báo cáo nghiên cứu ứng dụng mạng cảm biến không dây vào công tác phòng chống cháy rừng

báo cáo nghiên cứu ứng dụng mạng cảm biến không dây vào công tác phòng chống cháy rừng

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY VÀO CƠNG TÁC PHỊNG CHỐNG CHÁY RỪNG SVTH: TẠ ĐÌNH SANG HỒNG VÕ NGỌC ANH NGUYỄN THANH SANG Lớp 12ES-Khoa Điện-Điện tử-Trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD : NGUYỄN TRUNG KIÊN I TĨM TẮT NỘI DUNG Cơng tác phịng chống cháy rừng thơng qua việc sử dụng mạng cảm biến không dây, nhằm thay cho phương pháp thủ công hiệu quả, phương pháp đại giá thành đắt đỏ Bằng cách ứng dụng công nghệ cảm biến như: cảm nhiệt độ, độ ẩm, khói để thiết kế node cảm biến, sau phân tán chúng vào mơi trường rừng cần giám sát để tiến hành thu thập liệu gửi trung tâm giám sát thông qua công nghệ truyền liệu số không dây để tiến hành xử lý , mạng cảm biến khơng dây có khả theo dõi, dự báo, cảnh báo chống cháy rừng cách hiệu II Yêu cầu thiết kế hệ thống 2.1 Tiêu thụ lượng 2.2 Truyền thông 2.3 Thiết kế phần cứng phần mềm 2.1 TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG  -Đóng vai trị quan trọng :  Phân tán vào khu vực rừng núi hẻo lánh, khó khăn việc tiếp cận để thay nguồn điện  Việc tiếp cận để thay nguồn điện, thiết kế phải đảm bảo mục tiêu thụ tiết kiệm lượng TỐI ƯU HĨA THIẾT KẾ PHẦN CỨNG THUẬT TỐN PHẦN MỀM VÀ CÁC 2.2 Truyền thơng Có loại truyền thơng : Loại truyền thơng chiều hỗ trợ từ node cảm biến trạm gốc Loại truyền thơng chiều giao tiếp node trạm gốc Loại truyền thông đa chiều node giao tiếp với để truyền thông tin Nhằm hạ giá thành nâng cao hiệu làm việc báo cáo tập trung vào loại 2.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM  PHẦN CỨNG:  Tích hợp số loại cảm biến khác nhau, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, khói nhằm nâng cao độ xác tính tin cậy  PHẦN MỀM:  Tối ưu hóa thuật tốn định tuyến ,các q trình xử lý tín hiệu số node cảm biến, giúp tiết kiệm lượng việc truyền nhận liệu 3.THIẾT KẾ HỆ THỐNG  Cung cấp mơ hình thiết kế cho hệ thống giám sát cảnh báo cháy rừng dựa mạng cảm biến không dây  Phần trình bày vấn đề mơ hình tổng qt hệ thống, nguyên tắc hoạt động thành phần, giới thiệu chương trình quản lý mơ hình node cảm biến 3.1MƠ HÌNH TỔNG QT  Hệ thống có mơ hình mạng hình với:  Một node xử lý trung tâm- Access Point, có nhiệm vụ thu thập xử lý liệu  Nhiều node cảm biến- End Device, phân bố phạm vi giám sát, có nhiệm vụ cảm biến thơng số môi trường truyền liệu node trung tâm MƠ HÌNH MẠNG HÌNH SAO MƠ HÌNH MẠNG HÌNH SAO  Ưu điểm:   Cấu trúc mạng đơn giản, thuật toán điều khiển ổn định   node cảm biến bị cố mạng hoạt động bình thường Có thể mở rộng thu hẹp tùy nhu cầu sử dụng Nhược điểm:  Khi node trung tâm bị cố mạng khơng thể hoạt động  Khoảng cách thông tin hạn chế 3.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG  End device (ED)  Kết nối với Access Point  Hoạt động chế độ công suất thấp  Liên tục tính thơng số mơi trường gửi Access Point để xử lý THUẬT TOÁN CHO END DEVICE 3.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG  Access Point (AP):  Khởi tạo phần cứng, chuẩn giao tiếp, liên kết mạng  Lắng nghe tín hiệu kết nối với ED  Sau nhận liệu từ ED tiến hành đọc liệu truyền tới tính trung tâm hiển thị lên giao diện chương trình giám sát  Quá trình diễn liên tục lặp lặp lại THUẬT TOÁN CHO ACCESS POINT 3.3 THIẾT KẾ NODE CẢM BIẾN  Node cảm biến cần có khả thu thập số loại liệu khác ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, khói xử lý tín hiệu truyền gói tin node thu thập liệu trung tâm Khối phát sóng RF Khối nguồn Khối xử lý trung tâm Cảm biến nhiệt dộ Cảm biến ánh sáng Cảm biến độ ẩm Cảm biến khói 3.3.1 KHỐI XỬ LÝ Sử dụng KIT MSP430F5510 sản phẩm ứng dụng MSP430với đặc tính sử dụng nguồn tiêu thụ cực thấp,tiết kiệm lượng phù hợp cho việc thiết kế node Hỗ trợ chuyển đổi ADC, timer, hỗ trợ giao tiếp UART 3.3.2 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ  Cảm biến nhiệt độ tích hợp sẵn MSP430 channel A10 ADC (Port6.1) 3.3.2 Bộ truyền tín hiệu  Sử dụng Zigbee CC2500 tích hợp sẵn KIT làm nhiệm vụ truyền dẫn vô tuyến node Đặc điểm truyền nhận vô tuyến  - Độ nhạy cao  - Tiêu thụ dòng thấp  - Tốc độ liệu từ 1.2 đến 500Kbaud  - Dãy tần số từ 2.4GHz đến 2.4835GHz ... Cơng tác phịng chống cháy rừng thông qua việc sử dụng mạng cảm biến không dây, nhằm thay cho phương pháp thủ công hiệu quả, phương pháp đại giá thành đắt đỏ Bằng cách ứng dụng công nghệ cảm biến. .. nguồn Khối xử lý trung tâm Cảm biến nhiệt dộ Cảm biến ánh sáng Cảm biến độ ẩm Cảm biến khói 3.3.1 KHỐI XỬ LÝ Sử dụng KIT MSP430F5510 sản phẩm ứng dụng MSP430với đặc tính sử dụng nguồn tiêu thụ cực... giám sát thông qua công nghệ truyền liệu số không dây để tiến hành xử lý , mạng cảm biến khơng dây có khả theo dõi, dự báo, cảnh báo chống cháy rừng cách hiệu II Yêu cầu thiết kế hệ thống 2.1