Nghiên cứu thiết kế mạng WSNs thu thập một số thông số môi trường tầng hầm

Mạng cảm biến không dây (WSNs) là một hệ thống

phân tán tự tổ chức bao gồm nhiều nút cảm biến thu thập

dữ liệu hiện trường và liên kết, trao đổi thông tin với nhau

qua mạng giao tiếp không dây. Phạm vi ứng dụng của

WSNs rất rộng, bao trùm nhiều lĩnh vực khác nhau: hệ

thống mạng dữ liệu trong công nghiệp; nông nghiệp

thông minh; y tế; giám sát môi trường; nhà thông minh

[1] WSNs tích hợp công nghệ cảm biến, mạng truyền

thông, kỹ thuật xử lý tín hiệu, công nghệ nhúng Trong

những năm gần đây, nghiên cứu và ứng dụng WSNs vào

thực tiễn đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Tại

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Bộ môn Tự động hóa -

Khoa Điện và Viện Công nghệ HaUI cũng đã phối hợp thực

hiện một số đề tài, dự án liên quan đến WSNs như: 1) mạng

cảm biến diện rộng thu thập dữ liệu tham số chất lượng

nước công nghiệp thải ra môi trường tại các khu công

nghiệp trên địa bàn Hải Dương; 2) WSNs thu thập dữ liệu

nồng độ khí độc hại và khí cháy nổ tại tầng hầm tòa nhà;

pdf 5 trang kimcuc 7760
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu thiết kế mạng WSNs thu thập một số thông số môi trường tầng hầm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu thiết kế mạng WSNs thu thập một số thông số môi trường tầng hầm

Nghiên cứu thiết kế mạng WSNs thu thập một số thông số môi trường tầng hầm
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 52.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 17
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠNG WSNs THU THẬP 
MỘT SỐ THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG TẦNG HẦM 
RESEARCH AND DESIGN OF WSNs FOR MEASURING SOME PARAMETERS 
IN THE ENVIRONMENT OF BUILDING BASEMENTS 
Quách Đức Cường*, 
Bùi Văn Huy, Đỗ Duy Hợp 
TÓM TẮT 
Mạng cảm biến không dây (WSNs) ngày càng phổ biến và được ứng dụng 
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật. Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu 
việc tổ chức thiết kế một cấu trúc mạng WSNs để thu thập một số thông số trong 
môi trường tầng hầm. WSNs được thiết kế dựa trên nền tảng mạng RF 433 MHz 
và hệ thống nhúng PIC (PIC18F4550) của Microchip. Kết quả thực nghiệm cho 
thấy hệ thống hoạt động ổn định và tin cậy. 
Từ khoá: Mạng cảm biến không dây, lập trình, mạng không dây. 
ABSTRACT 
Wireless sensor networks (WSNs) are becoming increasingly popular and 
widely used in many technical areas. In this paper, we introduce the organization 
to design a WSNs network structure in order to measure some parameters in the 
environment of building basements. The WSNs are designed based on the 433 
MHz RF network platform and Microchip's PIC (PIC18F4550) embedded system. 
Experimental results show that the system operates stably and reliably. 
Keywords: Wireless Sensor nodes, programming, wireless networks. 
Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
*Email: quachcuong304@gmail.com 
Ngày nhận bài: 15/01/2019 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 25/4/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 10/6/2019 
KÝ HIỆU 
Ký hiệu Ý nghĩa 
An Địa chỉ nút SN và RT 
Aparent Địa chỉ GW 
CHỮ VIẾT TẮT 
WSNs Mạng cảm biến không dây 
RF Sóng vô tuyến 
RT Khâu định tuyến mạng (Router) 
SN Điểm cảm biến (Sensor Node) 
NC Điểm điều phối (Network Coordinator) 
GW Điểm chuyển đổi giao thức mạng (Gateway) 
1. GIỚI THIỆU 
Mạng cảm biến không dây (WSNs) là một hệ thống 
phân tán tự tổ chức bao gồm nhiều nút cảm biến thu thập 
dữ liệu hiện trường và liên kết, trao đổi thông tin với nhau 
qua mạng giao tiếp không dây. Phạm vi ứng dụng của 
WSNs rất rộng, bao trùm nhiều lĩnh vực khác nhau: hệ 
thống mạng dữ liệu trong công nghiệp; nông nghiệp 
thông minh; y tế; giám sát môi trường; nhà thông minh 
[1] WSNs tích hợp công nghệ cảm biến, mạng truyền 
thông, kỹ thuật xử lý tín hiệu, công nghệ nhúng Trong 
những năm gần đây, nghiên cứu và ứng dụng WSNs vào 
thực tiễn đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Tại 
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Bộ môn Tự động hóa - 
Khoa Điện và Viện Công nghệ HaUI cũng đã phối hợp thực 
hiện một số đề tài, dự án liên quan đến WSNs như: 1) mạng 
cảm biến diện rộng thu thập dữ liệu tham số chất lượng 
nước công nghiệp thải ra môi trường tại các khu công 
nghiệp trên địa bàn Hải Dương; 2) WSNs thu thập dữ liệu 
nồng độ khí độc hại và khí cháy nổ tại tầng hầm tòa nhà; 
Thành công bước đầu của những dự án trên đã tạo nền 
móng cho việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng WSNs 
vào công nghiệp tại Bộ môn Tự động hóa - Khoa Điện và 
Viện Công nghệ HaUI, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
[4, 5]. Dựa trên những thành quả đã đạt được trong thực 
tiễn, nhóm nghiên cứu sẽ giới thiệu sơ lược về thiết kế 
WSNs sử dụng mạng RF 433MHz và vi điều khiển 
PIC18F4550 của hãng Microchip. 
2. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ CẤU 
TRÚC MẠNG 
Trong thực tiễn phổ biến một số mạng không dây như: 
Zigbee, Wi-fi, BlueTooh (BLE), RF, Z-Wave hay LoRa. Mỗi 
một công nghệ mạng sẽ có đặc điểm kỹ thuật phù hợp với 
một số ứng dụng cụ thể. Ví dụ, mạng Zigbee có công suất 
tiêu thụ thấp, khoảng truyền dưới 100m sẽ phù hợp cho 
các hệ thống WSNs sử dụng nguồn pin và mật độ phân bố 
SN tương đối cao. Mạng RF có khoảng truyền xa nhưng 
công suất tiêu thụ lớn sẽ phù hợp với môi trường nhà máy, 
xí nghiệp hoặc những nơi có sẵn nguồn điện lưới. Bài báo 
này, chúng tôi giới thiệu thực hiện WSNs dựa trên mạng RF 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 52.2019 18
KHOA HỌC
ở dải tần điều chế 433MHz dùng trong công nghiệp. Đây là 
mạng có công suất tiêu thụ cao, bù lại khoảng truyền khá 
lớn đạt tới một vài km trong điều kiện không gian phẳng 
không vật cản. 
Bảng 1. Một số công nghệ mạng không dây [6, 11, 12] 
STT Mạng Đặc điểm kỹ thuật 
1 Zigbee IEEE 802.15.4, tiết kiệm pin, giao thức đa dạng, khoảng truyền ngắn 10-100m, 2,4GHz 
2 Wi-fi Phủ sóng < 100m, 2,4GHz hoặc 5GHz 
3 BLE Phủ sóng ngắn < 10m, 2,4GHz 
4 RF Phủ sóng xa vài km, 3kHz - 300GHz, 433MHz, tiêu tốn CS 
5 Z-Wave Phủ sóng ngắn < 100m, 908,42MHz, tiết kiệm pin 
6 LoRa Phủ sóng xa tới 10km, công suất thấp, 433MHz, 915MHz 
Cấu trúc mạng phổ biến có ba dạng như trên hình 1. 
Trong đó GW, RT và SN lần lượt là cổng mạng dữ liệu, thiết 
bị định tuyến và các điểm cảm biến. Dạng hình sao (Star) có 
ưu điểm đơn giản nhưng khả năng phủ rộng thấp do 
khoảng cách truyền vô tuyến bị hạn chế. Trường hợp cần 
WSNs với khoảng phủ lớn có thể sử dụng cấu trúc hình cây 
(Tree) hoặc dạng lưới (Mesh). Lúc này trong hệ thống WSNs 
cần bổ sung thêm các thiết bị định tuyến RT. 
Hình 1. Một số cấu trúc mạng WSNs điển hình 
Trường hợp cần tạo ra một mạng WSNs diện rộng, 
chúng ta có thể kết nối dữ liệu của mạng WSNs vào môi 
trường Internet thông qua các dịch vụ mạng như 
GSM/GPRS, Internet Cấu trúc mạng diện rộng được tổ 
chức như trên hình 2. 
InternetGW
RT
RT RT
WSNs-1
SN SN
RT SN
SNSN
Wi-fi, GPRS, Ethernet
GW
RT
SNSN
WSNs-2
Hình 2. Cấu trúc WSNs diện rộng sử dụng dịch vụ mạng Internet 
3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 
Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu việc thiết kế 
mạng WSNs dựa trên mạng RF. Quá trình thiết kế và thực 
nghiệm tập trung vào vấn đề kết nối mạng, lập trình và 
kiểm tra lỗi mạng cục bộ. Các yếu tố như tối ưu hóa năng 
lượng tiêu thụ của nút cảm biến hay toàn mạng, băng 
thông, lưu trữ, khả năng sống sót trong môi trường khắc 
nghiệt chưa được đề cập đến. 
NC
RT
SN 
3
SN
2
SN 
1
d = 0
d = 1
d = 2
RS232
GW
Hình 3. Cấu trúc lớp mạng 
PIC18F4550
Microcontroller
LCD
2004
UART
DS18b20
sensor
DHT22
sensor
MQ-7
sensor
Power
KEY
Wireless sensor 
Node
R
F4
3
3-
E3
0
Hình 4. Cấu trúc khối của nút cảm biến SN 
Hình 5. Sơ đồ nguyên lý của SN 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 52.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 19
Cấu trúc mạng thử nghiệm bao gồm ba tầng lớp, một 
Router RT, một GW (bao gồm máy tính PC và thiết bị điều 
phối NC) và ba nút cảm biến SN như trên hình 3. Các nút SN 
được thiết kế dựa trên MCU PIC18F4550 của Microchip 
được mô tả bằng sơ đồ khối như trên hình 4 và trên sơ đồ 
nguyên lý như hình 5. Mỗi SN kết nối với các cảm biến 
DS18b20, DHT22 và MQ-7 để đo các thông số nhiệt độ, độ 
ẩm và nồng độ khí CO. Module Wireless sử dụng loại 
RF433-E30 hoạt động ở dải tần 433MHz, công suất 100 mW 
và khoảng truyền xa trong điều kiện lý tưởng là 3000 m. 
Ngoài ra trên module SN còn tích hợp thêm màn hình LCD 
thuận tiện cho việc quan sát dữ liệu tại hiện trường. 
PIC18F4550
LCD
2004
UART
Power
R
F4
3
3-
E3
0
Hình 6. Sơ đồ khối RT 
RS232
PC
R
F4
3
3-
E3
0
NC
Hình 7. Sơ đồ khối GW 
Thiết bị RT đơn giản là khối MCU PIC18F4550 kết nối với 
module RF433-E30 qua cổng UART. MCU PIC18F4550 sẽ 
nhận khung dữ liệu từ khối NC qua UART và định tuyến 
đường truyền (hình 6). Khối GW đóng vai trò chuyển đổi 
giao thức kết nối dữ liệu của WSNs với mạng Internet. GW 
bao gồm khâu điều phối mạng NC và máy tính PC. Trong 
đó NC thực chất là module RF433-E30 kết nối với PC qua vi 
mạch MAX232 như hình 7. 
4. TỔ CHỨC ĐỊA CHỈ VÀ LẬP TRÌNH MẠNG 
4.1. Tổ chức địa chỉ và lưu đồ thuật toán tổng quát 
Địa chỉ nút mạng An được thiết lập theo cách thiết lập 
địa chỉ nút mạng Zigbee và được xác định theo (2) [2], [3]. 
;
( )
;
m
m m m
L d 1
m m m mskip
m
m
1 C L d 1 khi R 1
1 C R C RC d khi R 1
1 R
 (1) 
( )n parent skip mA A C d R n (2) 
Trong đó, Lm, Cm, Rm lần lượt là độ sâu của tầng mạng, số 
lượng nút lớn nhất (bao gồm cả RT và SN) kết nối với tầng 
phía trên, số lượng nút RT lớn nhất kết nối tầng phía trên. 
Chỉ số n, Aparent, lần lượt là thứ tự nút cảm biến và địa chỉ 
gốc của GW. 
Lưu đồ thuật toán tổng quát thực hiện trên GW, RT và SN 
như trên hình 8 [2]. Phát hiện quá trình nhận dữ liệu của các 
Node thông qua sự kiện ngắt cổng UART trên MCU. Để tránh 
xảy ra lỗi trong quá trình thu nhận chuỗi dữ liệu, cần thực 
hiện một số kỹ thuật: 1) mã hóa khung dữ liệu; 2) kết hợp giải 
thuật kiểm tra lỗi khung dữ liệu; 3) thực hiện chế độ “thời 
gian chờ” tại cổng UART, nếu vượt quá khoảng thời gian chờ 
của 1 byte thì kết thúc quá trình nhận chuỗi dữ liệu. 
Khi khởi động mạng, GW thực hiện việc truyền dữ liệu cài 
đặt tới tất cả các SN (bao gồm các thông số: địa chỉ SN, các 
dữ liệu về tần số lấy mẫu các ngưỡng cảnh báo của SN) và 
thiết lập định khối định tuyến RT (địa chỉ RT và quản lý 
những địa chỉ nào). NC sẽ nhận dữ liệu từ các địa chỉ gửi về 
và gửi lên PC thông qua UART. PC nhận dữ liệu trong chế độ 
chờ và hỏi vòng. Đối với RT, khi RT nhận khung dữ liệu yêu 
cầu từ NC, RT sẽ phân tách khung dữ liệu để tìm địa chỉ của 
SN. Sau đó so sánh địa chỉ này với danh mục địa chỉ mà RT 
đang quản lý. Nếu địa chỉ này thuộc phạm vi RT quản lý thì 
RT sẽ truyền tiếp khung dữ liệu từ NC gửi tới SN, ngược lại nó 
sẽ không phát khung dữ liệu. Quá trình nhận dữ liệu NS gửi 
về NC tương tự như trên. Đối với SN khi nhận được khung dữ 
liệu (có kèm địa chỉ), SN sẽ phân tách dữ liệu trong khung 
(lọc địa chỉ, kiểm tra CRC, phân tích mã lệnh yêu cầu) nếu 
đúng là địa chỉ của SN thì nó sẽ kiểm tra CRC bản tin và thực 
hiện lệnh truyền dữ liệu về NC. 
Begin
WSNs 
installation
Send data
Receive data 
from RT
Send data 
to UART
N
Y
Begin
Into WSNs
Receive data 
from RT
Send data 
to RT
LED indicator
Y
N
Begin
Into WSNs
Receive data 
from GW
N
N
Receive data 
from SN
LED Indicator
Send data to 
RT node
LED Indicator
Send data to 
GW node
Y
Y
GW RT
SN2
SN1
Stop
End
Stop
End
NN
Y Y
Stop
End
N
Y
Hình 8. Lưu đồ thuật toán dạng tổng quát của WSNs [2] 
4.2. Định dạng khung dữ liệu 
Định dạng khung dữ liệu từ SN gửi lên GW mô tả trên 
hình 9. Trong đó: 
- n là số lượng byte dữ liệu cần truyền; 
- byte khởi đầu (start byte) và byte kết thúc (stop byte) 
đều có giá trị 0x7E; 
- byte trạng thái S, nếu hệ hoạt động bình thường 
S = 0x17 và ngược lại S = 0x1D. 
- Add là hai byte địa chỉ của thiết bị; 
1 2 3, 4 5-n n+1 n+2 n+3 
0x7E S Add Data CRC CRC 0x7E 
Hình 9. Khung dữ liệu từ SN gửi lên GW 
- Chuỗi dữ liệu Data: bao gồm tập dữ liệu của nhiều 
thông số cần đo, mỗi thông số cần đo bao gồm 3 thông tin: 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 52.2019 20
KHOA HỌC
Byte 1 là ID của dữ liệu; Byte 2, 3 là giá trị byte cao, byte 
thấp của dữ liệu thông số cần đo. 
Bảng 2. Giá trị ID mã hóa cho các thông số 
TT Thông số ID 
1 Nhiệt độ môi trường 0x01 
2 Độ ẩm 0x02 
3 Nồng độ khí CO 0x03 
Kiểm tra/đối sánh dữ liệu sử dụng mã CRC-16, giá trị này 
chứa đựng trong 2 byte n+1 và n+2. SN sẽ tính giá trị CRC-
16 tương ứng với chuỗi dữ liệu và gửi lên PC. PC sẽ tính lại 
các giá trị này để đối sánh phát hiện lỗi chuỗi dữ liệu. Hàm 
kiểm tra CRC-16 được thực hiện như code dưới đây: 
int16 CRC16_Soft_Process(int *pktcrc,int pktLen,long 
int CRC_16) 
{//pktLen là số lượng phần tử trong mảng dữ liệu 
*pktcrc, CRC_16 = 0x1021 là số mã hóa 
 long int crc=0; 
 unsigned char crc_Cur=0; 
 unsigned char i=0; 
 while(crc_Cur<pktLen) 
 { 
 crc=(crc^(long int)(*(pktcrc+crc_Cur)*256)); 
 for(i=0;i<8;i++) 
 { 
 if(crc&0x8000) 
 (long int)crc=(crc*2)^CRC_16; 
 else 
 (long int)crc=crc*2;} 
 crc_Cur++; 
 } 
 return (long int)crc; //trả lại giá trị CRC-16bit 
} 
Trong toàn bộ khung dữ liệu từ byte thứ 2 đến byte thứ 
n+2 nếu tồn tại một byte nào có giá trị là 0x7E (trùng với 
giá trị của byte đầu và byte cuối) hoặc 0x7D thì cần phải đổi 
lại giá trị theo quy luật sau: Nếu dữ liệu là 0x7D đổi thành 
0x7D 0x5D và nếu dữ liệu là 0x7E đổi thành 0x7D 0x5E. Như 
vậy có thể thấy độ dài khung dữ liệu không cố định, nó phụ 
thuộc vào số lượng byte có giá trị 0x7D và 0x7E trong toàn 
bộ khung truyền trừ 2 byte đầu và cuối của khung dữ liệu. 
Dữ liệu của cảm biến được chỉ định thu thập định kỳ và 
tại hiện trường SN còn có chức năng cảnh báo khi tham số 
cần đo vượt ngưỡng. Do đó, cần phải thiết lập ba loại tham 
số của cảm biến thông qua lệnh cổng nối tiếp và các tham 
số này không bị mất khi tắt nguồn (lưu giữ trong EEPROM 
của MCU). Các tham số cần được cấu hình là: 1) loại dữ liệu 
được thu thập bởi SN; 2) chu kỳ thu thập dữ liệu; 3) ngưỡng 
dữ liệu an toàn. Định dạng khung giao thức cấu hình tham 
số cảm biến mô tả trong hình 10. 
1 2 3, 4 5 6 7 8-9 10 
0x7E S Add ID 0x00 0x00 CRC 0x7E 
Hình 10. Khung dữ liệu từ PC xuống thiết bị 
Byte bắt đầu 0x7E, byte kết thúc 0x7E. Mã lệnh chỉ thị 
cấu hình SN: S = 0x18. Add là địa chỉ của SN. Từ lệnh cấu 
hình cảm biến (ID): Theo yêu cầu của các tham số cấu hình, 
có 7 loại lệnh cấu hình: 0xFE ~ 0xF9. Các lệnh cấu hình chi 
tiết thể hiện trong bảng 3. 
Bảng 3. Giá trị ID tương ứng với ý nghĩa thiết lập 
TT Thông số ID 
1 Bố trí chu kỳ lấy mẫu 0xFE 
2 Ngưỡng trên của nhiệt độ 0xFD 
3 Ngưỡng dưới của nhiệt độ 0xFC 
4 Ngưỡng trên của độ ẩm 0xFB 
5 Ngưỡng dưới của độ ẩm 0xFA 
6 Ngưỡng trên của CO 0xF9 
Phần mềm giao diện được phát triển trên Visual Basic 
2012. Phần mềm có chức năng tự phát hiện cổng kết nối để 
thực hiện kết nối thiết bị trung tâm với máy tính hiện 
trường. Giao diện thân thiện, dễ sử dụng và có thể cấu hình 
các trạng thái hoạt động của các SN. 
Hình 11. Phần mềm và thiết bị SN, RT, GW 
5. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 
Hình 12. Mô hình thử nghiệm 
Hình 13. Thiết bị thực nghiệm 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 52.2019 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 21
Mô hình thiết bị mạng WSNs được chế tạo thử nghiệm 
như trên hình 12 và 13. Hệ thống được cấp nguồn nuôi 5V. 
Hệ thống thử nghiệm bao gồm 3 SN kết nối với GW 
thông qua một RT như trên hình 3. Quá trình thử nghiệm 
được thực hiện tại tầng hầm chung cư Gemek tower II, xã An 
Khánh, huyện Hoài Đức, thành phố Hà Nội. Các giá trị trung 
bình của 5 lần đo thu thập được cho trong bảng 4, 5 và 6. 
Bảng 4. Thu thập dữ liệu từ SN 1 tại khoảng cách 50m trong tầng hầm 
SN 1 Đơn vị Giá trị đo trong ngày 24/02/2019 
Lần đo 1-5 
1 
10h00 
2 
10h15 
3 
10h30 
4 
10h45 
5 
11h00 
Trung 
bình 
Nhiệt độ 0C 28,8 29,8 28,4 30,1 29,5 29,32 
Độ ẩm % RH 78,6 77,6 77,5 79,1 76,6 77,88 
Nồng độ CO ppm 28,5 27,2 31,84 30,6 30,1 29,65 
Bảng 5. Thu thập dữ liệu từ SN 2 tại khoảng cách 40m trong tầng hầm 
SN 2 Đơn vị Giá trị đo trong ngày 24/02/2019 
Lần đo 1-5 
1 
10h00 
2 
10h15 
3 
10h30 
4 
10h45 
5 
11h00 
Trung 
bình 
Nhiệt độ 0C 27,2 27,8 26,8 28,1 27,5 27,48 
Độ ẩm % RH 78,4 76,6 77,8 76,2 78,1 77,40 
Nồng độ CO ppm 26,5 27,7 27,8 28,6 29,3 27,95 
Bảng 6. Thu thập dữ liệu từ SN 3 tại khoảng cách 20m trong tầng hầm 
SN 3 Đơn vị Giá trị đo trong ngày 24/02/2019 
Lần đo 1-5 
1 
10h00 
2 
10h15 
3 
10h30 
4 
10h45 
5 
11h00 
Trung 
bình 
Nhiệt độ 0C 26,7 27,1 26,8 26,1 26,5 26,64 
Độ ẩm % RH 78,6 78,1 76,8 77,6 78,4 77,90 
Nồng độ CO ppm 28,5 30,7 31,3 30,8 29,7 30,21 
Khoảng cách truyền tối đa của module RF433-E30 trong 
điều kiện lý tưởng là 3000m do nhà sản xuất thiết bị cung 
cấp. Tuy vậy trong thực tiễn khoảng truyền này phụ thuộc 
nhiều vào địa hình thực tại (vật cản, mật độ vật cản, nhà 
cao tầng, không gian, cây xanh, vị trí đặt điểm thu và điểm 
phát...). Kết quả thử nghiệm trong môi trường thành phố 
với điều kiện thiết bị thu-phát đều đặt dưới mặt đất cho 
thấy khoảng cách truyền chỉ đạt được con số dưới 150m, 
thậm chí trong môi trường không gian với nhiều vật cản 
khoảng cách này còn nhỏ hơn 90m. 
Trong quá trình thử nghiệm, nhóm tác giả đã thử kiểm 
sai các khung truyền dữ liệu trong 20 lần dữ liệu ngẫu 
nhiên và sử dụng phần mềm test thiết bị viết trên Visual 
Basic 2012. Kết quả cho thấy 100% phát hiện lỗi khung 
truyền dữ liệu. Điều đó cho thấy độ tin cậy của đường 
truyền dữ liệu được tổ chức, thiết kế và cấu hình. 
6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 
Bài báo đã trình bày sơ lược về quá trình thiết kế phần 
cứng, phần mềm, cách thức tổ chức địa chỉ các Node và 
định dạng khung dữ liệu trong hệ thống WSNs. Hệ thống 
WSNs được thiết kế thử nghiệm trên MCU PIC18F4550 của 
Microchip với 3 điểm thu thập dữ liệu (SN), 1 thiết bị định 
tuyến (RT) và 1 cổng thu thập dữ liệu trung tâm (GW). Kết 
quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, khả 
năng phát hiện lỗi đường truyền cao. Tuy vậy hệ thống 
WSNs trên vẫn chưa hoàn thiện. Trong đó tồn tại một số 
vấn đề như: tốc độ thu thập chậm do cơ chế thu thập dữ 
liệu thực hiện tuần tự từ yêu cầu lệnh trên GW; chưa quan 
tâm đến vấn đề tối ưu định tuyến đường truyền; các vấn đề 
về thiết kế tiết kiệm nguồn nuôi Những vấn đề này sẽ 
được nhóm nghiên cứu phát triển quan tâm và thực hiện 
trong những nghiên cứu tiếp theo. 
LỜI CẢM ƠN 
Nhóm tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Bộ môn 
Tự động hóa, Khoa Điện và Viện Công nghệ HaUI, Trường 
Đại học Công nghiệp Hà Nội đã hỗ trợ trong quá trình thực 
hiện nghiên cứu. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Prashant Tiwari, Varun Prakash Saxena, Raj Gaurav Mishra, 
Devendra Bhavsar, 2015. Wireless Sensor Networks: Introduction, Advantages, 
Applications and Research Challenges. HCTL Open International Journal of 
Technology Innovations and Research (IJTIR), Volume 14, April 2015. 
[2]. Wang Xiaoqiang, Ouyang, Huang Ning, 2012. ZigBee Wireless Sensor 
Network Design and Implementation. Chemical Industry Press, 134-137. 
[3]. Qingdao Donghe Information Technology Co., Ltd., 2014. ZigBee 
development technology and actual combat. Xi'an University of Electronic Science 
and Technology Press. 
[4]. Quách Đức Cường, 2018. Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống quan 
sát và cảnh báo tự động nguy cơ cháy nổ tại tầng hầm tòa nhà. Đề tài cấp Bộ, Bộ 
Công Thương. 
[5]. Trịnh Trọng Chưởng, Nguyễn Hồng Minh, 2017. Xây dựng hệ thống giám 
sát tự động thông số môi trường nước thải ở các khu công nghiệp tại tỉnh Hải Dương 
bằng công nghệ GSM/GPRS. Đề tài cấp sở, Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Hải Dương. 
[6]. Dai Qingyun, Bao Hong Liu Yihong, Liu Zexi, Zhou Ke, Wang Jin, 2008. 
433MHz Wireless Network Technology for Wireless Manufacturing. 2008 Second 
International Conference on Future Generation Communication and Networking. 
[7]. M.A. Matin, M.M. Islam, 2012. Overview of Wireless Sensor Network. 
<
_network.pdf>. 
[8]. Bhaskar Krishnamachari, 2005. An Introduction to Wireless Sensor 
Networks. < 
Krishnamachari_ICISIP05.pdf>. 
[9]. Microchip Technology Inc, 2006. PIC18F2455/2550/4455/4550 Data 
Sheet. 
[10]. Nigel Gardner, 2008. PICmicro MCU C® An introduction to programming 
The Microchip PIC in CCS C. <
books/eBook%20-%20PIC%20Programming%20with%20C.pdf>. 
[11]. https://www.baseapp.com/iot/protocols-for-iot/ 
[12]. https://www.cse.wustl.edu/~jain/cse570-15/ftp/iot_dlc.pdf 
AUTHORS INFORMATION 
Quach Duc Cuong, Bui Van Huy, Do Duy Hop 
Faculty of Electrical Engineering Technology, Hanoi University of Industry 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_thiet_ke_mang_wsns_thu_thap_mot_so_thong_so_moi_t.pdf