hathivnmp3
New Member
Download miễn phí Đồ án Các ứng dụng của công nghệ cảm biến không dây và đánh giá bằng mô phỏng
MỤC LỤC
MỤC LỤC . I
THUẬT NGỮVIẾT TẮT .III
LỜI NÓI ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1 . 3
TỔNG QUAN VỀMẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . 3
1.1 Giới thiệu vềmạng cảm biến không dây . 3
1.2 Mô tảhệthống quát . 3
1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến mạng cảm biến không dây . 5
1.3.1 Tiêu thụnguồn mức thấp . 5
1.3.2 Chi phí thấp . 6
1.3.3 Mức độkhảdụng .6
1.3.4 Kiểu mạng . 6
1.3.5 Bảo mật . 7
1.3.6 Thông lượng dữliệu . 9
1.3.7 Trễbản tin . 9
1.3.8 Tính di động . 10
1.4 Đặc điểm của mạng cẩm biến không dây . 10
1.4.1 Kích thước vật lý nhỏ. 10
1.4.2 Hoạt động đồng thời với độtập trung cao . 10
1.4.3 Khảnăng liên kết vật lý và phân cấp điều khiển hạn chế. 10
1.4.4 Tính đa dạng trong thiết kếvà sửdụng . 11
1.4.5 Hoạt động tin cậy . 11
1.5 Kiến trúc và giao thức mạng cảm biến không dây . 11
1.5.1 Lớp ứng dụng . 13
1.5.2 Lớp giao vận . 13
1.5.3 Lớp mạng . 14
1.5.4 Lớp liên kết sốliệu . 14
1.5.5 Lớp vật lý . 15
1.6 Các hỗtrợtruyền thông cho mạng cảm biến không dây . 16
1.6.1 Hệ điều hành TinyOS . 16
1.6.2 Hệthống Cảm biến mạng tích hợp không dây WINS . 26
CHƯƠNG 2 . 37
CÁC ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . 37
2.1 Các ứng dụng của công nghệmạng cảm biến không dây . 37
2.1.1 Giám sát và điều khiển công nghiệp . 37
2.1.2 Tự động hoá gia đình và điện dân dụng . 40
2.1.3 Cảm biến trong quân sự. 42
2.1.4 Cảm biến trong y tếvà giám sát sức khoẻ. 43
2.1.5 Cảm biến môi trường và nông nghiệp thông minh . 44
2.2 Một ứng dụng giám sát môi trường sống - đảo Great Duck Island . 46
2.4 Kếhoạch thi hành . 51
CHƯƠNG 3 . 57
MÔ HÌNH HOÁ VÀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . 57
3.1 Mô hình hoá mô phỏng. 57
3.1.1 Mô hình SWAN theo dõi mức độô nhiễm môi trường . 57
3.1.2 Mô hình của trường Đại học Los Angeles California . 64
3.2 Thiết kếphần mềm mô phỏng mạng cảm biến không dây . 70
3.2.1 Phần mềm NS-2 . 70
3.2.2 Cơsởphát triển mô phỏng mạng cảm biến trên nền NS-2 . 73
3.2.3 Các bổsung vào NS-2 . 74
3.2.4 Các chỉnh sửa trong NS-2 . 76
3.3 Mô tảmã lập trình mô phỏng . 78
3.3.1 Thiết lập kênh hiện tượng và kênh dữliệu . 78
3.3.2 Thiết lập một giao thức MAC cho kênh Phenomenon . 79
3.3.3 Thiết lập các node Phenomenon . 79
3.3.4 Thiết lập tốc độvà kiểu xung của Phenomenon . 79
3.3.5 Định hình node cảm biến . 80
3.3.6 Thiết lập các node non-sensor (điểm thu thập dữliệu, Gateway) . 80
3.3.7 Gắn kết các tác nhân cảm biến . 81
3.3.8 Gắn kết một tác nhân UDP và ứng dụng cảm biến cho mỗi node . 81
3.3.9 Khởi động ứng dụng cảm biến . 81
CHƯƠNG 4 . 82
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤQoS CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY . 82
4.1 Mô tảkịch bản mô phỏng . 82
4.2 Thực hiện mô phỏng. 82
4.2.1 Viết mã và chạy mô phỏng . 82
4.2.2 Tính toán kết quả. 84
4.2.3 Tính tỷlệmất gói udp tại lớp giao . 85
4.2.4 Tính độtrễgói (s) . 87
4.2.5 Tính tốc độgói udp trung bình (kbps) . 88
4.3 Đánh giá kết quả đạt được sau mô phỏng. 90
KẾT LUẬN . 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO .93
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
và để tương tác với mạngcảm biến. Một giao diện cho truyền thông với mạng thông qua một
gateway được hỗ trợ tốt giống như hiển thị và logging thông tin mạng.
Hình 1.7: Các thành phần môi trường run-time
Một nhân run-time, có quyền ưu tiên, đa tác vụ được port đến module xử lý
dựa trên Micro C/OS, và được thiết kế để chạy trên trên mức cao nhất của HAL.
HAL cung cấp các chức năng ngôn ngữ biên dịch then chốt cho Micro C/OS
(định thời thời gian thực, chuyển mạch ngữ cảnh, điều khiển ngắt). Mối quan hệ
giữa các ứng dụng, hệ điều hành và HAL được chỉ ra tại hình 1.7 với nhiều chi
tiết của quá trình thực thi. OS được sử dụng để lập lịch các ứng dụng, truyền
thông liên xử lý mạnh với máy phát vô tuyến và các module thông minh đính
kèm, điều khiển quản lý nguồn mức cao hơn, điều khiển các driver thiết bị cảm
biến đính kèm, và điều khiển các bản tin mạng và các chức năng giao thức liên
quan. HAL cung cấp một cái nhìn chuẩn về các ngắt đến OS và truy nhập mức
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng cảm biến không dây
Đỗ ngọc Anh - D2001VT - 35 -
thấp hơn đến quản lý nguồn, các bộ download mã, chức năng lập trình bộ nhớ
Flash, và giao diện gỡ rối JTAG. Một chức năng I/O chuẩn được cung cấp để hỗ
trợ gỡ rối ngôn ngữ C và giao diện mức C cho quá trình truyền bản tin mạng.
Hình 1.8 chỉ ra kiến trúc phần mềm tổng thể với các thực thể phần mềm được
đặt trên module xử lý ARM, module DCT, các module cảm biến và một máy
chủ (PC). Hỗ trợ cho một máy thu phát vô cũng được cung cấp. Một vài công cụ
phát triển phát triển trên OC và Arm cho việc sử dụng trong quá trình mã hoá và
gỡ rối phần mềm. Người sử dụng sử dụng ARM SDT (System Developers
Toolkit) hay bộ biên dịch tương tự để phát triển các ứng dụng dựa trên C (C-
based).
Một lược đồ TDMA hiệu quả nguồn được thi hành giống như giao thức lớp
liên kết WINS cơ bản. Lược đồ TDMA cho phép các node khoá bộ thu và/hay
bộ phát của chúng khi chúng không được lập lịch để truyền thông. Một lược đồ
định tuyến multi-hop cũng được thi hành để thông tin từ các node xa có thể
được chuyển đến các vị trí đích. Các giao thức lớp liên kết được xây dựng trên
nhất của kênh quảng bá vô tuyến trải phổ số và cung cấp một tốc độ dữ liệu thô
khoảng 100kb/s. Các loại lược đồ tự sửa lỗi trước mào đầu thấp cũng được thi
hành.
Toàn bộ node cảm biến WINS tiêu thụ nguồn có đỉnh là 1W, với bộ xử lý tiêu
thụ 300mW, máy phát vô tuyến tiêu thụ 600mW trong chế độ truyền phát và
300mW trong chế độ thu, thấp hơn 100mW được tiêu thụ nhờ các bộ transducer
cảm biến. Bộ điều khiển thích hợp chuyên biệt của hệ thống để cho phép công
suất đỉnh ít khi bị phụ thuộc. Một năng lực cốt yếu của các thiết bị là để chúng
có thể được phép đặt vào trong chế độ rỗi hay ngủ dưới sự điều khiển phần
mềm mức thấp để tăng thời gian sống hoạt động hệ thống.
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1. Tổng quan về mạng cảm biến không dây
Đỗ ngọc Anh - D2001VT - 36 -
Hình 1.8: Kiến trúc phần mềm WINS
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Các ứng dụng của mạng cảm biến không dây
Đỗ ngọc Anh - D2001VT - 37 -
CHƯƠNG 2
CÁC ỨNG DỤNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
2.1 Các ứng dụng của công nghệ mạng cảm biến không dây
2.1.1 Giám sát và điều khiển công nghiệp
Một nhà máy công nghiệp, có quy mô rộng điển hình có một phòng điều
khiển tương đối nhỏ, xung quanh có các thiết máy móc tương đối lớn. Phòng
điều khiển có các đồng hồ chỉ báo và các máy hiển thị để mô tả trạng thái các
thiết bị (trạng thái các van, trạng thái thiết bị, nhiệt độ và áp suất của nguyên
liệu được lưu trữ, v.v…), đầu vào các thiết bị để điều khiển các bộ truyền động
trong các máy móc (các van, các bếp lò, v.v…) mà tác động đến trạng thái được
theo dõi của máy móc. Các cảm biến mô tả trạng thái các máy móc, các kết quả
hiển thị của chúng nằm trong phòng điều khiển, các thiết bị đầu vào điều khiển,
và các bộ truyền động trong các máy tất cả tương đối rẻ khi được so sánh với chi
phí của các đường dây bọc kim loại mà được sử dụng để truyền thông giữa
chúng. Tiết kiệm chi phí đáng kể được hoàn tất nếu một phương tiện không dây
rẻ có sẵn để cung cấp kiểu truyền thông này. Bởi vì thông tin được truyền thông
là thông tin trạng thái, nó thường thay đổi chậm. Vì vậy, trong chế độ vận hành
bình thường, thông lượng dữ liệu được yêu cầu của mạng tương đối chậm,
nhưng độ tin cậy được yêu cầu của mạng lại rất cao. Mạng cảm biến không dây
của nhiều node, cung cấp nhiều đường dẫn định tuyến bản tin của quá trình
truyền thông multi-hop, có thể nhận được các yêu cầu này.
Một ví dụ về điều khiển công nghiệp không dây là quá trình điều khiển bố trí
ánh sáng quảng cáo. Rất nhiều phí tổn trong quá trình cài đặt các bóng đèn trong
một toà nhà lớn liên quan đến việc điều khiển các bóng đèn – nơi mà các chuyển
mạch có dây, với các bóng đèn được bật và tắt cùng nhau, điều khiển bóng đèn,
v.v… Một hệ thống không dây có tính mềm dẻo có thể tận dụng một bộ điều
khiển handheld có thể được lập trình để điều khiển một số lượng các bóng đèn
trong một theo nhiều cách khác nhau gần như vô hạn, trong khi vẫn cung cấp
mức độ an ninh được yêu cầu bởi một bộ phận lắp đặt quảng cáo.
Thêm một ví dụ nữa là việc sử dụng các mạng cảm biến không dây trong các
ứng dụng an toàn công nghiệp. Các mạng cảm biến không dây có thể tận dụng
các cảm biến để phát hiện sự hiện diện của các chất độc hại hay các vật liệu
nguy hiểm, cung cấp quá trình phát hiện và nhận dạng sớm các khe hở hay phát
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2. Các ứng dụng của mạng cảm biến không dây
Đỗ ngọc Anh - D2001VT - 38 -
hiện tràn các tác nhân hoá học hay sinh học trước khi thiệt hại nghiêm trọng có
xảy ra (và trước khi các chất vượt ra ngoài vùng kiểm soát). Bởi vì mạng không
dây có thể sử dụng các thuật toán định tuyến phân tán, có nhiều đường định
tuyến, và có thể tự chữa trị và tự duy trì, chúng có thể co giãn trong mặt ngoài
của quá trình bùng nổ hay các thiệt hại khác đến máy công nghiệp, cung cấp
các thẩm quyền với thông tin trạng thái máy quyết định dưới các điều kiện rất
khó.
Quá trình giám sát và điều khiển cơ cấu quay hay chuyển động là một lĩnh
vực khác phù hợp với các mạng cảm biến không dây. Trong các ứng dụng như
vậy, các cảm biến có dây và các bộ truyền động thường không thực hiện được,
điều rất quan trọng để giám sát nhiệt độ, dao động, dòng bôi trơn, v.v… của các
thành phần quay của các máy để tối ưu hoá thời gian giữa các chu kỳ bảo trì, khi
máy phải được giữ off-line. Để làm được điều này, quan trọng là hệ thống cảm
biến không dây có khả năng thực hiện cho khoảng thời gian trọn vẹn giữa các
chu kỳ bảo trì, nếu không nó thủ tiêu m...