Η παρούσα εργασία παρουσιάζει τις βασικές αρχές για την τοποθέτηση αισθητήρων σύντηξης σε ένα υπολογιστικό σύστημα. Αρχικά, παρουσιάζονται τα υπολογιστικά συστήματα που χρησιμοποιήθηκαν, η τεχνολογία των αισθητήρων, οι απαιτούμενες συνδέσεις στο υπολογιστικό σύστημα που χρησιμοποιήθηκε, καθώς και ο τρόπος λειτουργίας τους. Επιπλέον, αναλύεται ο τρόπος αποθήκευσης που επιλέχθηκε για την καταγραφή και αποθήκευση των δεδομένων που παρέχονται από τους αισθητήρες. Γίνεται ανάλυση των μετρήσεων που προκύπτουν και της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση και την επεξεργασία τους. Η σπουδαιότητα του κάθε παράγοντα αναδεικνύεται κατά τον καθορισμό των επιθυμητών συνθηκών περιβάλλοντος, μέσω της μελέτης διαφόρων ομάδων τιμών. Ο τρόπος σύνδεσης και αλληλεπίδρασης της βάσης και του ασύρματου δικτύου αισθητήρων, μέσω διεπαφής (interface) με το χρήστη, αποτελεί το κυριότερο σκοπό της εφαρμογής. Οι μετρήσεις ενσωματώνονται σε ένα υπολογιστικό σύστημα μικρού κόστους, το οποίο τις εξάγει σε ένα ιστότοπο, στη διεύθυνση ενός τοπικού δικτύου. Σκόπιμα επιλέχθηκε η υλοποίηση της εφαρμογής σε τοπικό δίκτυο (δηλαδή όχι διαδικτυακά) ώστε να αποφευχθούν προβλήματα ασφάλειας και να μειωθεί η ανάγκη δημιουργίας, συντήρησης και ανάπτυξης ενός διαδικτυακού ιστότοπου από τον χειριστή του συστήματος. Κύριος σκοπός είναι η κατασκευή ενός ασύρματου δικτύου αισθητήρων, το οποίο επικοινωνεί μέσω τοπικής σύνδεσης με το περιβάλλον του χρήστη και παρέχει στοιχεία σχετικά με τις τιμές της θερμοκρασίας, της υγρασίας καθώς και της πιθανής διαρροής αερίου στον υπό επίβλεψη χώρο. Σε περίπτωση ακραίων συνθηκών στο περιβάλλον του χώρου, αποστέλλεται αυτόματη ηλεκτρονική ειδοποίηση (email), ανά τακτά διαστήματα, στο χρήστη. Η παραπάνω υλοποίηση στοχεύει στην ασφάλεια του σπιτιού και στην παρακολούθηση των συνθηκών του περιβάλλοντος χώρου, σε κάθε χρονική στιγμή. H μεθοδολογία που χρησιμοποιείται στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, είναι: 1. Μελέτη των μοντέλων και της τεχνολογίας των αισθητήρων. 2. Επίτευξη, μέσω πολλαπλών πειραμάτων για μεταβλητά χρονικά διαστήματα, του βέλτιστου ρυθμού δειγματοληψίας. 3. Μετατροπή και διαμόρφωση των αισθητήρων, ώστε να διασφαλίζεται η ορθή και εύκολα διαχειρίσιμη παραγωγή δεδομένων κατά τη εισαγωγή και επεξεργασία τους σε μια βάση δεδομένων. 4. Σχεδιασμός και υλοποίηση βάσης δεδομένων, μέσω της αξιοποίησης των εργαλείων LAMPP, ΜySQL,sqLite3 καθώς και της ενσωμάτωσης αρχείων. 5. Επεξεργασία και επιλογή καταλλήλου πλαισίου (framework) ανάπτυξης της εφαρμογής, με εργαλεία ανοιχτού κώδικα, σε λειτουργικό σύστημα ελευθέρου λογισμικού χαμηλών απαιτήσεων υλικού (hardware), ώστε να μειωθεί ο χρόνος εκκίνησης του συστήματος (application boot time), καθώς και το κόστος κατασκευής και ενέργειας της διάταξης (cpu και RAM). 6. Ανάλυση και απεικόνιση δεδομένων, με πολλαπλές μεθόδους. 7. Αξιολόγηση των δεδομένων, καθώς και εύρεση πιθανών προτύπων συμπεριφοράς.
Βιβλιογραφία: σ. 136-141
The use of Internet, which grants users access to a wide spectrum of information has dramatically changed our everyday lives. This thesis develops a case study about the design and implementation of a system that would use sensor data in order to monitor and evaluate the air quality of an enclosed area. Specifically, a full stack application was developed using different frameworks in Python Programming Language. This study does not compare the different methods and frameworks used. It offers alternatives in order to address the problem from different aspects. The first sections explore the suitable technology for the sensors and the necessary electronic devices. Moreover, the format data, which were used to analyze the information of the sensors’ indications and the proposed application for their visualization are both presented. The reception and storage of sensors’ data, as well as their measurements are made available through a web application, which may send notifications to the user, regarding the quality of an enclosed area. The evaluation of a low-cost technique and whether it ensures reliable storing, responses and monitoring of an enclosed room (such as a classroom, a hospital room etc.) is also undertaken. During all presented test cases, the rooms under examination were occupied by different people, regardless of their activities (e.g. whether they were smoking, drinking, cooking etc.) in order to diversify the sampling cases. Specifically, a pilot wireless sensor network (WSN) was developed, so as to: 1. Select and connect all sensors, in order to evaluate the air quality of the enclosed area. 2. Extract the measurements from the sensors and store them in a database. 3. Visualize the database measurements in a web app. 4. Monitor the changes to the overall system and the attributes of temperature, humidity and gas leak in order to notify the user of the application. In summary, the main objectives of this thesis are: 1. Design of a WSN responsible for automatically storing attributes connected to the air quality of an enclosed area. 2. Presentation of the custom architecture used to visualize and store the data in a full-stack application with the use of different frameworks and methods 3. Proposals for the usage of the available data as an enhancement of the current evacuation techniques in order to send notifications to the user regarding dangerous conditions in the monitored enclosed room.
141 σ.
Ερευνητικό πεδίο: Μεσισμικό για διάχυτο υπολογισμό και δίκτυα αισθητήρων
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης
