Δίκτυο Ασύρματων Αισθητήρων Για Απομακρυσμένη Παρακολούθηση (με Μια Εφαρμογή Στο Κλάδο Της Μελισσοκομίας)

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σαν σκοπό την σχεδίαση και υλοποίηση ασύρματου δικτύου αισθητήρων (WSN) με εφαρμογή στον κλάδο της μελισσοκομίας. Ένα σύνολο κόμβων με συνδεδεμένους αισθητήρες (Endevices) αναλαμβάνουν την καταγραφή φυσικών μεγεθών. Ο κεντρικός κόμβος (Gateway) είναι υπεύθυνος για την δημιουργία και συγχρονισμό του δικτύου. Η εφαρμογή του στο κλάδο της μελισσοκομίας δίνει την δυνατότητα στον μελισσοκόμο της απομακρυσμένης παρακολούθησης του μελισσοκομείου του από οποιοδήποτε σημείο του κόσμου. Η χρήση της ασύρματης τεχνολογίας των WSN’s στα 2.4GHz βοηθά στην παρακολούθηση όλου του μελισσοκομείου με πολύ μικρό κόστος.Αρχικά, γίνεται μια παρουσίαση των ασύρματων δικτύων αισθητήρων, των βασικών αρχών σχεδιασμού που τα διέπουν και των μοντέλων λειτουργίας. Παράλληλα αναλύεται η τοπολογία και η αρχιτεκτονική που παρουσιάζουν τα συγκεκριμένα δίκτυα. Έπειτα, παρουσιάζεται ένα μεγάλο πλήθος εφαρμογών για τις οποίες είναι κατάλληλα τα ασύρματου δίκτυα αισθητήρων. Μερικές από τις περιοχές εφαρμογής είναι η υγεία, ο στρατός και η ασφάλεια.Στη συνέχεια, αναλύεται ο μικροελεγκτής nRF24LE1 με όλα τα βασικά χαρακτηριστικά του. Οι δυνατότητές του τον κάνουν ιδανικό για την χρήση του σε WSN’s. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον RF πομποδέκτη του nRF24LE1 και ειδικά στην λειτουργία Enhanced ShockBurst.Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι αισθητήρες της εφαρμογής. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούμε είναι αισθητήρες βάρους, υγρασίας και θερμοκρασίας. Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των αισθητήρων, καθώς και το κύκλωμα nRF24LE1-αισθητήρες μαζί με το πρόγραμμα λειτουργίας για την ανάγνωση των τιμών τους.Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται όλα τα βασικά εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη και την ολοκλήρωση της εφαρμογής, και σε hardware άλλα και σε software επίπεδο. Τελικά, παρουσιάζεται η λειτουργία των βασικών κυκλωμάτων (Gateway- Endevices) καθώς και ο τρόπος λειτουργίας του ασύρματου δικτύου.Τέλος, γίνεται αναλυτική παρουσίαση της εφαρμογής. Τοποθετώντας τους αισθητήρες στην κυψέλη μπορούμε να πάρουμε άμεσα πληροφορίες για το βάρος την υγρασία και την θερμοκρασία που επικρατούν. Οι πληροφορίες αυτές, σε συνδυασμό με την εποχή και την εμπειρία του μελισσοκόμου, δίνουν μια πλήρη εικόνα της κατάστασης των μελισσοσμηνών. Ο μελισσοκόμος είναι πλέον σίγουρος για την πορεία και την κατάσταση των μελισσοσμηνών του. Μπορεί να προγραμματίζει τις εργασίες του χωρίς να χάνει χρόνο αλλά και χρήμα σε άσκοπες μετακινήσεις. Τέλος, με την άμεση ενημέρωσή του στις περιόδους μελιτεκρίσεων μπορεί να παίρνει σημαντικές αποφάσεις για την αύξηση των κερδών του.