3.2.3.1. Module kết nối với Internet
Module kết nối Interent đóng vai trò nhƣ một máy tính có khả năng kết nối Interent, theo chuẩn IPv4. Khối kết nối Interent này có nhiệm vụ nhƣ một nút sink, tức là nó có nhiệm vụ chuyển đổi giao diện kết nối giữa mạng cảm biến với với mạng Interent. Thông qua, khối kết nối Internet này ngƣời dùng có thể thu thập số liệu, hoặc giám sát và điều khiển từng thiết bị trên nút đó đang quản lý.
Hình 3.3. Sơ đồ khối moudle kết nối Internet với mạng cảm biến của mô hình ngôi nhà thông minh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.4. Module kết nối Interenet của mô hình ngôi nhà thông minh
3.2.3.2. Các module thu thập và điều điều khiển thiết bị
Các module này thực hiện việc thu thập số liệu của môi trƣờng thông qua các cảm biến ánh sáng, nhiệt độ, khói, gas, chuyển động. Đồng thời, các module này có khả năng điều khiển thiết bị điện theo yêu cầu của ngƣời dùng gửi tới qua môi trƣờng mạng. Các module này đƣợc liên kết với qua môi trƣờng không dây để truyền dữ liệu tới nút sink/module kết nối Interenet.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.5. Các module thu thập và điều khiển thiết bị của
mô hình ngôi nhà thông minh
3.2.3.3. Module đo năng lƣợng tiêu thụ của thiết bị
Trong luận văn này, tác giả sử dụng cảm biến dòng 5A để thực hiện việc đo dòng điện tiêu thu của thiết bị điện. Đề từ đó xác định đƣợc công suất tiêu thụ hiệu dụng của thiết bị điện đó. Moulde này có thể đƣợc ghép chung với các module điều khiển thiết bị điện để thực hiện việc đo dòng tiêu thụ của thiết bị điện đó tại từng thời điểm.
3.3. Thiết kế phần mềm mô hình hệ thống ngôi nhà thông minh 3.3.1. Đặc tả các yêu cầu của hệ thống
Tính dễ sử dụng: Giao diện phần mềm trực quan dễ hiểu, các nút điều khiển có kích thƣớc phù hợp và đƣợc sử dụng icon thể hiện chức năng thay cho text.
Độ an toàn và bảo mật của hệ thống: Hệ thống đƣợc bảo mật bằng tài khoản ngƣời dùng và có phân cấp quyền sử dụng.
Tính thuận tiện: Giao diện dễ nhìn, các nút nhấn, đƣờng dẫn, thực đơn đƣợc bố trí hợp lí, hệ thống cần cung cấp các phím nóng để ngƣời dùng nâng cao có thể tăng tốc độ làm việc.
Yêu cầu về độ tin cậy của hệ thống: Hệ thống phải đảm bảo đƣợc sự ổn định, không để xảy ra các xung đột phần cứng hay phần mềm
Yêu cầu môi trƣờng:
- Máy tính phải có kết nối đƣờng truyền truy cập Internet.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Googlechrome..
- Thiết bị di động phải có kết nối Internet và chạy hệ điều hành Android. - Thiết bị di động phải đƣợc cài đặt phần mềm quản lý.
Yêu cầu chức năng: Hệ thống quản lý đƣợc các vùng mạng cảm biến khác nhau/các phòng. Xem đƣợc thông tin về môi trƣờng, cũng nhƣ điều khiển thiết bị điện
3.3.2. Biểu đồ lớp của hệ thống
Biểu đồ lớp mức hệ thống là biểu đồ mô tả tổng quát nhất các hoạt động của hệ thống trong đó hệ thống nhận các yêu cầu từ ngƣời dùng thông qua lớp giao diện nhƣ , đăng nhập, quản lí phòng, quản lý thông tin ngƣời dùng. Hệ thống xử lí các yêu cầu này và hồi đáp lại ngƣời sử dụng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.4. Các thuật toán quản lý mô hình ngôi nhà thông minh 3.4.1. Thuật toán điều khiển thiết bị
Hình 3.9. Lưu đồ thuật toán gửi lệnh điều khiển thiết bị
3.4.2. Thuật toán gửi số liệu lên máy chủ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.4.3. Thuật toán gửi số liệu của nút cảm biến tới nút sink
Hình 3.11. Lưu đồ thuật toán gửi số liệu từ nút cảm biến tới nút sink
3.3. Một số hình ảnh của mô hình ngôi nhà thông minh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.13. Hệ thống điều khiển thiết bị điện và giám sát môi trường
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.15 Màn hình quản lý thiết bị trên smartphone OS Android.
Hình 3.16. Màn hình giám sát môi trường trên smartphone OS Android.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.17. Màn hình giám sát môi trường trên máy tính.
3.3.4. Đánh giá hiệu năng của hệ thống
Đối với những hệ thống thu thập và điều khiển qua mạng IP nhƣ mạng Internet, mạng viễn thông thì yếu tố quan trọng đó là việc đáp ứng tín hiệu điều khiển thiết bị. Tức là, khi 1 lệnh điều khiển đƣợc gửi đi thì đáp ứng chấp hành của thiết bị đó càng có thời gian ngắn thì càng tốt. Do đó, trong phần này, tác giả thực hiện việc đánh giá thời gian đáp ứng lệnh điều khiển thiết bị trên môi trƣờng mạng IP thực tế. Kết quả đo đạc đáp ứng điều khiển thiết bị nhƣ sau:
Hình 3.12. Lưu đồ thuật toán gửi số liệu từ nút cảm biến tới nút sink
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Times (s) Commands
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
KẾT LUẬN
Trong những năm gần đây, chủ đề nghiên cứu về mạng cảm biến không dây luôn đƣợc các nhà khoa học quan tâm.Chính vì vậy, em đã nghiên cứu một số công nghệ truyền thông trong mạng cảm biến không dây và tập trung nghiên cứu công nghệ tích hợp mạng cảm biến không dây với mạng Internet. Dựa trên kết quả nghiên của mình, em đã cài đặt chƣơng trình và xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh. Dƣới đây là một số kết quả chính của luận văn:
- Nghiên cứu công nghệ truyền thông 6LOWPAN, RPL và CoAP
- Nghiên cứu cứu nền tảng phát triển mạng cảm biến Zolertia, Arduino.
- Xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh với các chức năng chính nhƣ sau: thu thập các thông số môi trƣờng nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, khí ga và chuyển động; điều khiển các thiết bị điện qua mạng Internet; quản lý ngôi nhà thông minh qua mạng Internet dựa trên nền web; tự động bật thiết bị khi phát hiện xâm nhập.
Tuy nhiên, mô hình ngôi nhà thông minh mà đề tài xây dựng còn gặp một số hạn chế nhƣ sau:
- Quy mô nhỏ, khoảng cách giữa nút cảm biến gắn nên việc đánh giá hiệu quả truyền thông không dây của mô hình còn thiếu tính thực tế.
- Các nút cảm biến hoạt động chƣa ổn định dẫn đến có sai số trong quá trình thu thập số liệu môi trƣờng.
- Chƣa thống kê số liệu thu thập thông số môi trƣờng theo thời gian và yêu cầu của ngƣời dùng
Với việc ứng dụng mạng cảm biến không dây phát triển ngôi nhà thông minh đƣợc ứng dụng này càng phổ biến. Do đó, đề tài tiếp tục phát triển hƣớng nghiên cứu này nhằm hoàn thiện những nhƣợc điểm ở trên, cũng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
nhƣ hợp tác với các doanh nghiệp để có thể triển khai hiệu quả các kết quả của đề tài ứng dụng trong xã hội, đáp ứng yêu cầu ngƣời dùng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. IEEE Computer Society, "IEEE Std. 802.15.4-2006 (as amended)",2007.
[2]. Vu Thanh Vinh, Pham Viet Binh, “A survey of routing using DHTs over wireless sensor networks”, Journal of Computer and Communication, USA, 2011.
[3]. W. Colitti, K. Steenhaut, and N. D. Caro, “Integrating Wireless Sensor Networks with the Web," in Extending the Internet to Low power and Lossy Networks (IP+SN 2011) Co-located with the CPS Week, Chicago, Illinois, USA, April 11th 2011
[4]. M. Kovatsch, M.Weiss, and D. Guinard, “Embedding internet technology for home automation," in Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), 2010 IEEE Conference on, September 2010.
[5]. S. Dawson-Haggerty, X. Jiang, G. Tolle, J. Ortiz, and D. Culler, “sMAP: a simple measurement and actuation profile for physical information," in Proceedings of the 8th ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems, 2010
[6]. L. D.D.Chaudhary, S.P.Nayse, Application of wireless sensor networks for greenhouse parameter control in precision agriculture," International Journal of Wireless & Mobile Networks (IJWMN), vol. 3, pp. 140-149, 2011
[7]. T. Ahonen, R. Virrankoski, and M. Elmusrati, Greenhouse Monitoring with Wireless Sensor Network," in Mechtronic and Embedded Systems and Applications, 2008. MESA 2008. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});