Luận Văn Thạc Sĩ Về Kỹ Thuật Định Tuyến Trong Mạng Cảm Biến Không Dây Ứng Dụng Trong Nhà Kính

• Tác giả: Nguyễn Thị Hiếu
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Việt Bình
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin & Truyền Thông
• Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính
• Đề tài: Kỹ Thuật Định Tuyến Tối Ưu Năng Lượng Của Mạng Cảm Biến Không Dây Ứng Dụng Trong Điều Khiển Và Giám Sát Môi Trường Nhà Kính
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
• 1.1. Đặc điểm của mạng cảm biến không dây
• 1.2. Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây
• 1.3. Lớp liên kết dữ liệu
• 1.4. Lớp truyền tải
• 1.5. Lớp ứng dụng
• 1.6. Phân loại giao thức định tuyến trong WSN
• 1.7. Cấu trúc mạng cảm biến không dây
• 1.8. Các tham số đánh giá hiệu quả của giao thức định tuyến
• 1.9. Một số thách thức trong định tuyến của mạng cảm biến không dây
• 1.10. Vấn đề tối ưu năng lượng trong mạng cảm biến không dây
• 1.11. Các ứng dụng hệ thống mạng cảm biến không dây
• 1.11.1. Ứng dụng trong nông nghiệp, lâm nghiệp
• 1.11.2. Ứng dụng trong y tế
• 1.11.3. Ứng dụng trong giám sát môi trường
• 1.11.4. Ứng dụng WSNs trong giao thông
• 1.11.5. Ứng dụng trong gia đình
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN TỐI ƯU NĂNG LƯỢNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
• 2.1. Thuật toán định tuyến SPIN-EC
• 2.2. Thuật toán định tuyến LEACH
• 2.3. Thuật toán định tuyến CTP
• 2.4. Thuật toán định tuyến AODV
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN AODV TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG NHÀ KÍNH
• 3.1. Mô hình nhà kính thử nghiệm
• 3.2. Thiết lập hệ thống
• 3.3. Ứng dụng thuật toán định tuyến AODV cho hệ thống giám sát môi trường nhà kính
• 3.4. Thuật toán cài đặt trên các nút
• 3.5. Kết quả thử nghiệm
• 3.6. Giao diện phần mềm
• 3.7. Phần cứng của hệ thống giám sát môi trường nhà kính
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Kỹ Thuật Định Tuyến Tối Ưu Trong Mạng Cảm Biến Không Dây

Kỹ thuật định tuyến tối ưu trong mạng cảm biến không dây (WSN) là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, đặc biệt trong ứng dụng cho nhà kính. Mạng cảm biến không dây cho phép thu thập dữ liệu từ môi trường một cách hiệu quả, giúp cải thiện năng suất nông nghiệp. Việc tối ưu hóa định tuyến không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao độ tin cậy trong truyền thông.

1.1. Định nghĩa và vai trò của mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây là hệ thống các nút cảm biến được kết nối với nhau để thu thập và truyền tải dữ liệu. Vai trò của nó trong nông nghiệp thông minh là rất lớn, giúp theo dõi điều kiện môi trường và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.2. Lợi ích của kỹ thuật định tuyến tối ưu

Kỹ thuật định tuyến tối ưu giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng, tăng cường độ tin cậy và cải thiện tốc độ truyền tải dữ liệu. Điều này rất quan trọng trong môi trường nhà kính, nơi mà việc duy trì điều kiện tối ưu là cần thiết.

II. Thách thức trong Kỹ Thuật Định Tuyến Mạng Cảm Biến Không Dây

Mặc dù mạng cảm biến không dây mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc định tuyến. Các vấn đề như mất mát dữ liệu, tiêu thụ năng lượng cao và độ tin cậy trong truyền thông là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Mất mát dữ liệu trong quá trình truyền thông

Mất mát dữ liệu thường xảy ra do nhiễu sóng và điều kiện môi trường không ổn định. Điều này ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu thu thập được từ các cảm biến.

2.2. Tiêu thụ năng lượng cao trong mạng cảm biến

Tiêu thụ năng lượng là một trong những thách thức lớn nhất trong mạng cảm biến không dây. Việc tối ưu hóa định tuyến có thể giúp giảm thiểu năng lượng tiêu thụ, kéo dài tuổi thọ của mạng.

III. Phương Pháp Định Tuyến Tối Ưu Năng Lượng Trong Mạng Cảm Biến

Có nhiều phương pháp định tuyến tối ưu năng lượng trong mạng cảm biến không dây. Các thuật toán như LEACH, AODV và SPIN-EC đã được nghiên cứu và áp dụng để cải thiện hiệu suất mạng.

3.1. Thuật toán LEACH trong mạng cảm biến

LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) là một thuật toán phân cụm giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách chọn các nút đầu cụm để truyền dữ liệu về trung tâm.

3.2. Thuật toán AODV cho định tuyến

AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector) là một thuật toán định tuyến theo yêu cầu, cho phép tìm kiếm đường đi tối ưu trong thời gian thực, rất phù hợp cho các mạng cảm biến không dây.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Định Tuyến Trong Nhà Kính

Kỹ thuật định tuyến tối ưu năng lượng đã được áp dụng thành công trong các hệ thống giám sát môi trường nhà kính. Việc này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.

4.1. Hệ thống giám sát môi trường nhà kính

Hệ thống giám sát sử dụng mạng cảm biến không dây để theo dõi các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng, từ đó điều chỉnh điều kiện môi trường cho cây trồng.

4.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Nghiên cứu cho thấy việc áp dụng kỹ thuật định tuyến tối ưu đã giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và cải thiện độ chính xác trong việc thu thập dữ liệu.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Kỹ Thuật Định Tuyến

Kỹ thuật định tuyến tối ưu trong mạng cảm biến không dây cho nhà kính đang ngày càng trở nên quan trọng. Tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến và ứng dụng mới, đặc biệt trong bối cảnh nông nghiệp thông minh.

5.1. Tương lai của mạng cảm biến không dây

Với sự phát triển của công nghệ IoT, mạng cảm biến không dây sẽ ngày càng được cải thiện về hiệu suất và khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.2. Các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các thuật toán định tuyến mới nhằm tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong mạng cảm biến không dây.