TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THỰC HIỆN MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THU THẬP DỮ LIỆU VỀ ĐỘ RUNG, NHIỆT ĐỘ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Sinh viên thực Cán hướng dẫn Họ tên sinh viên 1: Trần Lê Minh Nhựt MSSV: 1118001 Lớp: Kỹ thuật Máy tính K37 ThS GV Trương Phong Tuyên Họ tên sinh viên 2: Trương Văn Nhờ MSSV: 1117999 Lớp: Kỹ thuật Máy tính K37 Cần thơ 05/2015 LỜI CAM ĐOAN “Thực mạng cảm biến không dây thu thập liệu độ rung động, nhiệt độ công trình xây dựng” đề tài thực hai sinh viên: Trần Lê Minh Nhựt Trương Văn Nhờ, ngành kỹ thuật máy tính, khoá K37, khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ Trong trình thực đề tài, nhiều thiếu sót thời gian có hạn kiến thức hạn chế tất nội dung trình báo cáo kiến thức hiểu biết thành nghiên cứu hướng dẫn tận tình thầy Trương Phong Tuyên Các nội dung báo cáo trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian công bố Chúng xin cam đoan rằng: nội dung trình bày báo cáo Luận văn Tốt nghiệp chép công trình thực trước Nếu không thật xin chịu trách nhiệm trước nhà Trường Cần Thơ, ngày…tháng…năm… Sinh viên thực Trần Lê Minh Nhựt Trương Văn Nhờ LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập sinh hoạt Trường Đại học Cần Thơ, đặc biệt khoảng thời gian chúng em thực Luận văn Tốt nghiệp, chúng em nhận giúp đỡ tận tình mặt quý thầy, cô giáo trường Nay chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Trường Đại học Cần Thơ Ban Giám Hiệu trường Nhờ Trường Đại học Cần Thơ đào tạo cung cấp điều kiện học tập tốt cho chúng em suốt thời gian qua để chúng em hoàn thành tốt khóa học Chúng em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô Bộ môn Điện Tử -Viễn Thông, Khoa Công Nghệ, giúp đỡ nhóm học tập nghiên cứu Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trương Phong Tuyên tận tình hướng dẫn cung cấp kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế để chúng em hoàn thành Luận văn Tốt nghiệp Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình tích cực động viên, khuyến khích, tạo điều kiện trực tiếp hỗ trợ kinh phí, tinh thần để đề tài tốt nghiệp hoàn thành thời hạn Xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực đề tài Trần Lê Minh Nhựt Trương Văn Nhờ Luận văn thực bởi: Trương Văn Nhờ, MSSV: 1117999, Lớp: TC11Z5A1 Trần Lê Minh Nhựt , MSSV: 1118001, Lớp: TC11Z5A1 Đề tài: THỰC HIỆN MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THU THẬP DỮ LIỆU VỀ ĐỘ RUNG ĐỘNG, NHIỆT ĐỘ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Luận văn nộp báo cáo Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn tốt nghiệp Đại học Cần Thơ ngành Điện tử Truyền thông/ Kỹ thuật máy tính, Bộ môn Điện tử Viễn thông vào ngày … tháng … năm … (Quyết định số: /QĐ-CN ngày … tháng … năm … trưởng khoa Công Nghệ) Kết đánh giá: _ Chữ ký thành viên Hội đồng: Thành viên hội đồng (CBHD): ThS Trương Phong Tuyên Thành viên hội đồng 2: ThS Trần Hữu Danh Thành viên hội đồng 3: ThS Trần Thanh Quang MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TÓM TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐẶT VẤN ĐỀ LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây 2.1.3 Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây 2.1.4 Ứng dụng mạng cảm biến không dây 2.1.5 Khó khăn mạng cảm biến không dây GIỚI THIỆU CHUẨN GIAO TIẾP SPI GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH WEB 10 2.3.1 Ngôn ngữ HTML 11 2.3.2 Ngôn ngữ PHP 11 2.3.3 Ngôn ngữ Javascript 12 2.3.4 Google Apps Script (GAS) 12 SƠ LƯỢT VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C/C++ 13 2.4.1 Ngôn ngữ lập trình C 13 2.4.2 Ngôn ngữ C++ 14 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT CÁC DỊCH VỤ CỦA GOOGLE 14 2.5.1 Khái quát Google Drive 14 2.5.2 Giới thiệu khái quát Google Spreadsheet 15 2.5.3 Giới thiệu khái quát Google Charts API 15 2.5.4 Giới thiệu khái quát Google Maps API 17 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT GIAO THỨC HTTP/HTTPS 17 2.6.1 Giao thức HTTP 17 2.6.2 Giao thức HTTPS 18 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 19 2.7.1 Board Arduino mega 2560 R3 19 2.7.2 Board Arduino Ethernet Shield 20 2.7.3 Giới thiệu khái quát module NRF24L01 20 2.7.4 Cảm biến độ rung động ADXL001 23 2.7.5 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm 24 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 25 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 26 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 26 3.3.1 Khối nút cảm biến 26 3.3.2 Khối nút quản lý trung tâm 28 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 28 3.4.1 Đặt vấn đề 28 3.4.2 Phương thức hoạt động 29 3.4.3 Mô hình upload liệu lên Web 31 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 33 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Ứng dụng mạng cảm biến quân đội Hình 2.2 Mạng cảm biến cảnh báo cháy rừng Hình 2.3 Khảo sát sức khỏe công trình cầu Hình 2.4 Ứng dụng chăm sóc sức khỏe Hình 2.5 Ứng dụng nhà thông minh Hình 2.6 Giao diện SPI Hình 2.7 Truyền liệu SPI Hình 2.8 Sơ đồ chân ICSP Arduino 10 Hình 2.9 Sơ đồ kết nối với chân SPI Arduino 10 Hình 2.10 Ví dụ minh họa biểu đồ thông qua URL 16 Hình 2.11 Một đoạn code demo việc cập nhật biểu đồ CSDL thay đổi 16 Hình 2.12 Mô hình Clien-Server 17 Hình 2.13 Ví dụ link truy cập HTTPS 18 Hình 2.14 Board Arduino Mega 2560 R3 19 Hình 2.16 Board Arduino Ethernet Shield 20 Hình 2.17 Module nRF24L01 sơ đồ chân nRF24L01 22 Hình 2.18 Enhanced ShockBurst™ packet with payload (0-32 bytes) 22 Hình 2.19 Hình ảnh ADXL001 23 Hình 2.20 DHT11 ứng dụng tiêu biểu 24 Hình 3.1 Mô hình tổng quan hệ thống 25 Hình 3.2 Kiến trúc hệ thống 26 Hình 3.3 Mô hình nút cảm biến 26 Hình 3.4 Nút cảm biến thực tế 27 Hình 3.5 Mô hình sử dụng lượng mặt trời 27 Hình 3.6 Sơ đồ khối nút quản lý trung tâm 28 Hình 3.7 Sơ đồ khối nút xử lý trung tâm thực tế 28 Hình 3.8 Lưu đồ giải thuật chương trình nút cảm biến 29 Hình 3.9 Lưu đồ giải thuật chương trình nút quản lý trung tâm 30 Hình 3.10 Google Apps Script ứng dụng web Google 31 Hình 3.11 Phương pháp nhập liệu lên Google Spreadsheet 31 Hình 3.12 Mô hình upload liệu lên web 32 Hình 3.13 Phần cứng nút cảm biến nút quản lý trung tâm 33 Hình 3.14 Dữ liệu từ mạng cảm biến lưu Google Spreadsheet 33 Hình 3.15 Biểu đồ thể nút cảm biến 34 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Sơ đồ chức chân module nRF24L01 22 Bảng 2.2 Sơ đồ chân ADXL001 23 Bảng 2.3 Bảng đánh giá mức độ nghiêm trọng độ rung động 34 KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT GAS – Google Apps Script HTML – HyperText Markup Language HTTP – HyperText Tranfer Protocol HTTPS – Hypertext Transfer Protocol Secure MCU – Micro Controller Unit MISO – Master Input Slave Ouput MOSI – Master Ouput Slave Input PHP – Hypertext Preprocessor SCK – Serial Clock SHMS – Structural Health Monitoring System SPI – Serial Peripheral Interface SS – Slave Select WSN – Wireless Sensor Network Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ TÓM TẮT Hệ thống quan trắc công trình xây dựng (SHMS) bắt đầu đưa vào ứng dụng phát triển giới năm gần Phần lớn công tình cầu lớn giới lắp đặt hệ thống quan trắc khác nhằm liên tục theo dõi thu thập liệu suốt trình hoạt động cầu Từ vấn đề trên, nhóm thực đề tài “Thực mạng cảm biến không dây thu thập liệu độ rung động, nhiệt độ công trình xây dựng” để làm đề tài tốt nghiệp cho Mục tiêu đề tài sử dụng mạng cảm biến không dây dựa công nghệ nRF24L01 kit phát triển Arduino để thu thập liệu độ rung động, nhiệt độ, công trình cầu Bên cạnh hệ thống có khả lưu trữ liệu điện toán đám mây Google Drive cung cấp giao diện Web để người dùng xem liệu dễ dàng Qua số liệu mà hệ thống thu thập phục vụ cho công tác quản lý, vận hành khai thác công trình cầu cách hiệu Từ khóa: quan trắc, SHMS, mạng cảm biến không dây, nRF24L01, Arduino, điện toán đám mây ABSTRACT Structural Health Monitoring System (SHMS) has been applied and developed in recent years Most of the major bridge in the world, especialy cable-stayed bridge, are installing by the Structural Health Monitoring Systems to continuously monitoring and gathering datas during the operation time Therefore, our group to implement the project "Implementing wireless sensor networks to collect data on vibration, temperature of the construction works" to for themselves graduation thesis The objective of this project is to use the wireless sensor networks based on technology nRF24L01 and Arduino development kit to gathering data on vibration, temperature, humidity of bridge works Besides that this system is capable of storing data in cloud computing of Google Drive and provides a Web interface for users to view data easily Through that data collection system that will cater to management work, operation and exploitation of effective bridge works Keywords: Monitoring, SHMS, Wireless sensor network, nRF24L01, Arduino, cloud computing Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ 2.7.4 Cảm biến độ rung động ADXL001 Cảm biến ADXL001 bước tiến lớn so với hệ trước Gia tốc cung cấp hiệu suất cao băng thông rộng, ứng dụng công nghiệp, y tế, quân ADXL001 cảm biến độ rung động tích hợp xác cao mà điện áp đầu với tính chống nhiểu, độ nhạy cảm biến cao Sử dụng thiết bị Analog, độc quyền hệ thứ năm iMEMsR, ADXL001 cung cấp phạm vi hoạt động từ ±70g, ±250g ±500g với băng thông 22kHz Nguồn cung cấp điện áp hoạt động cho cảm biến 3.3V đến 5V Hình 2.19 Hình ảnh ADXL001 Bảng 2.2 Sơ đồ chân ADXL001 Chân Tên Chức 1, 2, DNC Không kết nối COM Nối mass ST Kiểm tra điều khiển (ngõ vào) Xout Trục X ngõ gia tốc 7,8 Vdd, Vdd2 Nguồn 3.3 đến 6V Tương ứng với nguồn điện 3.3V hay 5V mà cho mức điện ngõ khác Ở Vs=3.3V, zero-g 1.65V, mức độ nhạy 2.2mV/g Ở Vs=5V, zero-g 2.5V, mức độ nhạy 3.3mV/g 23 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ 2.7.5 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT11 cảm biến thông dụng chi phí rẻ dễ lấy liệu thông qua giao tiếp wire (giao tiếp digital dây truyền liệu nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp cảm biến giúp bạn có liệu xác mà qua tính toán Cảm biến nhiệt độ độ ẩm tích hợp mạch Sử dụng cảm biến DHT11 có sẵn thư viện giành cho Arduino Thông số kỹ thuật DHT11:  Nguồn: 3-5 VDC  Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền liệu)  Đo tốt độ ẩm 20-80%RH với sai số ±5%  Đo tốt nhiệt độ to 50°C với sai số ±2°C  Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây lần) Hình 2.20 DHT11 ứng dụng tiêu biểu 24 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương trình bày vấn đề:  Tổng quan hệ thống  Kiến trúc hệ thống  Thiết kế phần cứng  Thiết kế phần mềm  Kết nghiên cứu TỔNG QUAN HỆ THỐNG Mô hình tổng quan hệ thống mô tả hình bên dưới: User Google charts Google Spreadsheet Google Maps Ethernet shield Nút quản lý Nguồn lượng mặt trời Modem Hình 3.1 Mô hình tổng quan hệ thống Hệ thống bao gồm phần chính:  Phần cứng bao gồm nút cảm biến nút quản lý, sử dụng module nRF24L01, board Arduino, số cảm biến nguồn lượng mặt trời cấp nguồn cho nút cảm biến  Các dịch vụ ứng dụng web tảng điện toán đám mây Google Drive 25 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG Trong mô hình mạng cảm biến không dây (WSN) sử dụng hai nút cảm biến, hai điểm khác cầu, hai nút cảm biến xử lý liệu đưa liệu nút quản lý trung tâm Nút quản lý trung tâm có nhiệm vụ thu xử lý liệu gửi lên Websever Người dùng xem số liệu thiết bị điện tử (laptop, máy tính bảng, smartphone…) kết nối với mạng Internet Dưới mô hình kiến trúc hệ thống: Nút cảm biến nRF24L01 vị trí Nút quản lý nRF24L01 GET/POST Webserver trung tâm Nút cảm biến vị trí Hình 3.2 Kiến trúc hệ thống THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Phần mạng cảm biến không dây hệ thống bao gồm nút cảm biến nút quản lý trung tâm Sử dụng board Arduino làm xử lý nút cảm biến nút quản lý, module nRF24L01 dung để truyền nhận liệu Tại nút cảm biến, nhóm gắn vào cảm biến đo độ rung động để phục vụ cho việc thu thập liệu độ rung lắc ảnh hưởng đến sức khỏe công trình cầu 3.3.1 Khối nút cảm biến Mỗi nút cảm biến bao gồm vi điều khiển (Arduino Mega), module truyền nhận (nRF24l01), cảm biến (độ rung, nhiệt độ…) hình bên dưới: ADC Cảm biến SPI Arduino Mega Module nRF24L01 Hình 3.3 Mô hình nút cảm biến 26 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ Nút cảm biến chờ nhận yêu cầu lấy liệu từ nút quản lý trung tâm, có yêu cầu nút cảm biến đọc giá trị từ cảm biến xử lý số liệu nhận truyền liệu cho nút quản lý trung tâm ADC SPI Cảm biến rung ADXL001 1-wire Moudle nRF24L01 Board Arduino Mega Cảm biến DHT11 Hình 3.4 Nút cảm biến thực tế Ngoài ra, tính thực tế công trình cầu khó lắp đặt nguồn điện để làm nguồn cung cấp cho nút cảm biến hoạt động Vì thế, nhóm thiết kế nguồn dựa vào lượng mặt trời để làm nguồn cung cấp cho nút cảm biến Hình 3.5 Mô hình sử dụng lượng mặt trời 27 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ 3.3.2 Khối nút quản lý trung tâm Vì hệ thống cần làm nhiều công việc nên nhóm chọn lựa phần cứng có nhớ lớn, xử lý nhanh board Arduino mega 2560 làm xử lý trung tâm, sử dụng module nRF24L01 để truyền nhận liệu board Arduino Ethernet Shield dùng để gửi liệu lên webserver Google SPI Moudle Board Arduino nRF24L01 SPI Board Arduino mega 2560 Ethernet Shield Hình 3.6 Sơ đồ khối nút quản lý trung tâm Khi hệ thống bắt đầu hoạt động nút quản lý trung tâm gửi tín hiệu yêu cầu liệu đến nút cảm biến Khi nhận liệu từ nút cảm biến, nút quản lý trung tâm xử lý liệu thông qua board Ethernet Shield gửi liệu lên bảng tính tảng điện toán đám mây Google Drive Mọi công việc nút quản lý trung tâm quan trọng, có lỗi cố xãy ra, hệ thống ngưng hoạt động SPI Ethernet Shield SPI Arduino mega 2560 Module nRF24L01 Hình 3.7 Sơ đồ khối nút xử lý trung tâm thực tế THIẾT KẾ PHẦN MỀM 3.4.1 Đặt vấn đề Google phát triển giao thức HTTPS, giao thức giúp cho ứng dụng dịch vụ web với thông tin bảo mật cao sử dụng internet Vì vậy, để chuyển giao thức HTTP lên server HTTPS thực Điều cần dịch vụ trung gian để chuyển giao thức Hiện có số dịch vụ làm 28 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ công việc như: Tembo, Pushingbox Các dịch vụ có số hạn chế số lượng gửi liệu, tốc độ gửi, hạn chế thời gian dịch có tính phí Để khắc phục khó khăn, hạn chế Nhóm nghiên cứu thiết kế dịch vụ trung gian Bridge Server Dịch vụ cần viết ngôn ngữ PHP, gói liệu gửi lên lưu biến cục PHP Dịch vụ trung sử dụng server chạy miễn phí, đáp ứng việc gửi gói liệu lên GoogleSpreadsheet 3.4.2 Phương thức hoạt động Chương trình nút cảm biến Chương trình nút cảm biến thực đơn giản nút quản lý trung tâm  Thiết lập cấu hình cho module truyền nhận nRF24L01  Nút cảm biến đợi yêu cầu từ nút quản lý trung tâm  Đọc liệu từ cảm biến sau gửi liệu đến nút quản lý trung tâm thông qua module nRF24L01 Lưu đồ giải thuật nút cảm biến hình 3.9: Bắt đầu Khởi tạo giá trị biến Thiết lập thông số kênh truyền S Module quản lý yêu cầu liệu Đ Đọc giá trị cảm biến Truyền liệu đến module quản lý Hình 3.8 Lưu đồ giải thuật chương trình nút cảm biến 29 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ Chương trình nút quản lí trung tâm Nút xử lý trung tâm đóng vai trò trung tâm xử lý liệu giá trị nhận nút cảm biến có nhiệm vụ tải liệu lên web Vì vậy, chương trình nút xử lý trung tâm phức tạp, đòi hỏi lập trình cấu hình xử lý trung tâm với nút cảm biến có độ xác cao  Cấu hình cho board Ethernet Shield  Thiết lập cấu hình cho module truyền nhận nRF24L01  Nhận liệu từ nút cảm biến xử lý liệu nhận  Lấy liệu xử lý gửi lên webserver Bắt đầu Khởi tạo địa giá trị biến Thiết lập thông số kênh truyền S Nhận liệu từ module cảm biến Đ Lấy xử lý liệu Đưa liệu xử lý upload lên webserver Hình 3.9 Lưu đồ giải thuật chương trình nút quản lý trung tâm 30 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ 3.4.3 Mô hình upload liệu lên Web Google Apps Script ứng dụng web Google Google Apps Script ngôn ngữ dựa nên tảng JavaScript điện toán đám mây Google phát triển vào năm 2010 Nhằm tích hợp sản phẩm yêu thích như: Gmail, YouTube, Google Drive, Google Chart Hình 3.10 Google Apps Script ứng dụng web Google Phương pháp nhập liệu Qua trình tìm hiểu phương pháp nhập liệu lên bảng tính Google nhóm tìm ba phương pháp:  Nhập liệu người dụng tự nhập  Nhập liệu qua Google Form  Nhập liệu qua Google Apps Script User Data Google Apps Google Spreadsheet Google Form Hình 3.11 Phương pháp nhập liệu lên Google Spreadsheet 31 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ Ngoài phần mềm chạy máy tính, nhóm thiết kế ứng dụng chạy web để giám sát liệu lưu trữ Bởi ứng dụng chạy web người dùng xem liệu nơi đâu có mạng internet không phụ thuộc vào máy tính Như giới thiệu trên, nhóm viết chương trình xử lý liệu từ nút cảm biến lưu trữ Google Spreadsheet Sử dụng Google Chart để thị liệu dạng biểu đồ Sử dụng Google map để xem vị trí nút cảm biến Mô hình tổng quát cách đưa từ mạng cảm biến đưa liệu lên web thể hình: Modem Arduino Mega Enthernet Shied Hình 3.12 Mô hình upload liệu lên web Đưa liệu từ mạng cảm biến lên Google Drive thực sau: Các nút mạng cảm biên sau xử lý liệu kit phát triển Arduino đưa liệu lên Bridge Server thông qua phương thức GET giao thức HTTP Bridge Server sau nhận liệu lưu biến toàn cục PHP tạo phương thức GET, sau chuyển lên server Google lệnh PHP Các lệnh PHP Bridge Server gọi thực thi lệnh GAS sau truy vấn liệu vào hàng cột Google Spreadsheet 32 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Để kiểm chứng hoạt động hệ thống mạng cảm biến không dây nhóm tiến hành thử nghiệm khảo sát hoạt động mạng cảm biến gồm hai nút cảm biến Mỗi nút cảm biến gắn cảm biến độ rung để theo dõi độ rung lắc công trình cầu Thiết kế lắp đặt cho nút cảm biến nút quản lý trung tâm Các thành phần phần cứng nút cảm biến nút quản lý trung tâm lắp đặt hình: Nút cảm biến Nút quản lý trung tâm Hình 3.13 Phần cứng nút cảm biến nút quản lý trung tâm Kết lưu trữ liệu từ mạng cảm biến lưu trữ Google Spreadsheet: Hình 3.14 Dữ liệu từ mạng cảm biến lưu Google Spreadsheet 33 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ Mặt khác xem liệu dạng biểu đồ hình: Hình 3.15 Biểu đồ thể nút cảm biến Bảng 2.3 Bảng đánh giá mức độ nghiêm trọng độ rung động 34 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ Kết đạt được:  Về lý thuyết:  Học cách lập trình dòng vi điều khiển Arduino  Có hiểu biết chuẩn truyền thông không dây nRF24L01  Phương pháp truyền liệu thông qua mạng internet  Xây dựng ứng dụng web host  Về thực nghiệm:  Thiết kế phần cứng cho mạng cảm biến đáp ứng yêu cầu đặt  Hệ thống mạng cảm biến hoạt động tương đối ổn định  Phát triển ứng dụng web, ứng dụng vào tảng điện toán đám mây để lưu trữ biểu diễn liệu biểu đồ 35 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Kết luận Sau trình nghiên cứu cho thấy hệ thống đáp ứng yêu cầu thiết kế đặt ban đầu Hệ thống giám sát đại lượng vật lý công trình cầu Dữ liệu thu từ mạng cảm biến lưu trữ Google Drive Ưu điểm nhược điểm hệ thống:  Ưu điểm:  Hệ thống nhỏ gọn, dễ sử dụng  Dữ liệu lưu trữ Google Drive giúp cho việc giám sát công trình cầu dễ dàng giảm chi phí bảo trì, bảo dưỡng công trình  Nhược điểm:  Hệ thống chưa tối ưu chi phí  Khoảng cách nút cảm biến gần  Các ứng dụng web hạn chế  Hướng phát triển Do thời gian có hạn chi phí hạn chế nên nhóm chưa thể tối ưu hóa hệ thống Nhóm đề nghị hướng phát triển sau:  Khảo sát thêm nhiều cảm biến khác có liên quan đến sức khỏe công trình cầu Có thể tích hợp thêm hệ thống giám sát camera  Gắn thêm nhiều nút cảm biến để giám sát cách tốt  Tối ưu hóa hệ thống để thương mại hóa hệ thống giám sát 36 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://arduino.cc/en/ [2] http://www.analog.com/en/products/mems/ [3] https://developers.google.com/apps-script/articles/ [4] http://www.alldatasheet.com/ [5] http://arduino-info.wikispaces.com/Nrf24L01-2.4GHz-HowTo [6] http://www.w3schools.com/php/default.asp 37 [...]... gồm các bộ cảm biến, một bộ xử lý, bộ thu phát, tại mỗi nút mạng chúng có thể hoạt động độc lập trong các môi trường khác nhau như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng Ngoài ra mạng cảm biến không dây còn hạn chế được sự nguy hiểm cho con người trong môi trường khắc nghiệt (môi trường có độc tính hay nhiệt độ cao, áp suất cao ) 2.1.2 Cấu trúc mạng cảm biến không dây Cấu trúc mạng cảm biến không dây. .. cảm biến, nhóm gắn vào các cảm biến đo độ rung động để phục vụ cho việc thu thập dữ liệu về độ rung lắc có thể ảnh hưởng đến sức khỏe công trình cầu 3.3.1 Khối nút cảm biến Mỗi nút cảm biến bao gồm một vi điều khiển (Arduino Mega), một module truyền nhận (nRF24l01), cảm biến (độ rung, nhiệt độ ) như trong hình bên dưới: ADC Cảm biến SPI Arduino Mega Module nRF24L01 Hình 3.3 Mô hình của nút cảm biến. .. cầu đường: Những nút cảm biến này cũng có thể ứng dụng trong quản lý cầu đường Mỗi một công trình cầu có nhiều nút mạng trong mạng cảm biến và có thể ghi nhớ thông tin của nó một cách xác thực Việc liên lạc qua khoảng cách xa hơn có thể thực hiện mạng cảm biến không dây rất phổ biến hiện nay Hình 2.3 Khảo sát sức khỏe công trình cầu  Quản lý kiến trúc và xây dựng  Điều khiển nhiệt độ  Quản lý tải trong... nhiên, hiện nay, công nghệ theo dõi phương tiện qua lại và thu thập các dữ liệu thông tin vẫn chưa được ứng dụng để phục vụ cho công tác bảo dưỡng, quản lý hệ thống cầu Để khắc phục, mạng cảm biến không dây đã được phát triển để thu thập và ghi dữ liệu của các công trình xây dựng trong thời gian dài Module nRF24L01 của hãng Nordic’s là board mạch thiết kế cho giải pháp truyền dữ liệu không dây Để sử dụng... khái quát về dịch vụ của Google  Giới thiệu khái quát về giao thức http/https  Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong đề tài GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 2.1.1 Khái niệm Mạng cảm biến không dây (WSN) được xây dựng bởi các nút mạng, trong đó các nút mạng nối kết với nhau bằng truyền không dây (sóng vô tuyến) Mạng cảm biến sử dụng các thiết bị nhỏ gọn, giá thành thấp, có sẵn nguồn năng... phân tán các nút cảm biến trong rừng, một mạng cảm biến được tạo nên một cách tự phát Mỗi nút cảm biến có thể thu thập nhiều thông tin khác nhau liên quan đến cháy như nhiệt độ, khói Các dữ liệu thu thập được truyền tới trung tâm điều khiển để giám sát, phân tích, phát hiện và cảnh báo cháy sớm hơn ngăn chặn thảm họa cháy rừng  Phát hiện hoạt động núi lửa  Giám sát cháy rừng Hình 2.2 Mạng cảm biến cảnh... giảm công suất tổng thể  Hoạt động năng lượng hiệu quả: Để hỗ trợ kéo dài thời gian sống của toàn mạng, hoạt động năng lượng hiệu quả là kỹ thu t quan trọng trong mạng cảm biến không dây 3 Luận văn tốt nghiệp Năm học 2014 - 2015 Khoa Công Nghệ Trường đại học Cần Thơ  Tự động cấu hình: Mạng cảm biến không dây cần phải cấu hình các thông số một cách tự động Như các nút có thể xác định vị trí địa lý của. .. hệ thống có thể giám sát liên tục các đại lượng vật lý trong suốt quá trình hoạt động và khai thác của cầu LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ngày nay, mạng cảm biến không dây rất phổ biến trên thế giới và nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm cải thiện tối ưu khả năng truyền dữ liệu Ứng dụng mạng cảm biến không dây vào việc giám sát sức khỏe công trình xây dựng là một lĩnh vực rất quan trọng... chỉ hoạt động ở điện thế thấp Với sự phát triển của nhiều công nghệ khác nhau trong các lĩnh vực hệ thống nhúng, mạng cảm biến không dây, hệ thống điều khiển, tự động hóa trong công nghệ của Internet of Thing (IoT) Các thiết bị được lắp đặt thông qua hệ thống máy tính hoạt động trong cơ sở hạ tầng của mạng Internet gửi lên điện toán đám mây, giúp cho dễ dàng thu thập dữ liệu ở các địa điểm cách xa nhau... trong mạng cảm biến phải đối mặt với rất nhiều thách thức như mật độ các nút dày đặc, hạn chế về năng lượng  Lớp kết nối dữ liệu: Lớp kết nối dữ liệu chịu trách nhiệm cho việc ghép các luồng dữ liệu, dò khung dữ liệu, điều khiển lỗi và truy nhập môi trường  Lớp vật lý: Lớp vật lý chịu trách nhiệm lựa chọn tần số, phát tần số sóng mang, điều chế và tách sóng 2.1.4 Ứng dụng của mạng cảm biến không dây Mạng ... liên tục theo dõi thu thập liệu suốt trình hoạt động cầu Từ vấn đề trên, nhóm thực đề tài Thực mạng cảm biến không dây thu thập liệu độ rung động, nhiệt độ công trình xây dựng để làm đề tài... Nhựt , MSSV: 1118001, Lớp: TC11Z5A1 Đề tài: THỰC HIỆN MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THU THẬP DỮ LIỆU VỀ ĐỘ RUNG ĐỘNG, NHIỆT ĐỘ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Luận văn nộp báo cáo Hội đồng chấm bảo vệ Luận... Thực mạng cảm biến không dây thu thập liệu độ rung động, nhiệt độ công trình xây dựng đề tài thực hai sinh viên: Trần Lê Minh Nhựt Trương Văn Nhờ, ngành kỹ thu t máy tính, khoá K37, khoa Công