Ασύρματο δίκτυο αισθητήρων για περιβαλλοντικές μετρήσεις: σχεδίαση και ανάπτυξη ολοκληρωμένης διαδικτυακής υπηρεσίας σε περιβάλλον παγκόσμιου ιστού

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.