Δημιουργία ασύρματου δικτύου κόμβων μετρήσεων χαμηλού κόστους

Δημιουργία ασύρματου δικτύου κόμβων μετρήσεων χαμηλού κόστους

Γώττας, Φίλιππος

Gottas, Filippos

Βασιλακόπουλος, Μιχαήλ

Μεταπτυχιακή Διατριβή

2013-06-26

2013-06

2013-06-26T11:22:59Z

Τα ασύρματα δίκτυα κόμβων μετρήσεων τα τελευταία χρόνια εμφανίζονται σε περισσότερους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Σε αυτό συνέβαλε η μείωση του κόστους κατασκευής των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ολοκληρωμένα πολύ υψηλής κλίμακας ολοκλήρωσης - VLSI), η ανάγκη της βιομηχανίας να ελέγχει τις διαδικασίες παραγωγής καθώς και κάθε άλλη δραστηριότητα όπου πρέπει να μετρηθούν φυσικά ή βιομηχανικά μεγέθη να αποθηκευθούν ή να μεταδοθούν για περαιτέρω επεξεργασία. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ασχολείται με την κατασκευή ενός χαμηλού κόστους ασύρματου δικτύου κόμβων μετρήσεων. Το ασύρματο δίκτυο αποτελείται από έναν κεντρικό κόμβο και πολλούς απομακρυσμένους κόμβους. Ο κεντρικός κόμβος έχει άπειρη ενέργεια, επικοινωνεί με όλους τους απομακρυσμένους κόμβους και είναι υπεύθυνος για την καταχώρηση των μετρήσεων σε βάση δεδομένων. Οι απομακρυσμένοι κόμβοι αποστέλλουν τις μετρήσεις τους σε προγραμματισμένα χρονικά διαστήματα στον κεντρικό κόμβο. Ο χρήστης μέσω Web-based διεπαφής μπορεί να λαμβάνει τις μετρήσεις των κόμβων καθώς και γραφήματα. Για να υλοποιηθεί το ασύρματο δίκτυο κατασκευάστηκαν ο κεντρικός κόμβος και πέντε απομακρυσμένοι κόμβοι. Όλοι οι κόμβοι αποτελούνται από έναν μικροελεγκτή 8-bit και έναν πομποδέκτη. Το πρόγραμμα του μικροελεγκτή αναπτύχθηκε σε C και περιλαμβάνει ένα «απλό» πρωτόκολλο επικοινωνίας και μια μηχανή καταστάσεων. Τον περισσότερο χρόνο τόσο ο μικροελεγκτής όσο και ο πομποδέκτης βρίσκονται σε κατάσταση «ύπνου» επιτυγχάνοντας ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Βασικές παράμετροι για την ανάπτυξη του συστήματος, θεωρήθηκαν: το χαμηλό κόστος, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η διαθεσιμότητα των υλικών και η ευκολία κατασκευής. Η μεταπτυχιακή διατριβή αναδεικνύει όλες τις βασικές έννοιες για την υλοποίηση ενός ασύρματου δικτύου αισθητήρων χαμηλού κόστους. Η απλότητα στο σχεδιασμό ενός πρωτοκόλλου επιπέδου πρόσβασης μέσου παίζει σημαντικό ρόλο σε δίκτυα με μικρή κίνηση και συμβάλει σημαντικά στην εξοικονόμηση ενέργειας που ήταν βασική παράμετρος του συστήματος.

Περιέχει βιβλιογραφικές παραπομπές.

During recent years, wireless sensor networks nodes appear in most areas of human activity. This was helped by the reduction of the manufacturing cost of integrated circuits (very large scale integration - VLSI), the need for industry to control production processes and any other activity where measurement of natural or industrial sizes is needed to be stored or transmitted for further processing. This M.Sc. dissertation deals with the construction of low cost wireless sensor network nodes. The wireless network consists of a central hub and multiple remote nodes. The central node has infinite energy, communicates with all remote nodes and is responsible for recording the measurements in a database. The remote nodes send their measurements, at scheduled intervals, to the central hub. The user through Web-based interface may take measurements of nodes and graphs. To implement the wireless sensor network, a central node and five remote nodes are constructed. All nodes consist of an 8-bit microcontroller and a transceiver. The microcontroller program has been developed in C and includes a "simple" communication protocol and a state machine. Most of the time, both the microcontroller and the transceiver are in "sleep" state achieving minimum energy consumption. Key parameters for the development of the system were: low cost, low power consumption, the availability of materials and ease of manufacturing. The M.Sc. dissertation highlights all the key concepts for the implementation of a wireless sensor network of low cost. The simplicity in the design of a medium access layer protocol plays an important role in networks with little traffic and contributes significantly to energy saving which was a key parameter of the system.

Ασύρματα δίκτυα κόμβων μετρήσεων

Wireless Sensor Networks

Wireless Sensor Networks Nodes

Open University of Cyprus

Digital Repository Kipseli

Αποθετήριο Ανοικτού Πανεπιστημίου Κύπρου

Μεταπτυχιακές διατριβές

Πληροφοριακά και Επικοινωνιακά Συστήματα (ΜΕΤ)