Luận văn Thạc sĩ Công nghệ Điện tử - Viễn thông: Nghiên cứu và thiết kế Mạng cảm biến không dây phục vụ cảnh báo trượt lở đất

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM ANH TUẤN NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY PHỤC VỤ CẢNH BÁO TRƢỢT LỞ ĐẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀ NỘI – 2014 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM ANH TUẤN NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY PHỤC VỤ CẢNH BÁO TRƢỢT LỞ ĐẤT NGÀNH: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ – VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60 52 02 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN ĐỨC TÂN HÀ NỘI – 2014 1 LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình làm luận văn thạc sỹ, tôi đã đọc và tham khảo rất nhiều loại tài liệu khác nhau từ sách giáo trình, sách chuyên khảo cho đến các bài báo đã được đăng tải trong và ngoài nước. Tôi xin cam đoan những gì tôi viết dưới đây là hoàn toàn chính thống, chân thực, những kết quả đo đạc thực nghiệm đã đạt được trong luận văn không sao chép từ bất cứ tài liệu nào dưới mọi hình thức. Những kết quả đó là những gì tôi đã nghiên cứu, tích lũy trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có dấu hiệu sao chép kết quả từ các tài liệu khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 TÁC GIẢ PHẠM ANH TUẤN 2 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thiện luận văn em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình và chu đáo của các Thầy, Cô giáo trong Khoa Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, Trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội. Đề tài nghiên cứu với tiêu đề: “Nghiên cứu và thiết kế Mạng cảm biến không dây phục vụ cảnh báo trƣợt lở đất” đã được triển khai thực hiện và hoàn thành với một số kết quả thu được có khả năng ứng dụng trong thời gian tới trong điều kiện thực tiễn hiện nay. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy PGS.TS Trần Đức Tân, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn với tất cả lòng nhiệt tình, chu đáo, ân cần cùng với thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc và thẳng thắn của một nhà khoa học uy tín, mẫu mực. Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy PGS.TS Chử Đức Trình – Trưởng bộ môn Vi cơ điện tử và Vi cơ hệ thống, Khoa Điện tử viễn thông, Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho em. Em xin cảm ơn đề tài QG 14.05 đã hỗ trợ em trong quá trình hoàn thiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị và các bạn đã có những góp ý kịp thời và bổ ích, giúp đỡ em trong suốt quá trình em nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này. Mặc dù em đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và nỗ lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy cô và các bạn. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên PHẠM ANH TUẤN 3 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...............................................................5 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU ..........................................................................6 LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................8 Chương 1 THỰC TRẠNG CẢNH BÁO TRƯỢT ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI...................9 VÀ Ở VIỆT NAM...........................................................................................................9 1.1. Đặt vấn đề ..........................................................................................................9 1.2. Thực trạng cảnh báo trượt đất trên Thế giới và ở Việt Nam ...........................10 1.2.1. Khái niệm trượt lở đất và phân loại trượt lở.................................................10 1.2.2. Nguyên nhân và một số yếu tố ảnh hưởng đến trượt đất..............................11 1.2.3. Thực trạng cảnh báo trượt đất trên Thế giới và ở Việt Nam........................13 1.3. Kết luận chương...............................................................................................14 Chương 2 CẤU TRÚC MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY VÀ ỨNG DỤNG TRONG CẢNH BÁO TRƯỢT ĐẤT............................................................................16 2.1. Giới thiệu về mạng cảm biến không dây ............................................................16 2.2. Cấu trúc mạng cảm biến không dây....................................................................17 2.2.1. Cấu trúc một nút cảm biến trong mạng cảm biến không dây.......................17 2.2.2. Cấu trúc mạng cảm biến không dây .............................................................19 2.2.3. Kiến trúc giao thức mạng cảm biến không dây............................................21 2.2.4. Các kỹ thuật định tuyến trong mạng cảm biến không dây...........................23 2.3. Giao thức mạng ZigBee/IEEE 802.15.4 .............................................................25 2.3.1. Giới thiệu về giao thức mạng ZigBee/IEEE 802.15.4..................................25 2.3.2. Cấu trúc mạng ZigBee/IEEE 802.15.4.........................................................26 2.3.3. Kiến trúc giao thức ZigBee/IEEE 802.15.4..................................................28 2.4. Ứng dụng của mạng cảm biến không dây trong cảnh báo trượt đất...................30 2.5. Kết luận chương..................................................................................................31 Chương 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY PHỤC VỤ CẢNH BÁO TRƯỢT ĐẤT...........................................................................................33 3.1. Mô hình mạng cảm biến không dây phục vụ cảnh báo trượt đất........................33 3.2. Cấu trúc phần cứng của hệ thống........................................................................34 3.3. Mạng cảm biến không dây được đề xuất cho hệ thống cảnh báo trượt đất ........41 3.4. Cấu trúc phần mềm của hệ thống........................................................................42 3.4.1. Môi trường phát triển tích hợp cho bo mạch chủ Waspmote.......................44 3.4.2. Phần mềm cấu hình môđun truyền dữ liệu không dây XBee.......................45 ... - tailieumienphi.vn