## Tổng quan nghiên cứu

Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network - WSN) là một lĩnh vực công nghệ truyền thông mới phát triển nhanh chóng với ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, quân sự, môi trường, y tế và nhà thông minh. Theo ước tính, mạng WSN có thể bao gồm hàng trăm đến hàng nghìn nút cảm biến nhỏ gọn, giá thành thấp, hoạt động trong môi trường khắc nghiệt với nguồn năng lượng hạn chế. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là xây dựng hệ thống lưu và cập nhật động dữ liệu từ mạng cảm biến không dây lên website, nhằm nâng cao khả năng giám sát và quản lý dữ liệu thu thập được.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là phát triển phần mềm nhúng cho các nút mạng sử dụng vi điều khiển CC1010, xây dựng cơ sở dữ liệu mạng WSN trên MS SQL Server và thiết kế hệ thống cập nhật dữ liệu tự động lên website thông qua giao tiếp RS232 và công nghệ ASP.NET. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại Việt Nam, với các thử nghiệm thực tế trên hệ thống mạng WSN gồm 3 nút cơ sở và 1 nút chủ, trong khoảng thời gian nghiên cứu năm 2011.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc giải quyết bài toán lưu trữ và truy xuất dữ liệu lớn từ mạng WSN, đồng thời tạo điều kiện cho việc giám sát dữ liệu thời gian thực và cảnh báo sự cố nhanh chóng, góp phần nâng cao hiệu quả ứng dụng mạng cảm biến trong thực tế.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Mạng cảm biến không dây (WSN):** Mạng gồm nhiều nút cảm biến nhỏ gọn, kết nối không dây, có khả năng tự định tuyến và tự cấu hình, hoạt động trong môi trường khắc nghiệt với nguồn năng lượng hạn chế.
- **Giao thức lập lịch tập trung (TDMA với thăm dò):** Thuật toán thăm dò cho phép nút chủ điều khiển truy cập kênh, giảm thiểu va chạm và tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ.
- **Cơ sở dữ liệu quan hệ (MS SQL Server):** Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ được sử dụng để lưu trữ và quản lý dữ liệu thu thập từ mạng WSN, đảm bảo tính nhất quán và truy xuất hiệu quả.
- **Công nghệ Web (ASP.NET):** Nền tảng phát triển ứng dụng web động, hỗ trợ cập nhật dữ liệu tự động và hiển thị thông tin trên website.
- **Vi điều khiển CC1010:** Thiết bị thu phát RF tích hợp vi điều khiển 8051, tiêu thụ năng lượng thấp, hỗ trợ ADC và giao tiếp UART, phù hợp cho các nút mạng WSN.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Dữ liệu thu thập từ các nút cảm biến thực nghiệm sử dụng vi điều khiển CC1010, truyền về nút chủ và tiếp tục truyền qua cổng COM (RS232) đến máy tính.
- **Phương pháp phân tích:** Phân tích cấu trúc khung dữ liệu mạng WSN, thiết kế phần mềm nhúng cho nút mạng, xây dựng cơ sở dữ liệu trên MS SQL Server, phát triển ứng dụng giao diện người dùng trên PC và website sử dụng ASP.NET.
- **Timeline nghiên cứu:** Nghiên cứu và phát triển phần mềm nhúng, xây dựng cơ sở dữ liệu và ứng dụng web trong năm 2011, với các bước thử nghiệm và đánh giá hiệu quả hệ thống.
- **Cỡ mẫu:** Hệ thống thử nghiệm gồm 3 nút cảm biến và 1 nút chủ, đại diện cho mạng WSN quy mô nhỏ đến trung bình.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Phát hiện 1:** Hệ thống phần mềm nhúng trên vi điều khiển CC1010 hoạt động ổn định, thu thập và truyền dữ liệu cảm biến nhiệt độ với độ chính xác cao, dòng tiêu thụ thấp khoảng 9,1 mA trong chế độ nhận.
- **Phát hiện 2:** Giao thức lập lịch tập trung với thuật toán thăm dò giúp giảm thiểu va chạm truyền thông, tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ, phù hợp với mạng WSN có số lượng nút lớn.
- **Phát hiện 3:** Cơ sở dữ liệu MS SQL Server 2008 đáp ứng tốt việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu lớn từ mạng WSN, hỗ trợ truy vấn theo khoảng thời gian và loại dữ liệu.
- **Phát hiện 4:** Ứng dụng web ASP.NET cho phép cập nhật dữ liệu tự động mỗi 15 phút, hiển thị dữ liệu thời gian thực và cảnh báo sự cố qua giao diện trực quan, nâng cao khả năng giám sát mạng.

### Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc tích hợp phần mềm nhúng, cơ sở dữ liệu và ứng dụng web là giải pháp hiệu quả cho bài toán lưu trữ và cập nhật dữ liệu mạng WSN. So với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã giải quyết thành công vấn đề tự động lưu trữ dữ liệu chuẩn và truyền thông giữa mạng WSN và Internet. Việc sử dụng giao thức lập lịch tập trung giúp giảm thiểu xung đột truyền thông, kéo dài tuổi thọ pin cho các nút mạng. Cơ sở dữ liệu quan hệ MS SQL Server đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng mở rộng dữ liệu. Ứng dụng web ASP.NET cung cấp giao diện thân thiện, hỗ trợ truy xuất và cảnh báo kịp thời, phù hợp với yêu cầu giám sát hiện đại. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thời gian thực và bảng dữ liệu, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và phân tích.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Phát triển mô hình ứng dụng cụ thể:** Áp dụng hệ thống mạng WSN đã xây dựng vào các lĩnh vực như giám sát môi trường, nông nghiệp chính xác, hoặc quản lý đô thị thông minh để đánh giá hiệu quả thực tế.
- **Nâng cấp giao thức truyền thông:** Tích hợp giao thức TCP/IP trực tiếp trên các nút mạng để tăng khả năng liên thông và mở rộng mạng WSN.
- **Tối ưu hóa năng lượng:** Nghiên cứu và áp dụng các kỹ thuật tiết kiệm năng lượng nâng cao, như thu năng lượng môi trường, để kéo dài thời gian hoạt động của nút mạng.
- **Mở rộng hệ thống cơ sở dữ liệu:** Phát triển cơ sở dữ liệu phân tán hoặc sử dụng công nghệ NoSQL để xử lý dữ liệu lớn và đa dạng từ mạng WSN quy mô lớn.
- **Cải tiến giao diện người dùng:** Thiết kế giao diện web và ứng dụng di động thân thiện hơn, hỗ trợ cảnh báo đa kênh (SMS, email, app notification) để nâng cao khả năng phản ứng nhanh với sự cố.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Điện tử - Viễn thông:** Nắm bắt kiến thức về mạng cảm biến không dây, phần mềm nhúng và ứng dụng cơ sở dữ liệu trong mạng WSN.
- **Kỹ sư phát triển hệ thống IoT và mạng WSN:** Áp dụng các giải pháp phần mềm và phần cứng trong thiết kế và triển khai mạng cảm biến không dây.
- **Chuyên gia quản lý dữ liệu và phát triển ứng dụng web:** Tham khảo cách xây dựng hệ thống lưu trữ, truy xuất và cập nhật dữ liệu tự động từ mạng cảm biến lên website.
- **Doanh nghiệp và tổ chức ứng dụng công nghệ giám sát:** Tận dụng hệ thống để giám sát môi trường, an ninh, y tế hoặc quản lý tài nguyên hiệu quả.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Mạng cảm biến không dây là gì?**  
Mạng cảm biến không dây là hệ thống gồm nhiều nút cảm biến nhỏ gọn, kết nối không dây, thu thập và truyền dữ liệu về trung tâm để giám sát và phân tích.

2. **Tại sao cần lưu trữ dữ liệu mạng WSN lên website?**  
Việc lưu trữ trên website giúp truy cập dữ liệu từ xa, giám sát thời gian thực và cảnh báo kịp thời, nâng cao hiệu quả quản lý và ứng dụng mạng.

3. **Vi điều khiển CC1010 có ưu điểm gì?**  
CC1010 tiêu thụ năng lượng thấp, tích hợp thu phát RF, ADC và hỗ trợ gỡ lỗi, phù hợp cho các nút mạng WSN hoạt động lâu dài.

4. **Giao thức lập lịch tập trung hoạt động như thế nào?**  
Nút chủ điều khiển truy cập kênh bằng cách thăm dò các nút cảm biến, phân phối thời gian truyền, giảm va chạm và tiết kiệm năng lượng.

5. **Công nghệ ASP.NET được sử dụng ra sao trong luận văn?**  
ASP.NET được dùng để xây dựng ứng dụng web động, tự động cập nhật dữ liệu từ cơ sở dữ liệu lên website, hỗ trợ hiển thị và cảnh báo sự cố.

## Kết luận

- Luận văn đã xây dựng thành công hệ thống lưu và cập nhật động dữ liệu mạng cảm biến không dây lên website, đáp ứng yêu cầu giám sát và quản lý hiện đại.  
- Phần mềm nhúng trên vi điều khiển CC1010 hoạt động ổn định, thu thập dữ liệu chính xác với tiêu thụ năng lượng thấp.  
- Cơ sở dữ liệu MS SQL Server đảm bảo lưu trữ và truy xuất dữ liệu hiệu quả, hỗ trợ truy vấn theo thời gian và loại dữ liệu.  
- Ứng dụng web ASP.NET cung cấp giao diện thân thiện, cập nhật dữ liệu tự động và cảnh báo sự cố kịp thời.  
- Hướng phát triển tiếp theo là mở rộng ứng dụng mạng WSN với giao thức TCP/IP và cơ sở dữ liệu phân tán, nâng cao khả năng tích hợp và mở rộng hệ thống.  

**Hành động tiếp theo:** Áp dụng hệ thống vào các dự án thực tế, nghiên cứu tối ưu năng lượng và phát triển giao diện người dùng đa nền tảng để nâng cao hiệu quả ứng dụng mạng cảm biến không dây.