Σχεδίαση Και Υλοποίηση Συστήματος Συλλογής, Επεξεργασίας Και Απεικόνισης Περιβαλλοντικών Δεδομένων Από Δίκτυο Ασύρματων Αισθητήρων

Abstract

Τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων(Wireless Sensor Networks-WSN) αποτελούνται από χωρικά κατανεμημένους αυτόνομους αισθητήρες με καθήκον την παρακολούθηση διάφορων συνθηκών. Σήμερα, τα WSN χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλές βιομηχανικές και καταναλωτικές εφαρμογές. Ειδικά στην επιστήμη υπολογιστών και στις τηλεπικοινωνίες, αποτελούν ένα ενεργό τομέα έρευνας με μεγάλη δραστηριότητα. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η μελέτη της ασύρματης μετάδοσης περιβαλλοντικών δεδομένων από ένα τέτοιο δίκτυο προς ένα κέντρο συλλογής, η περαιτέρω επεξεργασία, αποθήκευση και τελικά απεικόνιση τους σε μορφή φιλική προς το χρήστη και ευνοϊκή για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Τα μεγέθη τα οποία μετρούνται είναι η θερμοκρασία, η υγρασία, η ολική ηλιακή ακτινοβολία, η ενεργή φωτοσυνθετικά ακτινοβολία και η εσωτερική τάση και θερμοκρασία της μονάδας-αισθητήρα.Αρχικά πραγματοποιείται μια σύντομη μελέτη πάνω στον κόμβο-αισθητήρα και τα συστατικά του μέρη, η οποία στη συνέχεια επεκτείνεται στο δίκτυο αισθητήρων. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο, έπειτα από σύντομη αναφορά των εφαρμογών αυτών στη σύγχρονη εποχή, γίνεται μια ανάλυση της επικοινωνίας και της κατανάλωσης ενέργειας σε τέτοια δίκτυα, όπως και των τεχνικών προκλήσεων και απαιτήσεων τους.Εν συνεχεία, γίνεται παρουσίαση της πλατφόρμας Tmote Sky της εταιρείας Moteiv, η οποία θα αποτελέσει τη μονάδα που θα χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία του ασύρματου δικτύου της εργασίας. Αυτό περιλαμβάνει την περιγραφή των συστατικών και χαρακτηριστικών, αλλά και τον τρόπο μετατροπής των τιμών που λαμβάνονται σε μορφή σύμφωνη με το διεθνές σύστημα μονάδων SI.Για τη διαχείριση των πλατφορμών χρησιμοποιήθηκε το λειτουργικό TinyOS που χρησιμοποιεί τη γλώσσα προγραμματισμού NesC, η οποία βασίζεται πάνω στη C. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στο πρωτόκολλο Tymo, δεδομένου ότι θα χρησιμοποιηθεί για την επικοινωνία πολλαπλών κόμβων στο δίκτυο.Στην εφαρμογή που υλοποιήθηκε διακρίνονται τρία επίπεδα: Μονάδες Tmote Sky, Βάση Δεδομένων και Server. Στο πρώτο επίπεδο αναπτύχθηκε μια εφαρμογή σε nesC για την λήψη μετρήσεων από τις μονάδες του δικτύου και προώθηση τους στη μονάδα-βάση. Στο δεύτερο επίπεδο δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων MySQL σε ένα server για την αποθήκευση των δεδομένων και μια εφαρμογή Java για τη σύνδεση του αισθητήρα-βάση με αυτήν. Στο τελευταίο επίπεδο παρουσιάζονται γραφικά οι μετρήσεις που έχουν γίνει, μαζί με το κινούμενο μέσο όρο, σε κατάλληλη ιστοσελίδα, με τη χρήση PHP, JavaScript, Google Charts Api και Google Maps Api.Η εργασία κλείνει με παρατηρήσεις επί των αποτελεσμάτων και προτάσεις για περαιτέρω ανάπτυξη της εφαρμογής.