Treffer: Ανάπτυξη Συστήματος Συλλογής και Επεξεργασίας Δεδομένων Ασύρματων Αισθητήρων με Χρήση Διατάξεων Μικροϋπολογιστών και Προβολή τους στο Διαδίκτυο με Βάση Ανοιχτά Πρότυπα και Αρχιτεκτονικής

Η αναγκαιότητα της τηλεμετρίας και της απομακρυσμένης επίβλεψης των δεδομένων που μπορούμε να λαμβάνουμε από αισθητήρες σε κρίσιμο εξοπλισμό, σε σημαντικές ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις ή ακόμη και σε οικιακό περιβάλλον έχουν πολλαπλά οφέλη πριν καν χρειαστεί να γίνουν ενέργειες συντήρησης, επίλυση πιθανής βλάβης ή ακόμη και για την επιτήρηση ενός χώρου ή και συγκεκριμένων φορτίων. Ο σκοπός της εργασίας αυτής είναι η υλοποίηση μιας τηλεμετρικής Internet of Things εφαρμογής που θα συλλέγει ασύρματα τα δεδομένα από ένα δίκτυο αισθητήρων, την αποθήκευση τους με δομημένο τρόπο, εν συνεχεία την ανάλυσή τους και την παρουσίασή τους με εύληπτο γραφικό τρόπο καθώς και τη διάθεσή τους μέσω εφαρμογών διαδικτύου. Η δομή της εργασίας αποτελείται από έξι κεφάλαια που περιγράφονται παρακάτω. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική εισαγωγή για την έννοια και τα οφέλη της τηλεμετρίας, τον τρόπο σχεδιασμού μιας υποδομής προηγμένης μέτρησης σε ένα καινούριο δίκτυο όπως το Έξυπνο Ηλεκτρικό Δίκτυο (Smart Grid) καθώς και για την σημαντικότητα και την ραγδαία αύξηση που έχουν στην καθημερινότητά μας το διαδίκτυο των πραγμάτων. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στα χαρακτηριστικά, στα είδη αλλά και πόσο απαραίτητη είναι η χρήση αισθητήρων σε όλους τους τομείς της καθημερινότητας. Εξηγείται η δημιουργία, η αρχιτεκτονική και οι τρόποι μετάδοσης των πληροφοριών από τα δίκτυα αισθητήρων καθώς και η εξασφάλιση ασφάλειας και διατήρησης απορρήτου από την άντληση δεδομένων από αυτούς. Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στα πρωτόκολλα επικοινωνίας δίνοντας έμφαση στον τρόπο λειτουργίας τους, στην αρχιτεκτονική, στην τοπολογία και σε θέματα ασφαλούς μετάδοσης δεδομένων στα πρωτόκολλα Wi-Fi και ZigBee. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο μικροελεγκτής Arduino. Ο συνδυασμός ελκυστικών χαρακτηριστικών, όπως το χαμηλό κόστος αγοράς, η ανοιχτή αρχιτεκτονική, τα διαθέσιμα εργαλεία λογισμικού, η ευκολία προγραμματισμού, η ποικιλία αισθητήρων και άλλων κυκλωμάτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν δίνουν δικαιωματικά την πρώτη θέση στο Arduino. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο μικροϋπολογιστής Raspberry. Εξηγείται συγκεκριμένα το υλικό μέρος της πλακέτας του RaspberryPi 3 B+, το πώς μπορεί ένας απλός χρήστης να εγκαταστήσει το λειτουργικό του που είναι άμεσα και δωρεάν διαθέσιμο στο διαδίκτυο καθώς και τις μεγάλες δυνατότητες που έχει. Επιπλέον γίνεται και μια εισαγωγή στη γλώσσα προγραμματισμού Python. Τέλος στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται βήμα-βήμα η δημιουργία της τηλεμετρικής ΙοΤ εφαρμογής ως ένα σύστημα απομακρυσμένης επίβλεψης ενός χώρου.
The essence of data telemetry and remote monitoring that can be received from sensors to critical equipment, major electromechanical installations or even at the home appliances has multiple benefits such as in equipment maintenance, protection, solving possible damage or even surveillance of a room or specific loads. In addition, using sensor networks, information can be received to develop user’s energy profile or improving the condition in a specific place. The aim of this thesis is to implement a telemetric IoT application that can collect data wirelessly from a sensor network, store it in a structured way, analyze it and present it in a graphical way and make it available through internet applications.The structure of the thesis is as follows. In the first chapter an introduction is made to the concept and benefits of telemetry, what may be the advanced measurement infrastructure in a new network such as the Smart Grid and the importance of the rapid growth they have in everyday life the Internet of Things. In the second chapter the characteristics of sensors are described, the different types and theirsignificance in today’s life is explained. More specifically, it is described the development, the architecture and the ways of data transmition from sensor networks, as well as data protection.The security and privacy of data collection from them. In the third chapter, is presented the communication protocols, focusing on operating mode, architecture, topology and data protection transmission in Wi-Fi and ZigBee protocols. In the fourth chapter is presented the Arduino microcontroller. The combination of attractive features such as low purchase costs, open architecture, available software tools, ease of programming, variety of sensors and other circuits that can be used rightly put Arduino in the first position. In the fifth chapter is presentedthe Raspberry microcomputer. It is explained in particular the hardwareof the Raspberry Pi 3 B + board, how a simple user can install its operating system that is instantly and free available as well as its multiple characteristics which it has. At this point, a short reference is made to Python programming language. Finally, in the sixth chapter is presented step-by-step the creation of telemetric IoT application as a system of remote supervision of a room.