NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT CHO GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  TRỊNH MINH PHƢƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT CHO GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: Chuyên ngành thí điểm TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2016 MỞ ĐẦU Trong trình phát triển người, mạng công nghệ đóng vai trò quan trọng, chúng 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, ô nhiễm môi 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 viễn thông vào thực tiễn sống người Công nghệ cảm biến không dây tích hợp từ kỹ thuật điện tử, tin học viễn thông tiên tiến vào mục đích nghiên cứu, giải trí, sản xuất, kinh doanh, v.v , phạm vi ngày mở rộng, để tạo ứng dụng đáp ứng cho nhu cầu lĩnh vực khác Hiện nay, công nghệ cảm biến không dây chưa áp dụng 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 Để áp dụng công nghệ vào thực tế tương lai, có không nhà khoa học tập trung nghiên cứu, nắm bắt thay đổi công nghệ Được định hướng dẫn Tiến sĩ Dương Lê Minh, em chọn đề tài đồ án “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT cho giám sát môi trường” Với mục đích tìm hiểu mạng cảm biến không dây, dựa công nghệ mạng di động tạm thời, triển khai nhanh không cần sở hạ tầng lĩnh vực cảm biến thu nhận liệu Trong đồ án thực mô cho mạng cảm biến không dây với mục đích tìm hiểu phương pháp mô hình hoá, mô mạng phân tích đánh giá kết từ chương trình mô Nội dung đồ án thể qua chương: Chƣơng Tổng quan IoT Trong chương này, luận văn trình bày tổng quan IOT, ứng dụng IOT Chƣơng Nghiên cứu mạng cảm biến không dây Trong chương giới thiệu mạng cảm biến không dây, công nghệ sử dụng mạng cảm biến không dây Chƣơng Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cảm biến không dây Chương nêu rõ ứng sử dụng công nghệ cảm biến không dây đời sống người Chƣơng Xây dựng chƣơng trình, cài đặt đánh giá CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IOT 1.1 Định nghĩa - Thiết bị(devices): Đối với Internet Of Things, phần hệ thống với chức bắt buộc communication 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 toàn cầu cho xã hội thông tin, mang đến dịch vụ tiên tiến cách kết nối “Things” (cả physical lẫn virtual) dựa tồn thông tin, dựa khả tương tác thông 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 thong 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 toàn 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 công nghệ mới, chẳng hạn công nghệ thông tin machine-to-machine, mạng tự trị, khai thác liệu định, bảo vệ an ninh riêng tư, điện toán đám mây Như hình dưới, hệ thống thông tin trước mang đến chiều – “Any TIME” “Any PLACE” communication Giờ IoT tạo thêm chiều hệ thống thông tin “Any THING” Communication 1.3 IOT từ góc nhìn kỹ thuật Như đề cập mục 1, “Things” IoT đối tượng vật lý (Physical) đối tượng thông tin (hay gọi đối tượng ảo – Virtual) Hai loại đối tượng ánh xạ (mapping) qua lại lẫn Một đối tượng vật lý trình hay đại diện đối tượng thông tin, nhiên đối tượng thông tin tồn mà không thiết phải ánh xạ từ đối tượng vật lý Yêu cầu tối thiểu “device” IOT khả giao tiếp Devices phân loại vào dạng device mang thông tin, device thu thập liệu, device cảm nhận(sensor), device thực thi, hay general device: 1.4 Đặc điểm yêu cầu mức high-level hệ thống IOT 1.4.1 Đặc tính – Tính kết nối liên thông(interconnectivity) – Những dịch vụ liên quan đến “Things” – Tính không đồng – Thay đổi linh hoạt – Quy mô lớn 1.4.2 Yêu cầu mức high-level hệ thống IOT Một hệ thống IOT phải thoả mãn yêu cầu sau: – Kết nối dựa nhận diện – Khả cộng tác – Khả tự quản network – Dịch vụ thoả thuận – Các Khả dựa vào vị trí(location-based capabilities) – Bảo mật – Bảo vệ tính riêng tư – Plug and play – Khả quản lý 1.5 Mô hình hệ thống IOT Bất kỳ hệ thống IOT xây dựng lên từ kết hợp layer sau: – Lớp ứng dụng (Application Layer) – Lớp Hỗ trợ dịch vụ hỗ trợ ứng dụng (Service support and application support layer) – Lớp mạng (Network Layer) – Lớp thiết bị (Device Layer) CHƢƠNG 2: MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2.1 Tổng quang mạng cảm biến Mạng cảm biến hay gọi mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network) kết hợp khả cảm biến, xử lý thông tin thành phần lien lạc để tạo khả quan sát, phân tích phản ứng lại với kiện, hiên tượng xảy môi trường cụ thể Các ứng dụng mạng cảm biến chủ yếu gồm thu thập liệu, giám sát, theo dõi ,và ứng dụng y học.Tuy nhiên ứng dụng mạng cảm biến tùy theo yêu cầu sử dụng ña dạng không bị giới hạn Có thành phần tạo nên mạng cảm biến: - Các cảm biến phân bố theo mô hình tập trung hay phân bố rải - Mạng lưới liên kết cảm biến (có dây vô tuyến) - Điểm trung tâm tập hợp liệu - Bộ phận xử lý liệu trung tâm Hiệu sử dụng công suất WSN dựa yếu tố: - Chu kỳ hoạt động ngắn - Xử lý tín hiệu nội node để giảm thời gian truyền - Mô hình dạng multihop làm giảm chiều dài đường truyền Một vài đặc điểm mạng cảm biến: - Các node phân bố dày đặc - Các node dễ hỏng - Giao thức mạng thay đổi thường xuyên - Node bị giới hạn khả tính toán,công suốt, nhớ 2.2 Kỹ thuật xây dựng mạng cảm biến 2.2.1 Phần cứng Các thành phần cấu tạo nên Node : - Một cảm biến (1 hay dãy cảm biến) - Đơn vị xử lý - Đơn vị liên lạc vô tuyến - Nguồn cung cấp - Các phần ứng dụng khác 8 Các node có khả liên lạc vô tuyến với node lân cận chức xử lý tín hiệu, quản lý giao thức mạng bắt tay với node lân cận để truyền liệu tới trung tâm Phần mềm: nhóm Hệ điều hành (OS) microcode (còn gọi middleware): liên kết phần mềm chức xử lý Các nghiên cứu hướng đến thiết kế mã nguồn mở cho OS dành riêng cho mạng WSNs Sensor Drivers: module quản lý chức phần tử cảm biến Bộ xử lý thông tin: quản lý chức thông tin, gồm định tuyến, chuyển gói, trì giao thức, mã hóa, sửa lỗi,… Bộ phận xử lý liệu: xử lý tín hiệu lưu trữ, thường node xử lý mạng 2.2.2 Giao thức điều khiển truy cập: Mạng WSNs xây dựng với số lượng lớn cảm biếm , phân bố vùng địa lý Các thiết bị cảm biến (node) bị hạn chế nguồn cung cấp bị giới hạn khả xử lý thông tin Việc khai thác để sử dụng hiệu lợi ích tiềm mạng WSNs đòi hỏi khả tự tổ chức kết hợp mức độ cao node cảm biến Do đó, thiết kế giao thức mạng liên lạc hiệu cho WSNs trở thành điều quan trọng để mang lại thành công hoạt động mạng Xây dựng phần cứng cho mạng không dây liên kết đa đường để truyền liệu đòi hỏi phải tạo liên lạc node lân cận Không giống thông tin mạng có dây dẫn, mạng không dây dựa truyền sóng điện từ qua môi trường không khí, tuân theo đặc tính truyền sóng Việc đối xử với node mạng phải ngang để đạt mục tiêu này, việc sử dụng giao thức điều khiển truy nhập môi trường MAC (Medium Access Control) cần thiết Một số giao thức MAC đề nghị cho mạng WNSs, lựa chọn giao thức đặc tính mạng định đặc điểm kênh truyền cho phép node truyền thông điệp thời điểm xác định Việc chia sẻ truy cập kênh truyền cần phải xây dựng giao thức MAC cho node mạng Từ mô hình tham khảo OSI (Open Systems Interconnection Reference Model_OSIRM), giao thức MAC xây dựng lớp thấp lớp liên kết liệu (Data Link Layer_DDL) Lớp cao DDL xem lớp điều khiển ligic (LLC) Sự tồn lớp LLC cho phép nhiều lựa chọn cho lớp MAC, phụ thuộc vào cấu trúc giao thức mạng, đặc tính kênh truyền, chất lượng cung cấp cho ứng dụng Lớp vật lý (PHY) gồm đặc tính môi trường truyền cấu hình mạng Nó định nghĩa giao thức chức thiết bị vật lý, giao diện mặt điện để đạt việc thu nhận bit Chức chủ yếu lớp PHY bao gồm qui ước điện, mã hóa khôi phục tín hiệu, đồng phát thu, qui ước chuỗi bit… Lớp MAC nằm lớp vật lý Cung cấp chức sau: Kết hợp liệu vào frame để gởi cách thêm vào trường header gồm thông tin địa trường kiểm soát lỗi 10 Tách frame thu để lấy địa thông tin kiểm tra lỗi khôi phục lại thông điệp điều chỉnh truy cập kênh truyền chia sẻ theo cách phù hợp với đòi hỏi đặc điểm ứng dụng Hình 5.1: Mô hình tham khảo OSI cấu trúc lớp liên kết liệu 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 2.3 Phân loại mạng cảm biến 2.3 Category WSN (C1WSN) Hệ thống lưới kết nối đa đường node qua kênh truyền vô tuyến sử dụng giao thức định tuyến động,các node tìm đường tôt đến đích 2.3.2 Category WSN (C2WSN) Mô hình điểm-điểm hay đa điểm-điểm, chủ yếu liên kết đơn node (single hop), dùng giao thức định tuyến tĩnh 11 CHƢƠNG 3: CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 3.1 Giám sát điều khiển công nghiệp Một nhà máy công nghiệp, có quy mô rộng điển hình có phòng điều khiển tương đối nhỏ, xung quanh có thiết máy móc tương đối lớn Phòng 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 mô 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 hoàn tất phương tiện không dây rẻ có sẵn để cung cấp kiểu truyền thông Bởi thông tin truyền thông thông tin trạng thái, thường thay đổi chậm Vì vậy, chế độ vận hành bình thường, thông lượng liệu yêu 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 trình truyền thông multi-hop, nhận yêu cầu 3.2 Tự động hoá gia đình điện dân dụng Gia đình không gian ứng dụng lớn cho mạng cảm biến không dây Nhiều ứng dụng công nghiệp vừa mô tả có mối liên hệ tương tự gia đình Ví dụ hệ thống HVAC trang bị với ổn nhiệt chống rung không dây bảo vệ phòng ánh nắng mặt trời nhà hiệu nhà trang bị ổn nhiệt đơn có dây Một ứng dụng điều khiển chung từ xa, PDA loại thiết bị không điều khiển TV, Máy nghe DVD, dàn âm thiết bị điện tử gia đình khác với bóng đèn, cánh cửa, ổ khoá 12 trang bị với kết nối mạng cảm biến không dây Với điều khiển chung từ xa, điều khiển 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 chuông 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 không 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 nguồn thấp điều kiện thiết yếu mạng cảm biến không dây Úng 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 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 khoá không dây, cảm biến cửa vào cửa sổ, điều khiển bóng đèn không dây, chủ nhà có thiết bị tương tự keyfob 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 toàn nhà, thiết lập hệ thống HVAC đến chế độ ngủ Người sử dụng nhận tiếng beep đáp thể tất thực thành công, nghỉ ngơi hoàn toàn, nhà an toàn Khi cánh cửa hỏng mở, vấn đề tồn tại, hình hiển thị thiết bị thị nơi bị hỏng Mạng có trí tận dụng hệ thống an ninh gia đình đầy đủ để phát cửa sổ bị gãy chỗ hỏng khác Bên nhà, khả location-aware mạng cản biến không dây phù hợp với tập khác hoạt động consumer-related, 13 bao gồm du lịch mua sắm Trong ứng dụng này, 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 câp 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 gồm 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 thông, tính toán, 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) 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 côn trùng loài sinh vật nhỏ khác; kiểm tra từ xa số liệu sinh lý người; giám sát, kiểm tra bác sĩ bệnh nhân bên bệnh viện 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 loài chim, loài thú nhỏ, côn trùng; kiểm tra điều kiện môi trường ảnh hưởng tới mùa màng vật nuôi; tình trạng nước tưới; công cụ vĩ mô 14 cho việc giám sát mặt đất phạm vi rộng thám hiểm hành tinh; phát hóa học, sinh học; tính toán nông nghiệp; kiểm tra môi trường không 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 - Vẽ đồ sinh học phức tạp môi trường - Phát lũ lụt - Trong nông nghiệp 15 CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIÁM SÁT THÔNG SỐ MÔI TRƢỜNG 4.1 Tìm hiểu thiết bị Raspberry Pi 4.1.1 Giới thiệu chung Raspberry Pi máy tính tí hon chạy hệ điều hành Linux mắt vào tháng năm 2012 với giá $25 Ban đầu Raspberry Pi phát triển dựa ý tưởng tiến sĩ Eben Upton đại học Cambridge muốn tạo máy tính giá rẻ để học sinh dễ dàng tiếp cận khám phá giới tin học Dự định khiêm tốn ông đến cuối đời bán tổng cộng 1000 bo mạch cho trường học Tuy nhiên với ưu điểm bật, triệu board Raspberry Pi bán vòng chưa đầy năm Hình 4.1: Board Raspberry Pi Chỉ cần bàn phím, tivi hình có cổng HDMI/DVI, nguồn USB 5V dây micro USB sử dụng Raspberry Pi máy tính bình thường Với Raspberry Pi, ta sử dụng ứng dụng văn phòng, nghe nhạc, xem phim độ nét cao Một điều quan trọng tiết kiệm điện khả chạy liên tục 24/24 16 Phần Cứng Thông số kỹ thuật Model B System-on-Chip Broadcom BCM2835 (CPU+GPU) (SoC) 700 MHz ARM 11 tảng ARMv6 CPU Broadcom VideoCore 4, OpenGL ES GPU 2.0, OpenVG 1080p30 H.264 high-profile encode/decode Bộ nhớ (SDRAM) 512 MB USB 2.0 Ports (qua hub USB tích hợp) Video Outputs Composite RCA HDMI Audio Outputs 3.5 mm jack HDMI Audio Inputs Không có, thêm vào Onboard Storage Secure Digital|SD / MMC / SDIO card slot Onboard Netword 10/100 wired Ethenet RJ45 Công suất 700 mA (3.5 W) Nguồn điện 5V DC qua cổng micro USB GPIO Kích thước 85.0 x 56.0 x 17.0 mm Thông số kỹ thuật board Raspberry Pi model B 17 Cấu tạo Hình 4.2: Cấu tạo Raspberry Pi Trái tim Raspberry Pi chip SoC (System-On-Chip) Broadcom BCM2835 chạy tốc độ 700mHz Chip tương đương với nhiều loại sử dụng smartphone phổ thông nay, chạy hệ điều hành Linux Tích hợp chip nhân đồ họa (GPU) Broadcom VideoCore IV GPU đủ mạnh để chơi số game phổ thông phát video chuẩn full HD Hệ thống GPIO (General Purpose Input Output): gồm 26 chân chia làm hai hang Đúng tên gọi nó, từ ta kết nối điều khiển nhiều thiết bị điện tử/cơ khí khác Ngõ HDMI: dùng để kết nối Pi với hình máy tính hay tivi có hỗ trợ cổng HDMI Ngõ RCA Video (analog): thiết kế Pi người ta tính đến trường hợp người sử dụng nước phát triển điều kiện sắm tivi đời tích hợp cổng HDMI Vì cổng video analog thêm vào, giúp Raspberry Pi kết nối với tivi đời cũ Ngõ audio 3.5mm: kết nối dễ dàng với loa hay headphone Đối với tivi có cổng HDMI, ngõ âm tích hợp theo đường tín hiệu HDMI nên không cần sử dụng ngõ audio 18 Cổng CSI: khe cắm để cắm modul camera vào Raspberry Pi Khi sản xuất Raspberry Pi nhà sản xuất sản xuất thêm modul camera 5MP người mua không hỗ trợ mà phải mua thêm Chúng ta chụp hình, quay phim, làm việc tất tác vụ camera bình thường Cổng DSI: nơi giúp ta kết nối Raspberry Pi với hình cảm ứng để hiển thị sử dụng Raspberry cách trực quan Chúng ta thực tác vụ tương đương sử dụng chuột bàn phím Cổng USB: điểm mạnh Raspberry Pi tích hợp cổng USB 2.0 Ta kết nối với bàn phím, chuột hay webcam, thu GPS… qua mở rộng phạm vi ứng dụng Vì Raspberry Pi chạy Linux nên hầu hết thiết bị cần cắm-và-chạy (Plug-and-Play) mà không cần cài driver phức tạp Cổng Ethernet: cho phép kết nối Internet dễ dàng Cắm dây mạng vào Pi, kết nối với hình máy tính hay tivi bàn phím, chuột lướt web dễ dàng Khe cắm thẻ SD: Raspberry Pi không tích hợp ổ cứng Thay vào dùng thẻ SD để lưu trữ liệu Toàn hệ điều hành Linux hoạt động thẻ SD cần kích thước thẻ nhớ tối thiểu GB dung lượng hỗ trợ tối đa 32 GB Cấu trúc phần mềm Các Raspberry Pi sử dụng hệ điều hành dựa tảng Linux Phần cứng GPU truy cập thông qua Image Firmware nạp vào GPU vào lúc khởi động từ thẻ SD Image Firmware gọi đốm màu nhị phân (Binary Blob), ARM liên kết với mã trình điều khiển Linux ban đầu dựa vào nguồn đóng Một phần mã điều khiển giải phóng, nhiên nhiều chương trình điều khiển thực tế thực cách sử dụng mã nguồn đóng GPU Phần mềm ứng dụng sử dụng gọi đến thư viện thời gian chạy nguồn đóng (OpenMax, OpenGL ES hay OpenVG) Nó gọi trình điều khiển nguồn mở bên lõi Linux, sau gọi mã điều khiển nguồn đóng GPU VideoCore IV Các API trình điều khiển lõi cụ thể cho thư viện đóng Các ứng dụng Video sử dụng OpenMax, ứng dụng 3D sử 19 dụng OpenGL ES ứng dụng 2D sử dụng OpenVG hai sử dụng EGL OpenMax EGL sử dụng trình điều khiển tảng mã nguồn mở Hình : kết nối P Nhà sản xuất Raspberry cung cấp tập hợp thư viện mã nguồn đóng cho phép truy cập vào tính tăng tốc GPU Các thư viện có sẵn là:  OpenGL ES 2.0 (opengl) thư viện 3D, thường sử dụng máy tính để bàn hệ thống nhúng Nó định nghĩa Khronos Group  OpenVG thư viện vẽ véc tơ 2D, thường sử dụng máy tính để bàn hệ thống nhúng Một lần nữa, định nghĩa Khronos Group  EGL giao diện lập trình ứng dụng Khronos API OpenGL ES hay OpenVG hệ thống cửa sổ tảng nguồn gốc  Openmax cung cấp tập hợp API với khái niệm trừu tượng người dùng cho thói quen sử dụng âm thanh, video, vàxử lý hình ảnh tĩnh OpenMax định nghĩa ba lớp, lớp IL, cung cấp giao diện 20 khuôn khổ đa phương tiện Gstreamer tập hợp thành phần đa phương tiện (như bảng mã)  Openmax IL API chuẩn giai đoạn này, cài đặt tùy chỉnh Tất thư viện cung cấp chip SoC Broadcom 4.1.2 Tìm hiểu hệ điều hành Raspberry Pi máy tính, để máy tính hoạt động cần cài đặt hệ điều hành Trong giới nguồn mở linux, có nhiều phiên hệ điều hành tùy biến (distro) khác Tùy theo nhu cầu mục đích, khả học hỏi mà ta sử dụng distro phù hợp với Có phiên hệ điều hành cung cấp thức cho Raspberry Pi:  Raspian "wheezy": distro dựa Debian wheezy, sử dụng hard-float ABI (tính toán dấu chấm động phần cứng) cho thời gian chạy ứng dụng nhanh Có sẵn giao diện đồ họa Phù hợp với người bắt đầu tiếp cận Linux tính dễ sử dụng trực quan  Soft-float "wheezy": xây dựng dựa Debian wheezy việc xử lý dấu chấm động thực phần mềm Việc giúp sử dụng máy ảo Java (Oracle JVM) Raspberry  Arch Linux: phiên giành cho ARM Đảm bảo thời gian khởi động vòng 10 giây Chỉ khởi động load gói cần thiết Để sử dụng Arch Linux cần có kiến thức Linux  Pidora: phiên Fedora tối ưu cho Raspberry Pi, có sẵn giao diện đồ họa Giành cho quen xài Fedora  RISC OS: hệ điều hành nhóm phát triển ARM thiết kế riêng Đây phiên Linux, cần làm quen với cấu trúc câu lệnh đặc trưng cho hệ điều hành 4.2 Xây dựng mạng cảm biến giám sát thông số môi trƣờng qua việc sử dụng thiết bị Raspberry Pi Sensor Chúng ta xây dựng ứng dụng để giám sát thông số môi trường tiêu biểu việc bảo quản thực phẩm, đặc biệt thực phẩm tươi sống 21 trình vận chuyển, là: nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng Chúng ta sử dụng thiết bị Raspberry Pi Sensor cảm biến DHT22 BH1570 trình bày Ngoài dùng ngôn ngữ lập trình Python thư viện dùng riêng cho sensor cảm biến (thư viện adafruit) để viết chương trình dùng Raspberry Pi để đọc thông số Sensor - Mô hình hoạt động chương trình biểu diễn dạng sơ đồ: 22 KẾT LUẬN Công nghệ IoT nói chung mạng cảm biến không dây nói riêng hứa hẹn tạo ứng dụng đầy tiềm năng, áp dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, mà công nghệ khác 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 mô người thiết kế hệ thống đánh giá chất lượng dịch vụ mạng cung cấp, để từ thiết kế hệ thống theo cách tối ưu Trên sở nghiên cứu tổng quan IoT, công nghệ cảm biến không dây ứng dụng thực tiễnm, em xây dựng thành công chương trình thực nghiệm có tính khả thi cao (như trình bày phần đánh giá kết chạy thử nghiệm) Tuy nhiên, thời gian số lượng cảm biến hạn chế, chương trình chưa chạy thử nghiệm với số lượng lớn thiết bị cảm biến, chưa đánh giá hết số vấn đề như: việc truyền nhận liệu từ thiết bị cảm biến đến node mạng cảm biến, vấn đề xung đột liệu… Đây hướng nghiên cứu, phát triển luận văn 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Luigi Atzori, Antonio Iera, Giacomo Morabito, Internet of Things: A survey, Computer Networks 54 (2010) 2787–2805 Dr Ovidiu Vermesan, Dr Peter Friess, Patrick Guillemin, Internet of Things Strategic Research Roadmap, 2009 Strategic Research Agenda, The IoT European Research Cluster - European Research Cluster on the Internet of Things (IERC) Everton Cavalcante, Marcelo Pitanga Alves, An Analysis of Reference Architectures for the Internet of Things, Corba 2015 Anna Ha’c, Wireless Sensor Network Designs, University of Hawaii at Manoa, Honolulu, USA, John Wiley & Sons Ltd, Copyright 2003 Edgar H.Callaway, Jr Wireless Sensor Networks: Architectures and Protocols, A CRC Press Company, Copyright © 2004 CRC Press LLC Ovidiu Vermesan, Peter Friess, Internet of Things – Converging Technologies For Smart Environments and Integrated Ecosystems, River Publishers Series in Communications Kiran Maraiya, Kamal Kant, Nitin Gupta, Application based Study on Wireless Sensor Network, International Journal of Computer Application (09758887), Volume 21, No.8, May 2011 I.F Akyildiz, W Su*, Y Sankarasubramaniam, E Cayirci, Wireless sensor networks: A survey, Broadband and Wireless Networking Laboratory, School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332, Received 12 December 2001; accepted 20 December 2001. Mainwaring, Polastre, et al Wireless Sensor Networks For Habitat Monitoring, online posting 2002 ACM International Workshop on Wireless Sensor Networks and Applications September 28, 2002 Atlanta, GA (also Intel 24 Research, IRB-TR-02-006, June 2002.) 12 Dec 2002 10 Matt Richardson & Shawn Wallace, Getting Started with Raspberry Pi 11 Maik Schmidt, Raspberry Pi, A Quick-Start Guide  ... quan IOT, ứng dụng IOT Chƣơng Nghiên cứu mạng cảm biến không dây Trong chương giới thiệu mạng cảm biến không dây, công nghệ sử dụng mạng cảm biến không dây Chƣơng Nghiên cứu ứng dụng công nghệ. .. sĩ Dương Lê Minh, em chọn đề tài đồ án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT cho giám sát môi trường” Với mục đích tìm hiểu mạng cảm biến không dây, dựa công nghệ mạng di động tạm thời, triển khai... trình điều khiển lõi cụ thể cho thư viện đóng Các ứng dụng Video sử dụng OpenMax, ứng dụng 3D sử 19 dụng OpenGL ES ứng dụng 2D sử dụng OpenVG hai sử dụng EGL OpenMax EGL sử dụng trình điều khiển tảng