Nghiệm thu đề tài NCKH cấp đơn vị: Nghiên cứu thiết kế nút mạng trong mạng cảm biến không dây cho các ứng dụng IoT

Chiều ngày 20/07/2021, Phòng KHCN kết hợp với khoa Điện tử tổ chức nghiệm thu đề tài NCKH cấp đơn vị: Nghiên cứu thiết kế nút mạng trong mạng cảm biến không dây cho các ứng dụng IoT do TS. Nguyễn Viết Tuyến làm Chủ nhiệm đề tài

Tại buổi nghiệm thu, thay mặt nhóm nghiên cứu, TS Nguyễn Viết Tuyến đã báo cáo kết quả nghiên cứu của đề tài trước Hội đồng khoa học cấp đơn vị do TS. Bồ Quốc Bảo - Chủ tịch hội đồng và 04 ủy viên.

Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:

Ngày nay, với xu thế kết nối vạn vật (IoT- Internet of Things) trong mạng truyền dẫn vô tuyến đã tạo ra động lực thúc đẩy mạnh mẽ những nghiên cứu về mạng cảm biến không dây (WSN - Wireless Sensor Network) trong cộng đồng khoa học quốc tế bởi khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của xã hội như nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giao thông, hàng hải và y tế. Các nghiên cứu triển khai ứng dụng IoT với nền tảng WSN rất đa dạng như hệ thống chăm sóc sức khỏe, giám sát kiểm tra chất lượng và số lượng dầu, tưới cây tự động, giám sát ánh sáng tòa nhà, giám sát nhà máy sản xuất nước đá. Các nghiên cứu thiết kế nút mạng cho mục đích đặc thù như thiết kế nút mạng đo độ pH của nước, chống lâm tặc thông qua cảm biến độ rung. Mặc dù có nhiều nghiên cứu triển khai ứng dụng WSN trong các lĩnh vực khác nhau, việc tiếp cận và thiết kế hệ thống WSN giải quyết các vấn đề cụ thể vẫn luôn thu hút việc nghiên cứu của các nhà khoa học.

Tình hình nghiên cứu ở trong nước:

Ở trong nước WSN đã được ứng dụng khá sớm như hệ thống cảnh báo cháy rừng, hệ thống tưới tiêu tự động,... Hiện tại có các công ty như Lumi, BKAV, SmartHome…đã nghiên cứu phát triển giải pháp nhà thông minh và các nhóm nghiên cứu công nghệ kết nối trong IoT nhằm tiết kiệm năng lượng như: Viện Điện tử-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa nghiên cứu về tối ưu định tuyến; nhóm nghiên cứu Khoa Điện và Viện nghiên cứu HaUI-Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội nghiên cứu triển khai mạng cảm biến không dây thu thập thông tin môi trường, nghiên cứu chế tạo mô hình giám sát, điều khiển chiếu sáng và điều hòa, phục vụ sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng trong tòa nhà. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chủ yếu là nghiên cứu lý thuyết hoặc triển khai trên các thiết bị có sẵn chưa tính đến vấn đề định tuyến hoặc định tuyến tĩnh nên khi một nút mạng có sự cố sẽ làm ảnh hưởng đến hiệu quả chung của toàn bộ WSN. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế nút mạng trong WSN làm nền tảng cho các ứng dụng IoT là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu Khoa học công nghệ của đề tài:

- Sản phẩm của đề tài có thể làm nền tảng để phát triển các ứng dụng trong tòa nhà thông minh, phòng học thông minh…;

- Mở ra những hướng nghiên cứu và phát triển mới về thiết bị phần cứng nền tảng có thể áp dụng cho các ứng dụng tùy biến của người dùng.

- Góp phần đào tạo, hướng dẫn sinh viên đại học thông qua thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học liên quan tới Công nghệ Điện tử viễn thông.

Qua phần trình bày của Nhóm tác giả hội đồng khoa học thống nhất kết luận:

Bài toán nâng cao hiệu năng mạng truyền dẫn không dây có ý nghĩa lớn về mặt khoa học và thực tiễn, đặc biệt liên quan đến vấn đề tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Đối với các mạng cảm biến hiện nay, việc trao đổi, xử lý thông tin giữa các nút mạng với dung lượng lớn dẫn tới mức tiêu thụ năng lượng lớn càng lớn. Điều đó sẽ ảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn của mạng và thời gian hoạt động của mô hình thiết kế nếu như không có các giải pháp kỹ thuật tối ưu liên quan đến phần cứng, giải thuật xử lý, giao thức truyền dẫn. Do vây, đề tài “Nghiên cứu thiết kế nút mạng trong mạng cảm biến không dây cho các ứng dụng IoT” có ý nghĩa thực tiễn trong điều kiện sử dụng các thiết bị đầu cuối có sẵn để thiết kế được các ứng dụng liên quan đến các hệ thống giám sát, cảnh báo, thu thập dũ liệu. Đề tài đã thực hiện các quá trình thu thập dữ liệu, truyền nhận, giám sát thông tin từ các nút cảm biến trên cơ sở đề xuất lựa chọn giao thức tối ưu.

Bản báo cáo và kết quả nghiên cứu của đề tài được Hội đồng đánh giá đáp ứng được các yêu cầu của báo cáo khoa học, trình bày rõ ràng, bám sát mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài.

Sản phẩm của đề tài là mô hình gồm: 03 bộ định tuyến, 01 nút trung tâm thu thập thông tin và 10 nút cảm biến đo nhiệt độ. Các nút cảm biến đã thiết kế với các tham số kỹ thuật :

+ Nguồn cung cấp: 9 VDC;

+ Dải tần hoạt động; 433 Mhz;

+ Chu kỳ nhập dữ liệu: 5 phút;

+ Dòng tiêu thụ ở chế độ chờ: Ic = 6,8µA;

+ Dòng tiêu thụ khi nhận: In = 7,6mA;

+ Dòng tiêu thụ khi truyền: Itr = 28mA.

Kết quả của đề tài được nhóm nghiên đã công bố 02 bài báo đăng trên Tạp chí quốc tế, trong đó một bài thuộc danh mục Scopus (Q3).

Hội đồng nhất trí đánh giá đề tài đạt và đề nghị nhóm tác giả tiếp tục chỉnh sửa theo góp ý của Hội động để nghiệm thu cấp trường trong thời gian tới.

Một số hình ảnh buổi nghiệm thu:

TS. Nguyễn Viết Tuyến (đứng) - Chủ nhiệm đề tài trình bày báo cáo NCKH trước hội đồng nghiệm thu cấp đơn vị

Toàn cảnh buổi nghiệm thu đề tài NCKH cấp đơn vị khoa Điện tử