Proiectarea nodurilor pentru rețele de senzori

Abstract

Domeniul de cercetare îl reprezintă aspectele teoretice și practice ale organizării unei rețele de senzori și proiectării de unități electronice, precum și integrarea unui senzor bazat pe nanostructuri într-o astfel de unitate. Scopul lucrrii constă in dezvoltarea metodelor de comunicare eficientă a nodurilor dintr-o rețea și de a obține date de la aceste noduri în timp real. Metodologia cercetrii tiinifice se bazează pe utilizarea tehnologiilor wireless precum BLE și MQTT în combinație cu topologia mesh pentru a construi rețele care sunt cele mai adaptabile la diferite medii. Noutatea şi originalitatea rezultatelor obținute constă în: integrarea în unitatea electronică a unui senzor bazat pe nanostructuri pentru a asigura o cercetare mai eficientă. Semnificaţia teoretică a lucrării constă în dezvoltarea metodelor de integrare a următorului senzor într-o unitate electronică și de obținere a datelor despre mediul studiat prin intermediul unei rețele wireless. Valoarea aplicativă a lucrării este de a dezvolta un dispozitiv fizic pentru studierea microclimatului bazat pe un senzor nanostructurat care poate determina conținutul diferitelor gaze și radiații ultraviolete, care poate fi util și aplicabil în domenii precum sănătatea, agricultura, industrie etc. Algoritmi pentru compensarea uzurii senzorului în timp sunt propuse. Rețeaua implementată va ajuta la explorarea posibilităților și la identificarea potențialelor avantaje și dezavantaje ale acestui tip de senzor atunci când se lucrează în rețea, precum și posibilitatea de a vizualiza și compara datele de la mai mulți senzori simultan în timpul funcționării.

The scope of scientific research is: theoretical and practical aspects of organizing a sensor network and designing electronic nodes, as well as integrating a sensor based on nanostructures into such a node. The aim of the work is: development of methods for efficient communication of nodes in the network and obtaining data from these nodes in real time. The methodology of scientific research is based on: the use of wireless technologies such as BLE and MQTT in combination with mesh topology to build the most adaptive networks to various environments. Scientific novelty and originality of the obtained results: consists in: integration of a nanostructure-based sensor into an electronic unit to ensure more efficient research. The theoretical significance of the work consists in: development of methods for integrating the next sensor into an electronic unit and obtaining data on the environment under study via a wireless network. Applied value of the work: consists in developing a physical device for studying the microclimate based on a nanostructured sensor that can determine the content of various gases and ultraviolet radiation, which can be useful and applicable in such areas as healthcare, agriculture, industry, etc. Algorithms for compensating for sensor wear over time are proposed. The implemented network will help to explore the possibilities and identify potential advantages and disadvantages of this type of sensor when working in a network, as well as the ability to visualize and compare data from several sensors simultaneously during operation.

Областью научных исследований являются: теоретические и практические аспекты организации сенсорной сети и проектирования электронных узлов, а так же интегрирования в такой узел датчика на базе наноструктур. Целью работы является: разработка методов эффективоной связи узлов в сети и получение данных этих узлов в реальном времени. Методология научных исследований базируется: на использовании беспроводных технологий, таких как BLE и MQTT в сочетании с мэш топологией для построения наиболее адаптивной к различным средам сетей. Научная новизна и оригинальность полученных результатов: заключается в: интеграции в электронный узел датчика на базе наноструктур для обеспечения более эффективных исследований. Теоретическая значимость работы заключается: в разработке методов интеграции следующего датчика в электронный узел и получения данных о исследуемой среде по беспроводной сети. Прикладная ценность работы: заключается в разработке физического устройства для исследования микроклимата на базе наноструктурного датчика который может определять содержание различных газов и ультрафиолетового излучения, что может быть полезно и применимо в таких областях как здравоохранение, сельское хозяйство, промышленность и др. Предложены алгоритмы компенсации износа датчика со временем работы. Реализованная сеть поможет исследовать возможности и выявить потенциальные преимущества и недостатки датчика такого типа при работе в сети, а также возможность визуализации и сравнения данных с нескольких датчиков одновременно в процессе работы.