Δημιουργία ασύρματου δικτύου κόμβων μετρήσεων χαμηλού κόστους

Abstract

Τα ασύρματα δίκτυα κόμβων μετρήσεων τα τελευταία χρόνια εμφανίζονται σε περισσότερους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Σε αυτό συνέβαλε η μείωση του κόστους κατασκευής των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ολοκληρωμένα πολύ υψηλής κλίμακας ολοκλήρωσης - VLSI), η ανάγκη της βιομηχανίας να ελέγχει τις διαδικασίες παραγωγής καθώς και κάθε άλλη δραστηριότητα όπου πρέπει να μετρηθούν φυσικά ή βιομηχανικά μεγέθη να αποθηκευθούν ή να μεταδοθούν για περαιτέρω επεξεργασία. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ασχολείται με την κατασκευή ενός χαμηλού κόστους ασύρματου δικτύου κόμβων μετρήσεων. Το ασύρματο δίκτυο αποτελείται από έναν κεντρικό κόμβο και πολλούς απομακρυσμένους κόμβους. Ο κεντρικός κόμβος έχει άπειρη ενέργεια, επικοινωνεί με όλους τους απομακρυσμένους κόμβους και είναι υπεύθυνος για την καταχώρηση των μετρήσεων σε βάση δεδομένων. Οι απομακρυσμένοι κόμβοι αποστέλλουν τις μετρήσεις τους σε προγραμματισμένα χρονικά διαστήματα στον κεντρικό κόμβο. Ο χρήστης μέσω Web-based διεπαφής μπορεί να λαμβάνει τις μετρήσεις των κόμβων καθώς και γραφήματα. Για να υλοποιηθεί το ασύρματο δίκτυο κατασκευάστηκαν ο κεντρικός κόμβος και πέντε απομακρυσμένοι κόμβοι. Όλοι οι κόμβοι αποτελούνται από έναν μικροελεγκτή 8-bit και έναν πομποδέκτη. Το πρόγραμμα του μικροελεγκτή αναπτύχθηκε σε C και περιλαμβάνει ένα «απλό» πρωτόκολλο επικοινωνίας και μια μηχανή καταστάσεων. Τον περισσότερο χρόνο τόσο ο μικροελεγκτής όσο και ο πομποδέκτης βρίσκονται σε κατάσταση «ύπνου» επιτυγχάνοντας ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Βασικές παράμετροι για την ανάπτυξη του συστήματος, θεωρήθηκαν: το χαμηλό κόστος, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η διαθεσιμότητα των υλικών και η ευκολία κατασκευής. Η μεταπτυχιακή διατριβή αναδεικνύει όλες τις βασικές έννοιες για την υλοποίηση ενός ασύρματου δικτύου αισθητήρων χαμηλού κόστους. Η απλότητα στο σχεδιασμό ενός πρωτοκόλλου επιπέδου πρόσβασης μέσου παίζει σημαντικό ρόλο σε δίκτυα με μικρή κίνηση και συμβάλει σημαντικά στην εξοικονόμηση ενέργειας που ήταν βασική παράμετρος του συστήματος.