiệm lần đầu Mặt khác, kết tính tốn chương ta có: Khối lượng CO ngun chất lít CO 0,2% 2,28267mg Khối lượng CO nguyên chất lít CO 0,1% 1,14372mg Khối lượng CO nguyên chất lít CO 0,05% 0,57074mg Áp dụng công thức quy đổi: ppm  24,45  mg m3 M (3.1) Đổi nồng độ CO ppm sau: - Nồng độ CO theo đơn vị ppm tính 1m3 khí CO 0,2% là: 24,45  2282,67  1992,548 ppm 28,01 - Nồng độ CO theo đơn vị ppm tính 1m3 khí CO 0,2% là: 24,45  1143,72  998,356 ppm 28,01 - Nồng độ CO theo đơn vị ppm tính 1m3 khí CO 0,2% là: 24,45  570,74  498,2 ppm 28,01 Như vậy, so sánh kết ta thấy kết đầu đo chưa xác cần phải hiệu chỉnh lại 3.2.2 Hiệu chỉnh lại đầu đo khí CO Để hiệu chỉnh đầu đo khí, ta thực sau: - Bước 1: Đọc giá trị ADC: Trong đầu đo sử dụng chip MSP430F2013 hãng Texas Instruments, vi điều khiển có ADC 16 bit, sử dụng để chuyển tín hiệu điện áp tương tự sau khuyếch đại từ IC1 cảm biến thành tín hiệu số Để đọc liệu sau chuyển đổi từ tương tự thành số MSP430F2013, ta sử dụng lệnh: (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 51 int Raw_ADC_Value; //khai báo biến Raw_ADC_Value = SD16MEM0; //đọc ADC Sau khai báo lệnh đọc liệu vào phần mềm, ta kết nối đầu đo vào máy tính thơng qua thiết bị debug nạp chương trình Sau vừa debug chương trình để quan sát giá trị biến Raw_ADC_Value vừa thực đo nồng độ CO khơng khí ta thu liệu số có giá trị nhãn Value (màu vàng) hình 3.13 Hình 3.11 Đọc giá trị ADC Tiếp theo, bơm khí CO với nồng độ tương ứng: CO 0,05%; CO 0,1% CO 0,2% vào túi nilon chứa đầu đo bên trong, ta thu giá trị số sau: Khí CO Giá trị ADC (Raw_ADC_Value ) Khơng khí 15980 CO 0,05% 23126 CO 0,1% 31814 CO 0,2% 48925 - Bước 2: Tính nồng độ khí CO, dịng điện sinh tỉ lệ tuyến tính với nồng độ CO nên ta có phương trình: PCO = a Raw_ADC_Value + b (3.2) (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 52 Trong đó, biết giá trị ADC nồng độ CO thực tế tương ứng với nồng độ CO điểm, từ ta tìm mối liên hệ giá trị ADC nồng độ CO hình 3.12 Giá trị ADC Khí CO (Raw_ADC_Value ) Nồng độ CO (ppm) Khơng khí 15980 CO 0,05% 23126 498,2 CO 0,1% 31814 998,356 CO 0,2% 48925 1992,548 Sử dụng phần mềm Excel, ta có dạng phương trình sau: Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ CO ADC Từ đồ thị ta thấy mối quan hệ nồng độ khí chuẩn giá trị điện áp có dạng tuyến tính, phương trình có dạng: y = 0,0599x – 921,21 Kết hợp với phương trình (3.2) ta suy y nồng độ CO (ppm), x giá trị ADC hệ số a b Từ kết này, ta lập trình lại cho đầu đo: - Lệnh tính nồng độ ban đầu: Raw_ADC_Value = SD16MEM0; // đọc ADC Pco = Raw_ADC_Value*0,06353 – 1020,408; // tính nồng độ khí CO - Lệnh sau hiệu chỉnh: Raw_ADC_Value = SD16MEM0; // đọc ADC (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 53 Pco = Raw_ADC_Value*0.0599 - 921.21; // tính nồng độ khí CO Sau nạp lại chương trình cho đầu đo, thực ghép nối đo lại với mẫu khí trên, ta thu kết sau: - Đo mẫu khí CO 0,05%: kết đo trung bình 495,5 ppm Hình 3.13 Đo mẫu khí CO 0,05% - Đo mẫu khí CO 0,1%: kết đo trung bình 987,5 ppm Hình 3.14 Đo mẫu khí CO 0,1% (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 54 - Đo mẫu khí CO 0,2%: kết đo trung bình 1994,6 ppm Hình 3.15 Đo mẫu khí CO 0,2% Sau hiệu chỉnh ta thấy kết lý thuyết, trước hiệu chỉnh sau hiệu chỉnh sau: Khí CO Nồng độ CO (ppm) Nồng độ CO (ppm) Theo lý thuyết Trƣớc hiệu chỉnh Nồng độ CO trung bình (ppm) Sau hiệu chỉnh Sai số sau hiệu chỉnh so với lý thuyết CO 0,05% 498,2 380 495,5 0,54% CO 0,1% 998,356 707 987,5 1,09% CO 0,2% 1992,548 1590 1994,6 0,1% Từ bảng so sánh trên, ta thấy kết sau hiệu chỉnh gần sát với kết tính theo lý thuyết với sai số trung bình = 0,576%, sai số chấp nhận (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 55 KẾT LUẬN Luận văn giới thiệu tổng quan mạng cảm biến không dây, cấu tạo phân loại nút mạng, đồng thời giới thiệu số ứng dụng đời sống xã hội Mặt khác, luận văn trình bày ảnh hưởng số khí độc nguồn phát thải hàng ngày đến môi trường sống người, giới thiệu số loại đầu đo khí độc ứng dụng mạng cảm biến khơng dây để giám sát môi trường Trên sở nhu cầu cần thiết việc chuẩn hóa đầu đo khí độc, luận văn xây dựng quy trình chế tạo mẫu khí có nồng độ tùy theo ý muốn dải an toàn đến độc hại sức khỏe người Trên sở đó, thơng qua việc tìm hiểu phương pháp phân tích phổ hấp thụ phân tử kết hợp với thí nghiệm hóa học xây dựng quy trình chuẩn kiểm nghiệm đo đạc mẫu khí nói chung mẫu khí tạo theo quy trình pha chế Đặc biệt, luận văn giới thiệu tổng quan đầu đo khí độc CO, mạch điện tử điều khiển cảm biến tiến hành bước chuẩn hóa đầu đo khí độc CO cho mạng cảm biến khơng dây Như vậy, sau trình học tập, nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm kiểm thử để hồn thành nội dung mục tiêu luận văn, em rút số kết luận sau: Giới thiệu số khí độc hại thải mơi trường ảnh hưởng đến sức khỏe đời sống người Đồng thời giới thiệu tổng quan mạng cảm biến không dây, nút mạng cảm biến, ứng dụng mạng cảm biến đời sống xã hội Trên sở giới thiệu số đầu đo khí độc sử dụng để giám sát mơi trường Đặc biệt giới thiệu chi tiết đầu đo khí độc CO-AF ứng dụng cho mạng cảm biến khơng dây để đo khí độc CO Tạo nồng độ khí độc khác theo mong muốn dải từ an toàn đến độc hại sức khỏe người từ khí có nồng độ cao để phục vụ cho việc chuẩn hóa đầu đo khí độc ứng dụng mạng WSN Đồng thời xây dựng quy trình kiểm nghiệm mẫu khí nói chung mẫu khí tạo theo quy trình pha chế Pha chế kiểm thử mẫu khí độc CO nồng độ 0,2% theo quy trình pha chế phù hợp với sai số nhỏ Thực chuẩn hóa đầu đo khí độc CO-AF ghép nối đầu đo với nút mạng cảm biến không dây để kiểm thử hoạt động đo thông số môi trường đo mẫu khí độc CO với nồng độ khác pha chế theo quy trình với sai số trung bình 0,576% Sai số nhỏ chấp nhận (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 56 Với kết luận đó, cho phép quy trình chế tạo mẫu khí kết hợp với bước chuẩn hóa kiểm thử đầu đo CO áp dụng thực tế để chuẩn hóa đầu đo khí ứng dụng cho WSN Trên sở luận văn này, ta áp dụng với loại khí độc khác để phục vụ cho việc chuẩn hóa nhiều loại đầu đo khí độc khác mạng cảm biến không dây (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Vƣơng Đạo Vy, Mạng truyền liệu, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội [2] Trần Tự Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xn Trung, Hóa học phân tích, Nhà xuất đại học Quốc gia Hà Nội [3] QCVN 06:2009/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số chất độc hại khơng khí xung quanh, Bộ Tài ngun Môi trường [4] TCVN 6438 : 2001, Giới hạn lớn cho phép khí thải phương tiện giao thông đường bộ, Bộ GT&VT [5] QCVN 19:2009/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vô cơ, Bộ Tài nguyên Môi trường Tiếng Anh: [6] Bhaskar Krishnamachari, Networking Wireless Sensor, Cambridge University Press [7] Chipcon, CC1010 Datasheet [8] Henan Hanwei Electronics Co, MQ6, MQ7,MG811 Datasheet [9] E2V, VQ101HT Datasheet [10] DET-TRONICS, SPECIFICATION DATA Datasheet [11] Alphasense, Application Note AAN 105-03, AAN 104 (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 58 PHỤ LỤC Chƣơng trình nhúng cho đầu đo khí độc CO-AF #include #define Tbit 102//793 #define PRESSURE_SENSOR #define FORCE_SENSOR #define IR_SENSOR #define TEMPERATURE_SENSOR #define CURRENT_SENSOR #define VOLTAGE_SENSOR #define TOXIC_CO_AF #define TOXIC_SO2_AE #define TOXIC_NO2_AE #define TOXIC_H2S_A1 10 #define UNKNOWN_SENSOR 0xFF #define SENSOR_TYPE TOXIC_CO_AF static unsigned char /*rxbit*/ txbit; // RX/TX bit counters, NOT modify volatile unsigned short rxbuf, txbuf; // RX/TX buffers, NOT modify unsigned char DCO_Calib(void); void transmit(unsigned char txdata); void AD16Setup(void); void delay_timebit(void); void puts(char *); void main(void) { // char so[10]; int Raw_ADC_Value; int Pco; WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop watchdog timer // DCO calib BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Set range DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // Set DCO step + modulation */ delay_cycles(100000); // startup delay P1DIR |= 0x10; // P1.4 output P1OUT |= 0x10; // set bus idle state P1IE |= 0x04; // P1.2 interrupt enabled P1IES |= 0x04; // P1.2 Hi/lo edge P1IFG &= ~0x04; // P1.2 IFG cleared SD16CTL = SD16REFON + SD16SSEL_0 + SD16DIV_1; // 1.2V ref, SMCLK/2 SD16INCTL0 = SD16INCH_0; // A0+/SD16CCTL0 = SD16SNGL + SD16UNI + SD16OSR_1024; // Single conv, interrupt SD16INCTL0 |= SD16INTDLY_0; // interrupt after conversion SD16AE = SD16AE0; (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong(LUAN.van.THAC.si).xay.dung.phuong.phap.chuan.hoa.dau.do.khi.ung.dung.trong.mang.cam.bien.khong.day.(WSN.wireless.sensor.network).de.giam.sat.moi.truong 59 _BIS_SR(GIE); // Enter LPM0 w/ interrupt rxbuf = 0; while(1) { if(rxbuf) { SD16CCTL0 &= ~SD16IFG; // clear SD16IFG SD16CCTL0 |= SD16SC; // Set bit to start conversion while(!(SD16CCTL0 & SD16IFG)); // wait SD16IFG = transmit(SENSOR_TYPE); // transmit ID Raw_ADC_Value = SD16MEM0; // Save CH0 results (clears IFG) Pco = Raw_ADC_Value*0.0599 -921.21; //tinh nong CO transmit((Pco>>8)&0x00FF); transmit(Pco & 0x00FF); rxbuf = 0; P1IE |= 0x04; } } } // Port interrupt service routine #pragma vector=PORT1_VECTOR interrupt void Port_1(void) { P1IE &= ~0x04; // P1.2 interrupt disable rxbuf = 1; P1IFG &= ~0x04; // Clear interrupt flag } void puts(char * str) { while(*str) { transmit(*str++); } } void transmit(unsigned char txdata) { txbit = 10; txbuf = txdata + 0x100; // add mark start bit txbuf = txbuf