Thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm bằng mạng không dây

Bài viết Thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm bằng mạng không dây nghiên cứu giải pháp thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm sử dụng mạng không dây. Cảm biến được đặt tại các điểm cần đo. Dữ liệu sẽ được đưa về điểm trung tâm, sau đó đưa lên server. Người dùng có thể quan sát giá trị nhiệt độ, độ ẩm thông qua web được thiết kế trên server hoặc ứng dụng điện thoại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm bằng mạng không dây THU THẬP DỮ LIỆU NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM BẰNG MẠNG KHÔNG DÂY Nguyễn Quốc Vàng* *Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Lê Tấn Sang TÓM TẮT Môi trường sống đóng vai trò quan trọng đến sự phát triển cùa mọi cá thể, từ động vật đến con người. Con người cần môi trường làm việc, sinh hoạt, học tập, có nhiệt độ, độ ẩm dễ chịu, thoải mái. Rau, cải, tôm, cá đặc biệt cần một môi trường với nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho từng giai đoạn để tồn tại và phát triển tốt nhất. Do đó, việc theo dõi các thông số nhiệt độ, độ ẩm là cần thiết để kịp thời phát hiện và đưa ra các giải pháp xử lý. Khi mà các điểm cần đo nhiệt độ đạt số lượng lớn, các giải pháp sử dụng dây dẫn truyền tín hiệu trở nên khó thực hiện. Từ đó, nhóm chọn nghiên cứu giải pháp thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm sử dụng mạng không dây. Cảm biến được đặt tại các điểm cần đo. Dữ liệu sẽ được đưa về điểm trung tâm, sau đó đưa lên server. Người dùng có thể quan sát giá trị nhiệt độ, độ ẩm thông qua web được thiết kế trên server hoặc ứng dụng điện thoại. Từ khóa: mạng không dây, nhiệt độ, độ ẩm, môi trường 1. GIỚI THIỆU Trong nhiều nhà máy, đặc biệt là các nhà máy lớn, người quản lý luôn cần một hệ thống để có thể theo dõi được các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm tại tất cả các phòng ban hay phân xưởng. Hiện nay, công việc này thường được ghi chép thủ công dẫn đến rất khó quản lý và không kịp phản ứng khi xảy ra sự cố. Nhu cầu theo dõi thông số nhiệt độ, độ ẩm cũng rất cấp thiết cho các kho nông sản, thủy sản. Khi mà việc thay đổi không mong muốn của các thông số môi trường có thể dẫn tới tổn thất lớn cho sản phẩm. Các thiết bị đo giá trị nhiệt độ, độ ẩm thì có nhiều trên thị trường, nhưng sản phẩm tích hợp thành một hệ thống duy nhất thì vẫn phát triển không ngừng trong nền công nghiệp 4.0 và lĩnh vực ioT hiện nay. Do đó, nhóm chọn nghiên cứu giải pháp thu thập dữ liệu từ nhiều điểm thông qua mạng không dây. Nhiều bài báo đã đưa ra các lý thuyết về mô hình mạng thu thập các thông số môi trường. “Overview of Sensor Networks” đã thực hiện mô hình thu thập dữ liệu môi trường nhằm mục đích tăng năng suất trong sản xuất, trong nông nghiệp và xây dựng [1]. “An Integrated Sensor Network System for Energy-Efficient Surveillance” đã đưa ra mạng cảm biến mang tên VigilNet để phát hiện vị trí các vật thể và truyền dữ liệu về điểm điều khiển [2]. Tác giả của bài báo “Context-Aware Wireless Sensor Networks for Assisted Living and Residential Monitoring” đưa ra mạng gọi là AlarmNet để ghi nhận lại các thông số môi trường, hoạt động sinh lý, thể chất 255 của các cá nhân [3]. Hay trong công bố mang tên “Wireless Sensor Networks”, tác giả đã tổng hợp về các giải pháp dùng mạng cảm biến không dây, ứng dụng cho hàng ngàn thiết bị [4]. Từ đó, nhóm đặt mục tiêu nghiên cứu giải pháp thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm bằng mạng không dây. Dữ liệu được truyền lên server và có thể theo dõi thông qua web. Bố cục trình bày gồm phần 1: giới thiệu; phần 2: các mạng dữ liệu không dây; phần 3: Hệ thống thu thập dữ liệu không dây; và cuối cùng là phần 4 là kết luận và hướng phát triển. 2. CÁC MẠNG DỮ LIỆU KHÔNG DÂY 2.1 Wifi Công nghệ Wi-Fi ra đời từ giai đoạn đầu của Internet, dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11, được phát triển như một sự thay thế không dây cho chuẩn có dây Ethernet IEEE 802.3. Wi-Fi đã được tích hợp vào các máy tính xách tay, máy tính bảng, điện thoại thông minh và smart TV. Wi-Fi cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT do có thể tận dụng cơ sở hạ tầng Wi-Fi đã có. Hầu hết các mạng Wi-Fi hoạt động ở băng tần 2.4GHz. Wi-Fi cũng có thể hoạt động ở băng tần 5GHz, nơi có nhiều kênh hơn và tốc độ dữ liệu cao hơn. Mạng Wi-Fi có cấu trúc liên kết hình sao, với AP (access point) như là “internet gateway”. Công suất đầu ra của Wi-Fi đủ cao để có thể phủ sóng toàn bộ nhà trong hầu hết các trường hợp. Trong các tòa nhà lớn, nhiều hơn một AP sẽ được triển khai ở các vị trí khác nhau để tăng phạm vi phủ sóng của mạng, tuy nhiên vẫn có thể tồn tại các điểm chết. Để khắc phục trường hợp này, một số sản phẩm Wi-Fi sẽ tăng số lượng ăng-ten. Hầu hết các AP Wi-Fi đều yêu cầu hỗ trợ tới 250 thiết bị được kết nối đồng thời. Các AP “enterprise-grade” có thể hỗ trợ nhiều kết nối hơn nữa, trong khi các AP phổ biến khác xử lý không quá 50. Wi-Fi là công nghệ kết nối Internet không dây phổ biến nhất hiện nay. Tuy nhiên, công suất cao và độ phức tạp của nó đã là rào cản lớn đối với các nhà phát triển IoT, nhưng các thiết bị và module hiện nay đã giảm bớt nhiều rào cản này và cho phép tích hợp WiFi vào các ứng dụng IoT. 256 Hình 1: Wifi và module ESP32 2.2 Bluetooth Ericsson đã phát minh ra công nghệ Bluetooth vào năm 1994 như một tiêu chuẩn cho giao tiếp không dây giữa điện thoại và máy tính. Bluetooth hoạt động trong băng tần ISM 2.4GHz, trước đây dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.1, nhưng sau đó phát triển và các tiêu chuẩn mới được quản lý bởi Bluetooth SIG. Bluetooth cổ điển là công nghệ PAN chủ yếu được sử dụng ngày nay để thay thế cáp cho giao tiếp tầm ngắn và chủ yếu là cấu trúc liên kết mạng điểm-điểm hoặc mạng hình sao. Nó sử dụng băng tần ISM 2.4GHz hỗ trợ thông lượng dữ liệu lên đến 2Mbps, với tối đa tám thiết bị được kết nối. Bluetooth năng lượng thấp, trước đây được gọi là Bluetooth Smart, là một của Bluetooth. Nokia ban đầu đã tạo ra Bluetooth năng lượng thấp và Bluetooth SIG đã đưa nó vào tiêu chuẩn Bluetooth 4.0 vào năm 2010 để tham gia vào không gian IoT năng lượng thấp. Bluetooth năng lượng thấp cũng sử dụng băng tần ISM 2.4GHz ...