Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Μορφή: | Πτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3748 |
| _version_ | 1780524884035633152 |
|---|---|
| abstract | Η παρακολούθηση των φυσικών παραμέτρων αποτελεί μία καινοτομία στον τομέα της επιστήμης και της βιομηχανίας. Η χρήση αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων έχει διευκολύνει την διαδικασία μέτρησης των περιβαλλοντικών συνθηκών που επικρατούν σε ένα χώρο. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ενασχόληση με τον μικροϋπολογιστή Arduino UNO για την κατασκευή ενός ασύρματου δικτύου αισθητήρων και την ανάπτυξη μίας υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκοσμίου ιστού. Οι αισθητήρες αυτοί πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη περιβαλλοντικών μετρήσεων στο χώρο που είναι τοποθετημένοι. Πιο συγκεκριμένα, οι μετρήσεις που θα γίνονται μέσω των αισθητήρων θα εξετάζουν τα εξής περιβαλλοντικά στοιχεία: την βαρομετρική πίεση, το υψόμετρο από το επίπεδο της θάλασσας, την υγρασία, την θερμοκρασία και την φωτεινότητα. Οι μικροϋπολογιστές που διαθέτουν τους αισθητήρες ονομάζονται κόμβοι και θα είναι δύο στο σύνολο, σε τοπολογία αστέρα. Μέσω του προγράμματος Arduino, θα γραφτεί κώδικας για την συλλογή των δεδομένων από όλους τους αισθητήρες και την εισαγωγή τους σε ένα String. Έπειτα μέσω της ασύρματης ζεύξης, θα δημιουργηθεί ένα δίκτυο με τις τρεις συσκευές. Εντός αυτού, θα αποστέλλονται οι μετρήσεις που πλέον έχουν την μορφή μίας λέξης σε έναν κεντρικό μικροϋπολογιστή, ο οποίος είναι ο συντονιστής του δικτύου, για να αποθηκευτούν. Η ασύρματη ζεύξη θα πραγματοποιηθεί με τη χρήση του περιφερειακού στοιχείου XBee όπου εφάπτεται στον μικροϋπολογιστή μέσω μίας ειδικής βάσης, χωρίς την απαίτηση εξωτερικής τροφοδοσίας. Στη συνέχεια, θα δημιουργηθεί μία βάση δεδομένων στον υπολογιστή για την αποθήκευση των περιβαλλοντικών μετρήσεων, με την χρήση του προγράμματος Matlab. Το πρόγραμμα για την λήψη των δεδομένων θα είναι σε μορφή διεπαφής GUI και θα αποθηκεύει τις τιμές σε υπολογιστικά φύλλα Excel. Με αυτόν τον τρόπο, ο χρήστης θα μπορεί να αλληλεπιδρά με το Matlab, μέσω εικόνων και παραθύρων, το οποίο καθιστά ευκολότερο στη χρήση. Το GUI θα μπορεί να επεξεργαστεί τα δεδομένα, με κριτήρια που ορίζει ο χρήστης και να χαράξει γραφικές καμπύλες. Για να είναι προσβάσιμη η βάση δεδομένων απομακρυσμένα, θα αποθηκεύεται στον παγκόσμιο ιστό. Αυτό θα γίνει με την υπηρεσία Cloud, δίνοντας την πρόσβαση στο χρήστη να συνδέεται από οποιαδήποτε συσκευή έχει πρόσβαση στο διαδίκτυο και να γνωρίζει τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν στον χώρο που είναι τοποθετημένοι οι κόμβοι. |
| abstracttranslated | The monitoring of physical parameters is a fundamental aspect in science and industry. Analog and digital sensors have greatly facilitated the ease with which environmental conditions can be measured and adjusted. However, this requires the physical presence of a user in the area in which the sensors operate. The aim of this thesis is to create a Wireless Sensor Network (WSN) based on the Arduino Uno mini-PC, to serve as a tool for measuring environmental conditions over the internet. To achieve this, two Arduino Uno mini-PC modules were configured to generate data from sensors (nodes), and one module was configured to receive data ready for use (coordinator). Nodes were generated by connecting three independent sensors (pressure and altitude, BMP-183; temperature and humidity, AM2301/SHT21; light, BH1750FVI) to Arduino modules according to the star topology. Using the Arduino coding program, each module was programmed to collect data from its sensors, and pack in them in a single word (String). The network was programmed to transmit Strings from the nodes to the coordinator module in a wireless manner, via a Zigbee (XBee) radio device. To store the datasets generated, an online digital database was created using the Matlab coding program. Finally, to make the usage of the WSN user-friendly, a graphic user interface (GUI) was created using Matlab. The WSN generated herein provides an affordable platform through which environmental conditions can be measured in areas of interest, organized into meaningful digital data, and stored in an online database for subsequent work. Importantly, the end-user is not required to possess any coding background due to the user-friendly GUI established. With further work, this WSN could be improved to increase the types of parameters measured, and automate the collection of data at desired time intervals. |
| advisor | |
| author | Κασάπογλου, Ιωάννης |
| author_facet | Κασάπογλου, Ιωάννης |
| author_sort | Κασάπογλου, Ιωάννης |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| facultydepartment | Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. |
| format | Πτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-3748 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Arduino Uno MATLAB Αισθητήρες θερμοκρασίας Αισθητήρας φωτός |
| language | Greek |
| physical | 65 |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-37482018-12-14T11:42:12Z Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού Wireless sensor network for environmental monitoring: integrated web service design and development. Κασάπογλου, Ιωάννης Ραγκούση, Μαρία Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. TPSH::Τεχνολογία::Αισθητήρες Arduino Uno MATLAB Αισθητήρες θερμοκρασίας Αισθητήρας φωτός Η παρακολούθηση των φυσικών παραμέτρων αποτελεί μία καινοτομία στον τομέα της επιστήμης και της βιομηχανίας. Η χρήση αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων έχει διευκολύνει την διαδικασία μέτρησης των περιβαλλοντικών συνθηκών που επικρατούν σε ένα χώρο. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ενασχόληση με τον μικροϋπολογιστή Arduino UNO για την κατασκευή ενός ασύρματου δικτύου αισθητήρων και την ανάπτυξη μίας υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκοσμίου ιστού. Οι αισθητήρες αυτοί πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη περιβαλλοντικών μετρήσεων στο χώρο που είναι τοποθετημένοι. Πιο συγκεκριμένα, οι μετρήσεις που θα γίνονται μέσω των αισθητήρων θα εξετάζουν τα εξής περιβαλλοντικά στοιχεία: την βαρομετρική πίεση, το υψόμετρο από το επίπεδο της θάλασσας, την υγρασία, την θερμοκρασία και την φωτεινότητα. Οι μικροϋπολογιστές που διαθέτουν τους αισθητήρες ονομάζονται κόμβοι και θα είναι δύο στο σύνολο, σε τοπολογία αστέρα. Μέσω του προγράμματος Arduino, θα γραφτεί κώδικας για την συλλογή των δεδομένων από όλους τους αισθητήρες και την εισαγωγή τους σε ένα String. Έπειτα μέσω της ασύρματης ζεύξης, θα δημιουργηθεί ένα δίκτυο με τις τρεις συσκευές. Εντός αυτού, θα αποστέλλονται οι μετρήσεις που πλέον έχουν την μορφή μίας λέξης σε έναν κεντρικό μικροϋπολογιστή, ο οποίος είναι ο συντονιστής του δικτύου, για να αποθηκευτούν. Η ασύρματη ζεύξη θα πραγματοποιηθεί με τη χρήση του περιφερειακού στοιχείου XBee όπου εφάπτεται στον μικροϋπολογιστή μέσω μίας ειδικής βάσης, χωρίς την απαίτηση εξωτερικής τροφοδοσίας. Στη συνέχεια, θα δημιουργηθεί μία βάση δεδομένων στον υπολογιστή για την αποθήκευση των περιβαλλοντικών μετρήσεων, με την χρήση του προγράμματος Matlab. Το πρόγραμμα για την λήψη των δεδομένων θα είναι σε μορφή διεπαφής GUI και θα αποθηκεύει τις τιμές σε υπολογιστικά φύλλα Excel. Με αυτόν τον τρόπο, ο χρήστης θα μπορεί να αλληλεπιδρά με το Matlab, μέσω εικόνων και παραθύρων, το οποίο καθιστά ευκολότερο στη χρήση. Το GUI θα μπορεί να επεξεργαστεί τα δεδομένα, με κριτήρια που ορίζει ο χρήστης και να χαράξει γραφικές καμπύλες. Για να είναι προσβάσιμη η βάση δεδομένων απομακρυσμένα, θα αποθηκεύεται στον παγκόσμιο ιστό. Αυτό θα γίνει με την υπηρεσία Cloud, δίνοντας την πρόσβαση στο χρήστη να συνδέεται από οποιαδήποτε συσκευή έχει πρόσβαση στο διαδίκτυο και να γνωρίζει τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν στον χώρο που είναι τοποθετημένοι οι κόμβοι. The monitoring of physical parameters is a fundamental aspect in science and industry. Analog and digital sensors have greatly facilitated the ease with which environmental conditions can be measured and adjusted. However, this requires the physical presence of a user in the area in which the sensors operate. The aim of this thesis is to create a Wireless Sensor Network (WSN) based on the Arduino Uno mini-PC, to serve as a tool for measuring environmental conditions over the internet. To achieve this, two Arduino Uno mini-PC modules were configured to generate data from sensors (nodes), and one module was configured to receive data ready for use (coordinator). Nodes were generated by connecting three independent sensors (pressure and altitude, BMP-183; temperature and humidity, AM2301/SHT21; light, BH1750FVI) to Arduino modules according to the star topology. Using the Arduino coding program, each module was programmed to collect data from its sensors, and pack in them in a single word (String). The network was programmed to transmit Strings from the nodes to the coordinator module in a wireless manner, via a Zigbee (XBee) radio device. To store the datasets generated, an online digital database was created using the Matlab coding program. Finally, to make the usage of the WSN user-friendly, a graphic user interface (GUI) was created using Matlab. The WSN generated herein provides an affordable platform through which environmental conditions can be measured in areas of interest, organized into meaningful digital data, and stored in an online database for subsequent work. Importantly, the end-user is not required to possess any coding background due to the user-friendly GUI established. With further work, this WSN could be improved to increase the types of parameters measured, and automate the collection of data at desired time intervals. 2017-09-18 Πτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3748 el http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 65 http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/3748/7/prwti_selida.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Τεχνολογία::Αισθητήρες Κασάπογλου, Ιωάννης Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title | Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title_full | Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title_fullStr | Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title_full_unstemmed | Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title_short | Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title_sort | ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού |
| title_translated | Wireless sensor network for environmental monitoring: integrated web service design and development. |
| topic | TPSH::Τεχνολογία::Αισθητήρες |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/3748 |