LUCRARE DE LICENŢĂ -...

42
Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare Departamentul de Automatică şi Ingineria Sistemelor LUCRARE DE LICENŢĂ Tehnologii moderne de monitorizare și conducere pentru clădiri inteligente Absolvent: Ana Stamatescu Coordonator: Prof.dr.ing. Sgarciu Valentin Consultant: Sl.dr.ing. Iulia Dumitru București, 2013

Transcript of LUCRARE DE LICENŢĂ -...

Page 1: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

Departamentul de Automatică şi Ingineria Sistemelor

LUCRARE DE LICENŢĂ

Tehnologii moderne de monitorizare și

conducere pentru clădiri inteligente

Absolvent: Ana Stamatescu

Coordonator: Prof.dr.ing. Sgarciu Valentin Consultant: Sl.dr.ing. Iulia Dumitru

București, 2013

Page 2: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  2  

 

Cuprins    LISTA FIGURILOR ................................................................................................................... 3

LISTA TABELELOR ................................................................................................................. 5

1. Introducere .......................................................................................................................... 6

2. Conceptul de “ Clădire Inteligentă” .................................................................................... 7

2.1 Definiție ......................................................................................................................... 7

2.2 Funcționalitatea unei “clădiri inteligente” ..................................................................... 8

3. Rețele de senzori wireless ................................................................................................. 10

3.1 Definiție și utilizare ..................................................................................................... 10

3.2 Structură și arhitecturi ................................................................................................. 11

3.3 Constrângeri ................................................................................................................ 19

3.4 Standardul ZigBee ....................................................................................................... 19

3.5 Studiu de caz: Impactul distanței și așezării asupra comunicației dintre noduri ......... 22

4. Studiu de caz: Aplicație de monitorizare a temperaturii și a gradului de ocupare într-o sală de conferință ...................................................................................................................... 28

4.1 Formularea problemei și specificarea cerințelor ......................................................... 28

4.2 Reglarea temperaturii în sistemul dorit ....................................................................... 28

4.3 Structura aplicației și tehnologii folosite ..................................................................... 33

4.4 Structura hardware ...................................................................................................... 36

4.5 Rezultate obținute ........................................................................................................ 40

5. Concluzii ........................................................................................................................... 41

Bibliografie ............................................................................................................................... 42

 

Page 3: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  3  

 

LISTA FIGURILOR

Figura Numele figurii

2.1 Sisteme de conducere și monitorizare într-o casă inteligentă

2.2 Functionalitățile unei clădiri inteligente

2.3 Structura unei clădiri inteligente

2.4 Exemplu de rețea de automatizare într-o clădire inteligentă

3.1 Rețea de senzori wireless

3.2 Exemplu de arhitectura

3.3 Exemplu de retea tipică cu noduri, gateway și calculator central

3.4 Configurație 1 de tip plasa

3.5 Configuratie 2 de tip plasa

3.6 Conectare ineficienta vs. conectarea eficientă

3.7 Folosirea nodurilor de tip ruter pentru extinderea razei de actiune

3.8 Topologie stea cu un numar maxim de 8 noduri finale

3.9 Topologie de retea tip plasa cu densitate ridicata si distante medii

3.10 Topologie de retea tip plasa cu densitate medie si distante mari

3.11 Topologii de retele de senzori wireless - (Single-Hop vs. Multi-hop)

3.12 Comunicare multi-hop

3.13 Standardul ZigBee

3.14 Rețea ZigBee

3.15 Calculare distanță logică

3.16 Cererea de rutare şi stabilirea tabelei cu intrări

3.17 Accesare intrări tabela

3.18 Analiza conexiunii între 4 noduri

3.19 Graficul calității conexiunii

3.20 Fisier .txt cu datele obtinute

3.21 Modalitate de amplasare 1

Page 4: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  4  

Figura Numele figurii

3.22 Modalitate de amplasare 2

3.23 Modalitate de amplasare 3

3.24 Modalitate de amplasare 4

3.25 Amplasare liniară nod

3.26 Reprezentarea datelor experimentale

4.1 Efectul Seeback

4.2 Termocuplu

4.3 Reglarea automată a temperaturii

4.4 NI WSN Starter Kit

4.5 Diagrama bloc a aplicației

4.6 Interfața aplicației

4.7 Senzor PIR

4.8 Schema de conectare

4.9 Montaj Nod – Senzor PIR

4.10 VI Senzor Prezență

4.11 Front Panel Senzor Prezența

4.12 VI Senzor Temperatură

4.13 Front Panel Senzor Temperatură

4.14 Senzor de apăsare brick

4.15 Conectare senzor de apăsare

4.16 Montaj Nod – Senzor de apăsare

4.17 VI Senzor Apăsare

4.18 Front Panel Senzor Apăsare

4.19 Ethernet Gateway

4.20 3202 Node

4.21 3212 Node [7]

4.22 Amplasarea rețelei de senzori în laboratorul în care s-au derulat

experimentele

 

Page 5: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  5  

 

LISTA TABELELOR

Tabel Numele tabelui

3.1 Date experimentale ale celor 4 posibilități de amplasare nodurilor si gateway-ului 3.2 Corelare valori-calitatea semnalului

3.3 Distanța de amplasare a nodurilor vs calitatea semnalului

4.1 Relatii de transformare ale temperaturii

4.2 Tipuri de termocupluri

Page 6: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  6  

1. Introducere În contextul în care printre problemele secolului nostru se află resursele din ce în ce mai puține dar și încălzirea globală, eficientizarea și optimizarea proceselor industriale dar și a celor la scală redusă este esențială. Interacțiunea omului cu și în mediul înconjurător nu a fost niciodată mai importantă. In paralel trebuie găsit un echilibru care să țină cont și de comfort și gradul de mobilitate al oamenilor într-o lume în care 1 minut poate să facă o diferență. În conducerea acestor procese atât de vitale, elementele cheie sunt achizițiile datelor în timp real şi existența unor algoritmi clari care să ducă la satisfacerea cerințelor cu un grad de abatare cât mai mic. Pentru achiziția datelor se folosesc în mare parte rețele de senzori wireless datorită flexibilității acestora şi eficienței în monitorizare. Şi totuşi, de ce este nevoie şi de monitorizare? Primul răspuns ar fi că trebuie supravegheaţi parametrii critici ai unui proces a căror ieşire din limite ar duce la provocarea unor avarii. Al doilea este că prin monitorizare se pot verifica dacă procesele tehnologice au fost respectate de către cei care le-au condus (fie om, fie maşină) [1].

Lucrarea de fața studiează câteva tehnologii moderne de monitorizare şi conducere pentru clădiri inteligente. Totodată prezintă un studiu de caz în care se va evidențiază importanța unui anumit parametru implicat în proces. De asemenea, cel de-al doilea studiu de caz prezentat în această lucrare propune rezolvarea unei probleme concrete într-un mediu particular ales. Manuscrisul tehnic este structurat pe 5 capitole. Lucrarea începe cu o introducere în care se prezintă scopul şi motivația alegerii temei. În cadrul capitolului doi, intitulat “ Conceptul de << Clădire Inteligentă>> “ sunt analizate functionalitățile şi structura unei clădiri inteligente urmărind particularități cheie şi nevoile satisfăcute. În capitolul trei al lucrării, intitulat “Rețele de senzori wireless” sunt prezentate structuri şi arhitecturi posibile, avantajele folosirii acestora, problemele aparute şi cum se pot integra ele în unitatea de referință aleasă, << Clădirea Inteligentă>>. Studiul de caz prezentat la sfarsitul acestui capitol se refera la impactul distanței şi asezării senzorilor wireless asupra comunicației dintre noduri. Capitolul patru al memoriului tehnic este un studiu de caz în care este implementat un proces de monitorizare şi reglare automata a temperaturii într-o sală de conferință. Ultimul capitol evidențiază beneficiile utilizării rețelelor de senzori wireless într-o clădire inteligentă şi importanța algoritmului implementat.

Page 7: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  7  

 

2. Conceptul de “ Clădire Inteligentă” Tehnologia folosită pentru clădirile inteligente poate să fie inovativă dar folosește o tehnologie de bază. Un dispozitiv “inteligent” este un aparat cu o extensie, un sistem de conducere, un calculator atașat care îi oferă acestuia mai multă funcționalitate. Aceste functionalități il fac atât de important. În cadrul acestui capitol conceptul de “Casă Inteligentă” va fi definit precum și elementele componente ce oferă acel plus de funcționalitate și complexitatea structurii acesteia.

2.1 Definiție  O clădire inteligentă reprezintă fuziunea dintre tehnologie, proiectare și sisteme energetice. Acestea sunt bine gestionate, au infrastructura fizică și digitală bine integrate care furnizează servicii optime de ocupare în mod fiabil, rentabil și sustenabil. Clădirile inteligente ajută proprietarii lor să îmbunătățească fiabilitatea activelor și performanțele, care la rândul lor, reduc consumul de energie, optimizează modul în care este utilizat spațiul și minimizează impactul asupra mediului al clădirilor lor.

Figura 2.1: Sisteme de conducere și monitorizare într-o casă inteligentă [2]

Printre proprietățile unei clădiri inteligente, amintim: • ofera date legate de performanțele sistemelor și facilităților din clădire • monitorizează în timp real și detectează erori sau deficiențe în sistemele de construcție • raportează în timp real și utilizează gestionarea operațiunilor, energiei și confortul

ocupantilor • include instrumente, tehnologii, resurse și sisteme pentru a contribui la conservarea

energiei și durabilității mediului

Page 8: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  8  

2.2 Funcționalitatea unei “clădiri inteligente” Putem privi o clădire inteligenta ca pe un sistem care se împarte în urmatoarele subsisteme:

• subsistemul de tehnica informațională și telecomunicații • subsistemul de asigurare a securității și alarmare • subsistemul de reglare automată și supraveghere a distributiei energiei • subsistemul surselor de alimentare fara intreruperi • subsisteme pentru utilități • centrul de supraveghere și conducere

Figura 2.2: Functionalitățile unei clădiri inteligente [3]

Prin subsistemele enumerate mai sus, trebuie sa fie asigurată maximizarea urmatoarelor:

• confortului specific pentru diversele activități ale ocupanților • creativității • securității • minimizarea costurilor privind resursele necesare

 

Page 9: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  9  

2.3 Structura unei “clădiri inteligente” Când vorbim de structura unei clădiri inteligente, vorbim de rețeaua de automatizare a acesteia. Rețeaua de automatizare a unei cădiri inteligente este o interconexiune de rețele hardware și software centralizate care monitorizează și controlează mediul în spații comerciale, industriale și instituționale. În timp ce gestionează diferite sisteme de construcție, sistemul de automatizare asigură performanța clădirii și siguranta și confortul ocupantilor.

Figura 2.3: Structura unei clădiri inteligente [4]

 

Cele mai multe rețele de automatizare constau într-o magistrală primară și una secundară care conectează automatele programabile de nivel înalt (în general specializate pentru automatizarea clădirilor, dar pot fi și automate programabile generice) cu regulatoare de nivel inferior, dispozitive de intrare/ieșire și o interfață cu utilizatorul (de asemenea, cunoscut sub numele de un dispozitiv de interfață om-mașină). Aceste magistrale primare, respectiv secundare pot fi și de tip wireless.

Figura 2.4: Exemplu de rețea de automatizare într-o clădire inteligentă [9]

Page 10: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  10  

3. Rețele de senzori wireless Trăim într-o lume în care avansul tehnologic se vede cu ochiul liber. Suntem înconjurați de mainși, dispozitive și elemente de legătură. Nevoia de autonomie, costuri reduse și o cantitate cât mai mică de energie consumată pentru masurare, procesare și comunicație se regăsește în dispozitivele numite noduri care pot forma o rețea de senzori. Capitolul de fața prezintă un studiu al rețelelor de senzori capabili să comunice radio (wireless). Se vor studia posibilele moduri de utilizare, structuri și arhitecturi. La sfârșitul capitolului este prezentat un studiu de caz privind impactul distantei și al asșzării asupra comunicației dintre noduri.

3.1 Definiție și utilizare Dezvoltarea în tehnologia fără fir este în mare măsură, sprijinită de progresele metodelor de fabricație ale circuitelor digitale, de radiofrecvență precum și de apariția circuitelor integrate cu consum energetic redus. Noile tehnologii au dus la echipamente radio scalabile, ieftine și fiabile. În paralel cu extinderea și diversitatea dispozitivelor făraă fir, dorințele și nevoile consumatorilor au alimentat o expansiune la scară largă a sistemelor de comunicații fără fir. În timp ce mulți senzori sunt conectați la automate programabile și stații de procesare în mod direct (de exemplu, folosind rețele locale), un număr tot mai mare de senzori comunica fără fir. În acest caz datele sunt colectate la o stație de prelucrare centralizată. Acest lucru este important, deoarece multe aplicații de rețea au nevoie de sute sau mii de noduri de senzori, de multe ori desfășurate în zone îndepărtate și inaccesibile. Prin urmare, un senzor wireless are nu doar o componentă de detectare, dar, de asemenea, și una de prelucrarea, comunicare, și capacități de stocare locale. Cu aceste îmbunătățiri, un nod senzor este adesea responsabil nu numai pentru colectarea de date, dar, de asemenea, pentru analiză în rețea, corelație, și de fuziune a datelor proprii senzori și date din alte noduri de senzori. Când mulți senzori cooperează pentru a monitoriza medii fizice mari, ele formează o rețea de senzori wireless (WSN). Nodurile de senzori comunica nu numai între ele, dar, de asemenea, și cu o stație de bază (BS) folosind unde radio care le permit să trimită datele pentru prelucrare, vizualizare, analiză, și sisteme de stocare la distanță [5].

Figura 3.1 prezintă o rețea de senzori wireless care transmit date din locatii diferite (Filed 1, 2) catre o statie de centralizare din care datele sunt preluate prin internet pentru a fi stocate, analizate, extrase si procesate [5].

Figura 3.1: Rețea de senzori wireless

Page 11: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  11  

Capacitățile nodurilor de senzori dintr-un WSN pot varia foarte mult: senzorii de pe nodurile simple pot monitoriza un fenomen fizic unic, în timp ce dispozitivele mai complexe pot combina mai multe tehnici de detecție diferite (de exemplu: acustice, optice, magnetice). Ele pot fi diferite, de asemenea, prin capacitățile lor de comunicare. Astfel pot folosi ultrasunete, infraroșu sau tehnologii de frecvențe radio cu rate și latențe de date diferite. În timp ce senzorii simplii pot numai să colecteze și să comunice informații cu privire la mediul observat, dispozitivele mai puternice (de exemplu: dispozitivele cu capabilitati de procesare, energie și capacitățile de stocare mari) pot efectua, de asemenea, funcții de agregare și prelucrare extinse. Retelele wireless pot fi produse în mai multe moduri precum:

• prin integrarea sistemului de comunicații făă fir în senzor • prin adăugarea unor module wireless la o retea deja existentă • prin conectarea de modem-uri • folosind repetoare, gateway-uri sau inregistratoare de date

Dintre caracteristicile unei rețele wireless se pot aminti:

• eficiența energetică • dimensiunea redusă a unui nod • complexitate redusă

În general o rețea wireless este folosită în mediul industrial pentru că acestea permit folosirea lor fără încărcarea mediului cu cablaje. Ele detectează anumite evenimente pentru determinarea lor dar și pentru a observa modul în care influențează dinamica unor mărimi. Printre avantajele lor mai amintim și posibilitatea de a transmite date la intervale mici.

3.2 Structură și arhitecturi Arhitectura unei rețele de senzori este dependentă de aplicația pentru care este folosită și în care este integrată. In figura 3.2 este prezentată un tip de arhitectură de senzori wireless în care se observă: mediul de programare folosit (LabView) , necesitatea unei conexiuni gazdă, diferite tipuri de gateway-uri (dispozitive care fac legătura dintre rețea și restul aplicației) și tipuri de noduri National Instruments. O retea de senzori wireless este alcătuită dintr-o multitudine de noduri. Aceste noduri care sunt capabili să extragă informații de la toți senzorii conectați în rețea sunt limitați în ceea ce privește distanța pe care poate să transmită date. Nodurile sunt cele care efectuează o măsurătoare și trimit ceea ce obțin mai departe, acestea pot fi considerate drept sisteme de achiziție de date particulare. Evoluţia sistemelor de achiziţie şi distribuţie de date, denumite pe scurt sisteme de achiziţie de date (SAD) este strâns legată de dezvoltarea tehnicii în general şi a industriei în special. Se poate aprecia că în momentul de faţă există două mari categorii de SAD: sisteme de achiziţie pentru utilizări generale, folosite în cele mai diverse scopuri (cercetare, educaţie, etc.) şi sisteme de achiziţie utilizate în mediul industrial.

Page 12: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  12  

Figura 3.2: Exemplu de arhitectura [7]

Sistemele de achiziţie pentru aplicaţii industriale prezintă câteva caracteristici care le deosebesc faţă de SAD pentru utilizări generale. În primul rând, aceste sisteme rezultă prin conectarea unui număr variabil de traductoare (senzor împreună cu circuitele electronice aferente) la o unitate centrală de procesare şi comandă, care se interfaţează cu operatorul uman. Dependent de natura procesului industrial deservit, sistemul de traductoare acoperă o arie geometrică mai mult sau mai puţin extinsă, fapt ce impune probleme specifice de soluţionat: pe de o parte, problema transmiterii la distanţă a informaţiei achiziţionate iar pe de altă parte, este necesară stabilirea unui echilibru optim între cantitatea de informaţie procesată local (lângă traductor) şi informaţia vehiculată şi prelucrată în unitatea centrală de procesare şi comandă [10]. Dacă ne referim la SAD de uz general, evoluţia acestora a fost în mod decisiv influenţată de dezvoltarea calculatorului personal, la care acestea sunt, în general, conectate. Asemenea sisteme au în principal rolul de a achiziţiona date specifice unui anumit proces în vederea unei prelucrări ulterioare, procesarea având loc, de regulă, cu însăşi calculatorul la care sunt conectate. În acelaşi timp, calculatorul permite interacţiunea utilizatorului cu SAD, prin intermediul unei interfeţe grafice-utilizator specializată. Retelele wireless pot fi produse in urmatoarele moduri:

• prin integrarea sistemului de comunicații fără fir în senzor sau instrument • prin adaugarea de module wireless senzorilor sau instrumentelor existente • prin conectarea cu modem-uri • folosind repetoare, gateway-uri sau înregistratoare de date

Page 13: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  13  

Rețeaua care constă din dispozitive autonome distribuite spațial utilizează senzori pentru a monitoriza condițiile fizice sau de mediu. Aceste dispozitive autonome, noduri și rutere se combină cu un gateway pentru a crea un sistem WSN tipic. Nodurile de măsurare distribuite comunica fără fir la un portal central, care acționează în calitate de coordonator rețea care se ocupă de autentificare pe nod, trimitere de mesaje și ajută la conexiunea intre rețeaua wireless IEEE 802.15.4 cu rețeaua Ethernet prin cablu de unde se pot colecta, procesa, analiza și prezentarea datelor masurate. Figura 3.3 prezintă o rețea tipică National Instruments de senzori wireless, în care cele trei noduri (temperatura, oxigen și voltaj) care achiziționează date specifice sunt configurate ca noduri finale.

Figura 3.3: Exemplu de retea tipică cu noduri, gateway și calculator central [6]

Nodurile din rețea pot fi configurate să acționeze ca noduri finale sau rutere. În ambele configurații, nodurile pot colecta datele de măsurare de la senzori, controla canalele digitale, sau pot fi programate cu ajutorul LabVIEW pentru capacități mai avansate. Când se face configurarea nodurilor trebuie luat în considerare consumul de energie. Pentru a păstra energia bateriei, un nod final va sta în mod inactiv în cea mai mare parte a timpului (în funcție de intervalul de esantionare definit de utilizator). Activarea se va face doar pentru culege și a transmite date, împreună cu alte informații interne. Spre deosebire de un nod final, un nod ruter este mereu activ (treaz) și poate retransmise în continuarea date din alte noduri înapoi la poarta de acces (gateway). Acest lucru va permite rețelei să se extindă la distanță și să se ajungă la o bună fiabilitate a rețelei de senzori wireless. Deoarece ele întotdeauna transmit date, nodurile ruter sunt proiectate pentru a utiliza alimentare externă în orice moment pentru a trimite, primi mesaje de tampon la și de la nodurile finale. Gateway-urile și nodurile lucrează împreună pentru a forma o rețea de tip plasă. Gateway-ul menține o listă de noduri (în funcție de numărul de serie) care au fost autorizate pentru accesul la rețea. Când un nod este pornit acesta scanează după rețelele disponibile, localizează fie un gateway sau ruter și încearcă să se conecteze la el. În cazul în care poarta de acces are nodul în lista, nodul se alătură rețelei, descarcă cea mai recentă configurare de la poarta de

Page 14: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  14  

acces, și începe funcționarea sa normală de achizitie a datelor de măsurare și control al ieșirilor digitale.

Din moment ce fiecare nod se alătură unei rețele în loc sa se alature unui anumit ruter sau gateway, acesta poate găsi o nouă cale înapoi la poarta de acces în cazul în care semnalul este pierdut sau blocat în traseul de rețea predefinit. În acest fel, rețeaua de tip plasă se poate auto-formare și de auto-vindeca. Cu toate acestea, acest lucru poate provoca, de asemenea, scăderea debitului de rețea deoarece nu există nici o modalitate de a forța un nod ruter sau final să adere la un dispozitiv anume din rețea. De fiecare dată când un nod se alătură retelei printr-un ruter, debitul general al acelui nod este redus la jumătate, datorită faptului că nodul trebuie sa facă un salt pentru a transmite mesajele sale înapoi la poarta. Figura 3.4. prezintă un exemplu de configurație de tip plasă cu noduri rutere si gateway.

Figura 3.4: Configurație 1 de tip plasa [8]

În această configurație, R1 (ruter) și R2 (ruter) comunică direct cu poarta de acces (G). Măsurătorile efectuate de către ambele dispozitive pot ajunge direct la poarta de acces fără a fi nevoie să facă salturi prin alte noduri. Cu toate acestea, configurația de mai sus nu este singura opțiune. Figura 3.5 prezintă o altă configurație posibilă pentru aceeași rețea.

În această configurație, R1 poate comunica în continuare cu G, dar R2 este acum conectat prin R1. Acest lucru înseamnă că toate măsurătorile luate de R2 trebuie să dacă un salt prin R1 înainte de ajunge înapoi la poarta de acces. În plus, R1 este acum responsabil pentru a trimite datele sale proprii de măsurare dar și datele nodului R2. Această configurație este considerată cel mai rău caz de implementare al sistemului cu un salt pentru ca atât R2 cât și R1 au posibilitatea de conectare printr-un ruter care este conectat la poarta de acces. Se recomandă configurarea sistemului pentru un număr maxim de 3 salturi. Configurarea mai multor noduri ca rutere și plasarea acestora la o distanta mica introduce posibilitatea ca sistemul sa fie conectat ineficient.

Page 15: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  15  

Figura 3.5: Configuratie 2 de tip plasa [8]

Figura 3.6 arată cum un sistem poate sa fie conectat ineficient (stanga) și eficient (dreapta).

Figura 3.6: Conectare ineficienta vs. conectarea eficientă [8]

Rețeaua ineficienta poate fi îmbunătățit în două feluri. Prima posibilitate este conversia unor rutere în noduri finale. Cea de a doua este configurarea rețelei astfel încat să prevină ruterele să fie într-o rază de acțiune reciprocă (separate fizic de o distanță sau prin introducerea unor obiecte care cresc interferențe radio, cum ar fi clădiri).

Un alt avantaj al rețelei de tip plasă este abilitatea de a prelungi distanța de măsurare. Prin plasarea de rutere de-a lungul spatiului în care se dorește achiziționarea de semnale se pot extinde zona și distanța pe care datele de măsurare pot fi achiziționate și trimise. Într-un mediu în aer liber fără obstacole un singur salt de comunicație poate extinde raza de acțiune până la 300m. Se recomandă nu mai mult de trei salturi de la orice dispozitiv la gateway, ceea ce înseamnă că măsurătorile se pot extinde până la 900m de la poarta de acces.

Page 16: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  16  

Figura 3.7: Folosirea nodurilor de tip ruter pentru extinderea razei de actiune [8]

Crearea unei rețele de încredere și eficiente de senzori wireless necesită o înțelegere a mediului fizic în care va fi plasată rețeaua, precum și o înțelegere a așteptarilor din partea configurației. În plus trebuie luat în considerație faptul că dispozitivele de tip “mamă” (rutere și gateway-uri) pot avea doar un maxim de opt noduri finale legate de ele la un moment dat. Acest lucru înseamnă că, pentru a atinge densitatea maximă de 36 noduri pentru o poarta de acces, trebuiesc incluse noduri de tip ruter în topologie.

Dacă se dorește să se pună în aplicare o topologie tip stea, în care niciun ruter nu este utilizat, se pot conecta doar opt noduri finale la gateway, așa cum se vede în figura 3.8.

Figura 3.8: Topologie stea cu un numar maxim de 8 noduri finale [8]

Pentru a atinge limita de 36 de noduri pentru un gateway se pot introduce noduri ruter în sistem. Configurarea sistemului va depinde de aplicatia creată dar două dintre cele mai frecvente topologii plasă cu 36 de noduri sunt ilustrate în figurile de mai jos. În topologia ilustrată în figura 3.9, punctele de măsurare pot fi împrăștiate de-a lungul unei suprafațe mari, care este la o distanta de numai 2 salturi de poarta de acces.

Page 17: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  17  

Figura 3.9: Topologie de retea tip plasa cu densitate ridicata si distante medii [8]

Dacă distanța este mai importantă decât densitatea de măsurare în aplicatia creată, se poate proiecta o topologie în care nodurile finale sunt la o distanța de trei salturi de poarta de acces, așa cum se vede în figura 3.10 de mai jos.

Figura 3.10: Topologie de retea tip plasa cu densitate medie si distante mari [8]

Cea mai comună și cunoscută tehnologie de rețea wireless pentru sisteme mobile este familia de standarde IEEE 802.11 care a fost introdusă în 1997. Acesta utilizează benzi de frecvență diferite, de exemplu, banda de 2,4 GHz este folosită de IEEE 802.11b și IEEE 802.11g, în timp ce protocolul IEEE 802.11a folosește banda de frecvență de 5 GHz. IEEE 802.11 a fost folosit frecvent în rețelele timpurii de senzori wireless și încă pot fi găsite în rețelele de curent atunci când cererile de lățime de bandă sunt mari (de exemplu, pentru senzori multimedia). Cu toate acestea, consumul mare de energie necesar pentru standardul 802.11 IEEE îl face inadecvat pentru rețele de senzori de joasă putere. Cerințele tipice pentru o rețea de senzori sunt comparabile cu lățimile de bandă furnizate de dial-up modem-uri, prin urmare, IEEE

Page 18: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  18  

802.11 oferă mai mult decât este necesar. Acest lucru a dus la dezvoltarea de o varietate de protocoale care satisfac mai bine nevoia de rețele cu consum redus de energie și cu rate joase de transfer date. De exemplu, protocolul IEEE 802.15.4 a fost special conceput pentru comunicații cu raza scurtă de acțiune în rețele de senzori de joasă putere și este suportată de majoritatea nodurilor de senzori academici și comerciali. Când raza de transmisie ale unor noduri de senzori este suficient de mari, iar senzorii pot transmite datele lor direct la stația de bază, nodurile pot forma o topologie stea așa cum se arată pe stânga în figura 3.11.

Figura 3.11: Topologii de retele de senzori wireless - (Single-Hop vs. Multi-hop) [5]

În această topologie, fiecare nod comunică direct cu stația de bază, folosind un singur salt. Cu toate acestea, rețele de senzori acoperă adesea zone mari geo-grafice și puterea de transmisie radio ar trebui să fie menținută la un nivel minim pentru a conserva energia, prin urmare, comunicarea multi-hop (figura 3.12). este preferată pentru retelele de senzori wireless. În această topologie de tip plasă (mesh), nodurile trebuie să capteze și prelucreze datelor proprii și sa colaboreze cu alte noduri pentru a propaga datele spre stația de bază. Această problemă de rutare, sarcina de a găsi o cale de multi-hop de la un nod la o stație de bază, este una dintre cele mai importante provocări și a beneficiat de o atenție imensă de la comunitatea de cercetare [5].

Figura 3.12: Comunicare multi-hop [15]

Page 19: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  19  

3.3 Constrângeri Chiar dacă rețelele de senzori sunt asemănătoare cu alte sisteme distribuite, ele prezintă o varietate unică de constrângeri. Aceste constrângeri au un impact mare asupra structurii unei rețele și duc la protocoale și algoritmi care diferă de cele din alte sisteme distribuite. O retea de noduri cu senzori wireless funcționează cu o energie limitată. De obicei, aceste retele sunt alimentate de baterii care trebuie sa fie înlocuite sau încarcate. În anumite cazuri, când sursa de alimentare este epuizată, întregul nod este înlocuit. Strategia pentru consumul de energie depinde de posibilitatea de încarcare a bateriilor unui nod. Pentru ca multe rețele sunt nevoite să funcționeze în zone izolate și în condiții aspre de mediu, acestea nu dispun de infrastructura de suport sau de posibilitatea de mentenanță sau reparare. Drept urmare, un nod trebuie sa fie capabil să se auto-configureze, să opereze și să colaboreze cu alte noduri, să se adapteze la erori, schimbări în mediul ambient și schimbări în factorii externi fără intervenție umană. Siguranța datelor stocate și prelucrate de un nod este de asemenea o constrângere importantă. Comunicația wireless face posibilă și facilă interceptarea și sabotarea unei transmisii. Drept urmare, este nevoie de existența unor operațiuni de blocare a accesului sau autentificare pe noduri. Dimensiunile mari și constrangerile de energie fac rețelele de senzori wireless să fie incompatibili cu algoritmi centralizați. Nodurile trebuie să interactioneze cu nodurile din jurul acestora pentru a lua decizii la nivel local. Faptul că deciziile sunt luate la nivel local duce la o optimizare slabă dar cu un consum de energie mai eficient decât în cazul algoritmilor centralizati.

3.4 Standardul ZigBee Zigbee se bazează pe standardul IEEE 802.15.4 şi este utilizat în aplicații care necesită o rată scăzuta de transmisie a datelor, viață lungă a bateriei și sigurantă în rețea. ZigBee are o rată definită de 250 kbit/s, cea mai potrivită pentru date achiziționate periodic sau intermitent sau pentru o singură transmisie de semnal de la un dispozitiv de intrare sau senzor. Standardul ZigBee a fost dezvoltat pentru a satisface următoarele nevoi:

• Costuri reduse • Securitate • Fiabilitate şi auto-vindecare • Flexibilitate şi extensibilitate • Consum redus • Simplitate şi preț redus pentru implementare • Globalitate cu utilizare de benzi radio nelicentiate • Inteligenţa integrată pentru setarea reţelei şi dirijarea mesajelor

ZigBee este singura tehnologie care se adresează necesităţilor unice de monitorizare şi conducere la distanţă pentru majoritatea aplicaţiilor pentru rețelele de senzori.

Page 20: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  20  

Figura 3.13: Standardul ZigBee [14]

ZigBee Alliance este o asociatie cu peste 285 companii care lucrează împreună pentru a crea produse fiabile şi cost-eficiente, de mică putere, în reţea wireless, monitorizare şi controlul produselor bazate pe un standard global deschis. Această alianță se focalizează pe următoarele:

• Definirea rețelei, securitate şi straturi de aplicaţii software • Asigurarea interoperabilităţii şi conformarea cu specificaţile de testare • Promovarea brand-ului ZigBee la nivel global pentru a sensibiliza piața • Administrarea evoluției tehnologiei

Există numeroase aplicaţii care sunt ideale pentru capabilitățile redundante, de auto-configurare şi auto-vindecare ale rețelei ZigBee, printre care:

• Energy Management and Efficiency : pentru a oferi informaţii şi control mai mare de utilizare a energiei, se furnizează clienţilor servicii mai bune cu mai multe opţiuni, cu resurse administrate mai bine şi se ajută la reducerea impactului asupra mediului.

• Home Automation : pentru a oferi o administrare mai flexibilă a iluminatului, încălzirii şi răcirii, securității şi sistemelor de home entertainment din orice colț al casei

• Building Automation : pentru a integra şi centraliza gestionarea de iluminat, încălzire, răcire şi securitate.

• Industrial Automation : pentru a extinde fiabilitatea controlului proceselor. Rețeaua ZigBee include următoarele tipuri de dispozitive: coordonatori, rutere și dispozitive terminale.

Figura 3.14: Retea ZigBee [14]

Page 21: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  21  

Coordonatorul porneşte şi controlează reţeaua în timp ce stochează informaţii despre reţea, ce include să actioneze ca un centru de operatii pentru chei de securitate. Ruterele extind acoperirea retelei, creează în mod dinamic o rută în jurul obstacolelor și rute de backup în caz de congestie a reţelei sau defecţiune a dispozitivelor. Se pot conecta la coordonator şi alte routere, şi, de asemenea, suportă dispozitive “copil”. Dispozitivele terminale pot primi sau transmite un mesaj, dar nu poate efectua orice operaţii de rutare. Acestea trebuie să fie conectate fie la coordonator sau la un router şi nu acceptă dispozitive “copil”. Algoritmul de rutare ZigBee se bazează pe noțiunea de rutare cu "vector-distanţă" (DV) în care fiecare ruter ZigBee care participă la o relocare de cadre de la o anumită sursă la o anumită destinație menţine o intrare din tabela de rutare pentru rută. Această intrare, ca un minim, înregistrează atât o " distanță logică" până la destinaţie cât şi adresa următorului router aflat în calea către această destinaţie.

Figura 3.15: Calculare distanta logica [14]

Rutele sunt stabilite la cerere utilizând un proces de descoperire în care dispozitivul inițial emite o cerere de rutare iar dispozitivul destinatar trimite înapoi o rută posibilă.

Figura 3.16: Cererea de rutare si stabilirea tabelei cu intrari [14]

Odată ce au fost stabilite rutele ca intrări în tabelă, acestea pot fi folosite după bunul plac.

Figura 3.17: Accesare intrari tabela [14]

Page 22: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  22  

3.5 Studiu de caz: Impactul distanței și așezării asupra comunicației dintre noduri

S-au efectuat două experimente. În primul experiment s-a folosit o rețea formată din 4 noduri şi s-a observat calitatea conexiunii în functie de amplasare şi distanta dintre noduri. Cel de-al doilea experiment a făcut observarea calitătii conexiunii dintre un nod şi gateway precum si observarea aplicabilității ecuației de transmisie a lui Friis.

𝑃!𝑃!=  𝐺!𝐺  !  

𝜆4  𝜋  𝑅

!

Aceasta relație este punctul de plecare pentru toate analizele legate de propagarea undelor radio.

Undele radio folosite în comunicații au frecvențe între 30kHz şi 30GHz. Ştiind că lungimea de undă (notată λ) este raportul dintre viteza luminii şi frecvență, vom obține o gama între 10km şi 10cm. Astfel, în funcție de frecvența folosită, undele se vor comporta în mod diferit în prezența obstacolelor. Ecuația de propagare în spatiul liber introdusă de Friis prezintă atenuarea suferită în timpul propagarii în cazul în care nu există nici un obstacol, nici măcar Pamantul, care să duca la pierderi suplimentare.

Totul pleacă de la echipamentele de emisie şi receptie, adică antenele. Cea mai simplă antena este antena izotropă, care emite la fel în toate direcțiile. O antena directivă este o antenă care emite/receptionează mai puternic pe o anumită direcție. Antenele directive sunt cele mai folosite. Pe direcția specificată, antena amplifică semnalul cu un anume număr de decibeli, numit câstig (sau “gain”, din engleză) notat cu G.

Atenuarea introdusă transmisiei se calculează ca raportul dintre puterea receptionată Pr şi cea emisă Pt, unde puterea se masoară în watti. Atenuarea depinde de câştigurile antenei de transmisie 𝐆𝐭 şi recepție 𝐆𝐫 şi de distanța dintre antene R. În aceasta formulă N este factorul de atenuare.

Experimental s-a demonstrat că în mediile indoor, N este între 2 şi 6. Nodul a fost amplasat la 5 distanțe diferite. Aplicația folosită pentru măsurarea calității conexiunii se numeşte WSN Link Quality Logger şi a fost dezvoltată de National Instruments.

Page 23: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  23  

Figura 3.18: Analiza conexiunii între 4 noduri

În figura 3.18 se poate observa rularea programului cu nodurile aflate în rețea. Programul arată conexiunea nodurilor, “Node Connected”, calitatea conexiunii, “Link Quality”, şi consumul bateriilor, “Battery Voltage”. Trebuie subliniat faptul că bateriile sunt folosite pentru a alimente cele patru noduri. După un timp de 5 minute, aplicația a fost oprită şi s-a observat pe un grafic obținut automat, diferențele de comunicație între cele 4 noduri. Datele obținute sunt salvate într-un fisier .txt pentru a da posibilitatea unei prelucrări ulterioare.

Figura 3.19: Graficul calității conexiunii

Page 24: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  24  

Figura 3.20: Fisier .txt cu datele obtinute

În fisierul .txt regăsim date importante pentru o prelucrările ulterior precum: data şi ora la care s-au efectuat experimentele, frecvența cu care au fost citite valorile, nodurile de pe care s-au înregistrat datele şi valorile propriu-zise care ilustreaza calitatea conexiunii. Aceste valori pot fi cuprinse între 0 si 100, 0 fiind conexiune inexistenta şi 100 fiind o calitate excelenta a conexiunii. Cele 4 modalitati de aşezare ale nodurilor au fost următoarele: Modalitatea 1 de amplasare:

Figura 3.21: Modalitate de amplasare 1

Cele 4 noduri au fost amplasate la distanțe de 5.5 m, 7, 4.5 şi 4 m în structură vizibilă în figura 3.21. Elementele componente în retea sunt: 3 End Node-uri, 1 Mesh Router şi 1 Gateway. În urma experimentelor s-a demonstrat că aceasta a fost ce mai proastă modalitate de aşezare, calitatea conexiunii fiind cea mai redusă dintre cele 4 alese.

Page 25: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  25  

Modalitatea 2 de amplasare:

Figura 3.22: Modalitate de amplasare 2

Amplasarea nodurilor nu diferă de modalitatea 1 însa configurația a fost setată pentru 4 End Node-uri şi 1 Gateway. S-a observat că modalitatea 1 de amplasare a avut o conexiunea mai buna datorită Mesh Router-ului existent în configuratie. Modalitatea 3 de amplasare:

Figura 3.23: Modalitate de amplasare 3

În acest caz, s-a ales o amplasare liniară pentru toate cele 4 End Node-uri la distante de 2m şi 3m cum este prezentat in Figura 3.23. Această amplasare a avut cele mai bune rezultate.

Page 26: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  26  

Modalitate 4 de amplasare:

Figura 3.24: Modalitate de amplasare 4

În cazul amplasării unui singur End Node la o distanța de 10m de cel mai apropiat nod, s-a observat o deteriorare semnificativa a calității conexiunii. În urma rulării programului, pentru primul experiment s-au observat urmatoarele valori ale intensitatii semnalului: Tabelul 3.1: Date experimentale ale celor 4 posibilități de amplasare nodurilor si gateway -ului

Amplasare

Intensitatea medie a

semnalului pe NOD 1

Intensitatea medie a

semnalului pe NOD 2

Intensitatea medie a

semnalului pe NOD 3

Intensitatea medie a

semnalului pe NOD 4

Modalitatea 1 96 85 92 95 Modalitatea 2 96 82 90 95 Modalitatea 3 93 96 88 96 Modalitatea 4 95 96 33 96

Page 27: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  27  

Calitatea semnalului în funcție de intervalul în care se situează valoarea numerică a intensității semnalului se poate citi folosind tabelul de mai jos: Tabelul 3.2: Corelare valori-calitatea semnalului

Valori Numerice Calitatea conexiunii 87 - 100 Excelentă 71 – 86 Bună 55 - 70 Satisfăcătoare 35 – 54 Slabă 0 - 34 Slabă

Cel de-al doilea experiment a presupus amplasarea unui singur nod la distante diferite pentru a ilustra ecuația de transmisie a lui Friis.

Figura 3.25: Amplasare liniară nod

Experimentul a presupus amplasarea unui singur nod la distanțe diferite. Prima plasare a fost la o distanța de 1,5 m față de gateway. Pe măsura ce distanța a crescut liniar cu 1,5m, s-a observat o degradare a semnalului. Aceasta degradare nu a fost constantă, ea depinzând foarte mult de mediul interior ales, de obstacole, de perturbații. Tabelul 3.3: Distanța de amplasare a nodurilor vs calitatea semnalului

Distanța nodului față de Gateway Link Quality 1,5 m 98 3 m 82

4,5 m 79 6 m 82

7,5 m 81 Analiza datelor experimentale poate fi realizată folosind figura 3.26.

Figura 3.26: Reprezentarea datelor experimentale

Page 28: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  28  

4. Studiu de caz: Aplicație de monitorizare a temperaturii și a gradului de ocupare într-o sală de conferință

În următorul studiu de caz s-a ales prezentarea unei situații reale în care a fost analizată eficiența unei rețele de senzori wireless pentru monitorizarea temperaturii și a gradului de ocupare într-o sală de conferințe.

4.1 Formularea problemei și specificarea cerințelor Pentru acest studiu de caz s-a ales urmatorul scenariu: sala de conferință dintr-o clădire inteligentă este dotată cu senzori de temperatură, senzori de prezență și senzori de apăsare. În funcție de numărul de oameni din sală dar și de intervalul orar, comanda ventilatiei și a sistemului de încălzire - răcire va fi pornit sau va menține aerul din incintă la o temperatură constantă.

4.2 Reglarea temperaturii în sistemul dorit Temperatura este mărimea care caracterizează starea de încălzire a unui corp. Măsurarea temperaturii se face cu ajutorul termometrelor. Măsurarea temperaturii este o problemă legată de definirea acestei mărimi cât şi de utilizarea unor scări de temperatură adecvate metodelor practice de măsurare. Se lucrează în general cu două noţiuni:

• temperatură empirică (practică) – prin care se înţelege un parametru termic care are proprietatea că întrun sistem izolat format din mai multe corpuri în contact termic, condiţia necesară şi suficientă de echilibru este ca toate corpurile să aibă aceeaşi valoare a temperaturii;

• temperatură absolută (termodinamică) - prin care se înţelege factorul de proporţionalitate al schimbului de energie prin efect termic pentru fiecare corp dintrun sistem termodinamic.

Pentru măsurarea temperaturilor se defineşte o scară precisă cu valori stabile şi reproductibile între care să fie stabilite relaţiile de interpolare şi care să fie cât mai apropiată de Scara termodinamică de temperatură derivată din legile termodinamicii. Unitatea de măsură In Sistemul International (SI) este Kelvinul (K). Temperatura 0 K este numită zero absolut şi este punctul in care moleculele şi atomii au cea mai mică energie termică. Se mai folosesc alte două scări de temperatură: scara Fahrenheit în Statele Unite şi scara Celsius în ţările europene.[11] Relaţiile de transformare a temperaturi exprimate în scările Kelvin, Celsius şi Fahrenheit sunt prezentate în tabelul 4.1. Tabelul 4.1: Relatii de transformare ale temperaturii[11]

Transformare din Transformare în Formula Celsius Kelvin K = oC + 273,15 Kelvin Celsius oC = K – 273,15 Fahrenheit Celsius oC = (oF – 32) / 1,8 Celsius Fahrenheit oF = oC x 1,8 + 32 Fahrenheit Kelvin K = (oF + 459,67) / 1,8 Kelvin Fahrenheit oF = 1,8 x K – 459,67

Page 29: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  29  

Măsurarea electrică a temperaturii prezintă importanţă în ceea ce priveşte mărimile termice, indirect putând fi folosită la măsurarea debitelor, a presiunilor joase, a valorii efective a tensiunilor şi curenţilor. Temperatura de măsurat nu este identică cu temperatura măsurată din cauza efectuării unor schimburi de căldură între mediu şi traductor.[11] Termoelectricitatea este relaţia dintre temperatura unei substanţe şi energia electrică. În anumite condiţii, energia electrică şi căldura pot fi convertite reciproc. Dacă variaţiile energiei electrice datorate conversiei energiei termice pot fi măsurate, acestea pot fi corelate cu temperatura substanţei.[12]

Figura 4.1: Efectul Seeback [12]

Atunci când o pereche de două metale diferite sunt sudate formând o buclă închisă, iar cele două joncţiuni se află la temperaturi diferite (fig 4.2), bucla va fi parcursă de un curent electric a cărui intensitate depinde de diferenţa dintre temperaturile joncţiunilor. Acesta este efectul Seebeck care este folosit pentru măsurarea temperaturilor. Efectul Seebeck constă în apariţia unei tensiuni electromotoare nete într-un circuit cu două joncţiuni între metale diferite, aflate la temperaturi diferite. Pentru aceleaşi două metale diferite şi o aceeaşi diferenţă de temperatură dintre joncţiuni, tensiunea electromotoare netă (suma algebrică a celor două t.e.m.) este aceeaşi. Ea poate fi măsurată şi calibrată în unităţi de masură a temperaturii. Dacă cele două joncţiuni se află la aceeaşi temperatură , tensiunea electromotoare netă este nulă. În momentul în care temperatura uneia dintre cele două joncţiuni începe să se schimbe, apare o t.em. netă , care este cu atât mai mare cu cât diferenţa dintre temperaturi este mai mare. Acesta este principiul pe care se bazează funcţionarea termocuplului.[12]

Figura 4.2: Termocuplu [12]

Page 30: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  30  

Termocuplul este compus din două fire metalice diferite sudate, astfel încât să formeze un circuit închis (figura 4.3). Sonda propriu-zisă este reprezentată de una din joncţiuni (joncţiunea de măsură sau joncţiunea caldă) care poate fi pusă într-o manta protectoare. Ea este plasată în mediul a cărui temperatură vrem să o măsurăm. Mărimea şi sensul curentului care va parcurge circuitul atunci câd joncţiunile se află la temperaturi diferite depinde de diferenţa de temperatură şi de tipul metalelor folosite. De regulă, t.e.m. rezultantă este mică (de ordinul mV). Un voltmetru conectat în circuit reprezintă „ieşirea” pentru utilizator şi este calibrat în unităţi de temperatură. Pentru o bună acurateţe a rezultatelor, cea de a doua joncţiune (joncţiunea de referinţă sau joncţiunea rece) trebuie menţ inută la o temperatură constantă, eliminând astfel erorile datorate driftului termic. Joncţiunea de referinţă este denumită şi joncţiune rece, chiar dacă temperatura ei (de regulă 0oC) poate fi mai mare decât temperatura joncţiunii de măsură. T.e.m. rezultantă nu este influenţată de dimensiunile conductorilor, de ariile suprafeţelor joncţiunilor sau de modul în care sunt sudate metalele. Metalele tipice folosite pentru construcţ ia termocuplurilor sunt rodiul, aliajele de nichel şi crom, aliajele de aluminiu şi nichel sau aliajele de nichel şi cupru. Metalele care se împerechează cu acestea sunt platina, cuprul şi fierul. Incinta de protecţie în care este introdusă joncţiunea de măsură trebuie să fie rezistentă din punct de vedere mecanic şi la mediile corozive.[12] În tabelul 4.2 sunt prezentate tipurile de termocupluri şi caracteristicile lor, precum şi notaţiile internaţionale folosite pentru ele. Tabelul 4.2: Tipuri de termocupluri [12]

Cromel(aliaj90%Ni+10%Cr) Constantan(aliaj 55%Cu+45%Ni) Alumel(aliajNi+Al)

Page 31: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  31  

Termocuplurile sunt folosite pe scară largă la măsurarea temperaturilor solidelor, lichidelor sau gazelor:

• în furnale • metale topite • în reactoare nucleare • monitorizarea temperaturii în timpul operaţiilor medicale • măsurarea temperaturii obiectelor foarte mici, de exemplu a componentelor

electronice semiconductoare[12] În general, ele sunt ieftine şi versatile. Utilizând termocupluri se pot măsura temperaturi de la - 265oC până la 2300oC, cu o precizie care depinde de felul de metalelor folosite pentru construcţia lor. Dintre senzorii cu care temperatura se măsoară direct, termocuplurile acoperă cel mai larg domeniu de temperaturi. Ele răspund destul de rapid la variaţiile de temperatură dar au o acurateţe mai mică decât termometrele cu rezistenţă metalică.[12]

Toate sistemele de reglare a temperaturii se pot considera sisteme de reglare ale transferului de căldura. Din cauza caracteristicilor acestui transfer, procesele respective au constante de timp mai mari decât ale proceselor în care se reglează debitul, presiunea sau nivelul. Aceste procese prezintă o serie de trăsături specifice:

• reprezintă de regulă sisteme stabile în buclă deschisă • relațiile dintre mărimile ce caracterizează o instalație termică sunt de obicei funcții

continue line, care pot fi liniarizate cu usurință • nu conțin de regulă elemente oscilante, adică ecuațiile lor caracteristice, obținute în

urma liniarizării, au numai rădăcini reale negative • reprezintă sisteme filtrante care atenuează puternic oscilațiile de frecvență înaltă • prezența timpului mort se face simțită în special în instalațiile în care se încălzesc

fluide

Intârzierile care apar în măsurarea temperaturii sunt de asemenea un factor important. Traductoarele de temperatură sunt de obicei introduse într-un tub de protecție pentru a efectua înlocuiri în caz de defectare fără întreruperea procesului. Viteza de răspuns a elementului de măsurare a temperaturii depinde de felul în care este realizat, de materialul tubului de protecție și de natura și viteza fluidului în care este introdus. Traductorul de temperatură trebuie de asemenea montat în locul unde coeficientul de transfer al căldurii este cel mai mare posibil. [13]

Procesele care au constante de timp și timp mort mici pot fi reglate cu sisteme dotate cu regulatoare bipoziționale. Reglarea bipozițională se utilizează în special la procesele cu încălzire electrică, la cuptoarele cu tuburi radiante și în cuptoarele cu flacără în care nu se reglează presiunea în cuptor. Sistemul de reglare bipozițional cu zona de histerezis poate să realizeze reglarea temperaturii cu o abatere de 1% față de mărimea de referință. Când diferența dintre temperatura maximă dezvoltată de instalație și temperatura de lucru ( sau diferența dintre puterea maximă a instalației și sarcina curentă) este mare, transferul de căldură este intens și o reglare bipoziționala are oscilații mari de amplitudine. În acest caz se recomandă utilizarea unor regulatoare liniare cu structură PI sau PID. Regulatoarele de tip PI sunt cel mai frecvent utilizate, în special când perturbațiile de sarcină sunt mari și frecvente. Regulatoarele PID sunt indicate în cele mai multe reglări de temperatură în care constantele de timp sunt mari.

Page 32: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  32  

În cadrul experimentărilor realizate pe acest sistem se pot utiliza pentru reglarea temperaturii trei tipuri de echpamente:

• regulatoare electronice continue cu structura PID ( cu ieșire continuă și cu ieșire discontinuă )

• regulator numeric configurat pentru algoritm bipozitional sau algoritm PID • calculator PC cu placa de achiziție cu programe pentru reglare bipoziționala sau

reglare cu algoritm PID numeric sau algoritmi optimali [14]

Sistemele de reglare automată a temperaturii sunt printre cele mai utilizate atât în economie cât şi în aplicaţii casnice. Din punct de vedere al destinaţie sistemele de reglare automată a temperaturii pot fi sisteme pentru instalaţii frigorifice sau sisteme pentru instalaţii de încălzire [11]. În multe situaţii, schemele pentru măsurarea temperaturii sunt incluse în bucle de reglare a temperaturii pentru incinte termostate. Dacă încălzirea se face electric, nu este indicat ca alimentarea schemei de măsurare să se facă de la aceeaşi sursă de putere ca şi rezistorul de încălzire, deoarece pot apare cuplaje parazite importante, care măresc histerezisul temperaturii reglate. În acest caz este indicat ca alimentarea pentru încălzire să se realizeze în curent alterenativ, iar alimentarea schemei de măsurare în curent continuu. În cele mai simple instalaţii termice, schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturii este cea din figura 4.3. Sistemele de reglare a temperaturii din instalaţiile frigorifice sunt realizate, în majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu acţiune continuă sau cu regulator bipoziţional. În instalaţiile termice la care timpul mort este mare, este necesară utilizarea sistemelor de reglare cu regulator PID sau PI. În unele situaţii, când timpul mort este foarte mare (Tm > T), se impune utilizarea unor regulatoare speciale (cu acţiune prin impulsuri).

Figura 4.3: Schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturii[11]

Temperatura t din incinta 1 este realizată prin intermediul serpentinei 2, parcursă de agent termic (atunci când t > t0, unde t0 este temperatura mediului ambiant) sau de agent de răcire (atunci când t < t0). Dacă temperatura t are tendinţa să crească, regulatorul R comandă

Page 33: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  33  

micşorarea secţiunii de trecere a organului de reglare – în cazul instalaţiilor de încălzire – sau mărirea secţiunii de trecere – în cazul instalaţiilor frigorifice [11]. Pentru obţinerea unor performanţe superioare la reglarea automată a temperaturii se poate adopta un sistem de reglare în cascadă (figura 4.3).

Figura 4.3 Reglarea automată a temperaturii[11]

Bucla de reglare automată a temperaturii, conţinând traductorul de temperatură Tr1 şi regulatorul R1, include o buclă de reglare a debitului, formată din traductorul de debit Tr2, regulatorul R2 şi elementul de execuţie EE. Dacă temperatura t tinde să scadă faţă de valoarea prescrisă, regulatorul de temperatură R1 impune o valoare prescrisă mai mare la regulatorul de debit R2. Bucla de reglare interioară stabileşte debitul la noua valoare prescrisă, astfel încât temperatura t creşte, revenind la valoarea impusă. Sistemul de reglare în cascadă reacţionează foarte eficace la o perturbaţie de tipul unei variaţii a presiunii agentului termic la intrare. Dacă presiunea creşte brusc, creşte şi debitul agentului termic, existând tendinţa ca temperatura t să crească. Creşterea debitului este sesizată de traductorul Tr2 şi, în consecinţă, regulatorul R2 acţionează imediat, dând comanda de micşorare a secţiunii de trecere a organului de reglare. Debitul este adus la valoarea impusă înainte ca temperatura din incintă să aibă variaţii importante [11].

4.3 Structura aplicației și tehnologii folosite Pentru a implementa cazul prezentat s-a folosit kitul NI WSN Starter Kit ( Figura 4.7 ) care contine doua noduri NI WSN-3202 si doua noduri de masura a temperaturii NI WSN-3212 si un gateway NI WSN-9791. Aplicația dezvoltată a fost rulată folosind softul special LabVIEW. Programele LabView sunt denumite instrumente virtuale sau VIs (Virtual Instruments). Operațiile și aspectul lor imită instrumentele fizice cum ar fi osciloscoape și multimetre. LabVIEW conține un set cuprinzător de instrucțiuni pentru achiziția, analiza, afișarea și memorarea datelor. În LabVIEW se poate construi o interfață utilizator sau un panou frontal (Front Panel) cu elemente de control și indicatori. Elementele de control sunt butoane rotative, butoane de apăsare, cadrane și alte dispozitive de intrare.

Page 34: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  34  

Figura 4.4: NI WSN Starter Kit [7]

După ce a fost construită interfața utilizator vom adăuga codul folosind VIs și structuri pentru a controla obiectele panoului frontal. Diagramele bloc conțin aceste coduri. Folosim LabVIEW pentru a comunica cu dispozitive hard de control a mișcării, a imaginii, a achiziției de date. Aplicația a fost dezvoltată în jurul următorului studiu de caz: monitorizarea temperaturii într-o cameră în care este detectată prezența oamenilor ( și a numărului acestora) , monitorizarea consumului bateriilor nodurilor și a calității conexiunii între acestea și comanda unei unități de încălzire-răcire în funcție de intervalul orar și numărul oamenilor din incintă. Senzorul de apăsare, în funcție de depășirea unui prag determinat experimental, va afișa valorile citite de la nodul alocat și va decide pe baza acestor valori câte locuri sunt ocupate. Pragul de decizie este variabil și se poate adapta în funcție de specificul aplicației. Se interoghează ora sistemului pentru a decide intervalul orar în care ne încadrăm și se activează unul dintre cele două moduri de funcționare. În cazul în care ne aflăm în timpul zilei și senzorul de prezență detectează un anumit nr de persoane, comanda ventilației și a sistemului de încălzire-răcire ia în calcul gradul de ocupare al incintei. Pe timpul nopții, sistemul de încălzire-răcire este dezactivat, funcționalitatea sistemului limitându-se la alarmarea în cazul detecției, prin intermediul senzorilor PIR, a unor persoane neautorizate în zonele de interes monitorizate. În aplicație sunt vizibile și nodurile folosite, calitatea conexiunii între acestea și starea bateriilor.

Page 35: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  35  

Figura 4.5: Diagrama bloc a aplicației

Interfata intuitiva cu utilizatorul este prezentata in figura 4.6.

Page 36: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  36  

Figura 4.6: Interfața aplicației

4.4 Structura hardware În rețeaua de senzori wireless au fost conectate următoarele componente:

• senzor de prezeță PIR care detecteză razele infraroșii emise de corpul uman care a fost alimentat la 12 V

Figura 4.7: Senzor PIR [16]

Schema de conectare la End Node:

Figura 4.8: Schema de conectare [17]

Page 37: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  37  

Figura 4.9: Montaj Nod – Senzor PIR

Test funcționalitate: Folosind LabVIEW s-a creat următorul VI, prezentat in figura 4.13, pentru a testa buna funcționare a senzorului de prezență. Intrarea digitală DIO0 este legată de un LED. Led-ul trece pe culoarea verde numai când senzorul a detectat o prezență. Timerul este folosit pentru ca datele sa fie preluate dupa un număr exact de milisecunde, în acest caz 100 ms. Toate elementele VI-ului sunt introduse într-o buclă WHILE pentru ca preluarea datelor să fie in mod continuu.

Figura 4.10: VI Senzor Prezență Figura 4.11: Front Panel Senzor Prezența

• senzor de temperatură (termocuplu ) care funcționează pe baza efectului Seebeck care conduce la formarea unei diferențe de potențial electric pe baza unei diferențe de potențial termic. Acesta se compune din două fire din metale diferite, numite termoelectrozi, sudate la un capăt.

Test funcționalite: Folosind LabVIEW s-a creat urmatorul VI, prezentat în figura 4.15, pentru a testa buna funcționare a senzorului de temperatură. Intrarea TCO este legată de un Waveform Chart pentru afișarea rezultatelor. Timerul este folosit pentru ca datele să fie preluate după un număr exact de milisecunde, în acest caz 250 ms. Toate elementele VI-ului sunt introduse într-o buclă WHILE pentru ca preluarea datelor sa fie în mod continuu. În interfața utilizatorului se poate observa creșterea temperaturii într-un grafic intuitiv. Prin prezența butonului de STOP oprirea rulării programului se poate face rapid.

Page 38: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  38  

Figura 4.12: VI Senzor Temperatură Figura 4.13: Front Panel Senzor Temperatură

• senzor de apăsare 0.67 cm BRICK sesizează gradul de apăsare pe pastila senzorului.

Caracteristica senzorului nu este liniara, ci variază aproximativ logaritmic cu forța aplicată. Conține un rezistor de 10K cuplat în configurație de divizor de tensiune împreună cu senzorul activ (montat în zona acoperită cu plastic roșu). De asemenea, pentru rezistența mecanică sporită, zona de conectare a firelor pe plăcuță este protejată cu plastic rosu.

Figura 4.14: Senzor de apăsare brick[16]

Figura 4.15: Conectare senzor de apăsare [16]

Figura 4.16: Montaj Nod – Senzor de apăsare

Test funcționalite: Folosind LabVIEW s-a creat următorul VI, prezentat în figura 4.20, pentru a testa buna funcționare a senzorului de apăsare. Intrarea analogică AIO este legată de un indicator special pentru indicarea presiunii citite. Timerul este folosit pentru ca datele să fie preluate după un

Page 39: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  39  

număr exact de milisecunde, în acest caz 250 ms. Toate elementele VI-ului sunt introduse într-o buclă WHILE pentru ca preluarea datelor să fie în mod continuu. În interfața utilizatorului se poate observa gradul de apăsare într-un indicator intuitiv. Prin prezenta butonului de STOP, oprirea rulării programului se poate face rapid.

Figura 4.17: VI Senzor Apăsare Figura 4.18: Front Panel Senzor Apăsare

• NI WSN- 9791 Ethernet Gateway ( 2.4 GHz, protocol de comunicație IEEE ZigBee

802.15.4, conexiune Ethernet la un sistem de operare tip Windows sau LabVIEW Real-Times OS, -30-70oC )

Figura 4.19: Ethernet Gateway [7]

• NI WSN – 3202 Node ( alimentat prin 4 baterii AA, 4 intrări analogice, 4 canale

digitale configurabile, -40-70oC )

Figura 4.20: 3202 Node [7]

• NI WSN – 3212 Node ( alimentat prin 4 baterii AA, 4 intrări de tip termocuplu,

suportă termocupluri de tip J,K,R,S,T,N,B,E , 4 canale digitale configurabile, -40-70oC)

Figura 4.21: 3212 Node [7]

Page 40: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  40  

Figura 4.22: Amplasarea rețelei de senzori în laboratorul în care s-au derulat experimentele

4.5 Rezultate obținute Sistemul de monitorizare a calității conexiunii dintre noduri a fost folosit pentru a demonstra dependența calității de distanța și mediul în care este amplasată rețeaua. Rezultatele obținute subliniază necesitatea adaptării unei topologii de rețea în funcție de condițiile de mediu și de cerințele sistemului. În urma integrării individuale a senzorilor în rețeaua propusă, aplicația colectează toate datele iar după prelucrarea acestora decide în vederea luării unor acțiuni prestabilite. Derularea experimentelor si rularea aplcatiei propuse a subliniat buna comportare a echipamentelor folosite și alegerea optimă a unei topologii de rețea. Într-o clădire inteligentă, soluția propusă cu rețele de senzori wireless este plauzibilă și implementabilă.

Page 41: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  41  

5. Concluzii Scopul acestei lucrări este să studieze funcționalitatea și fiabilitatea unei rețele de senzori wireless într-o clădire inteligentă. Au fost evidențiate câteva din caracteristicile unei rețele și proprietățile acesteia. Printre avantajele folosirii unei rețele de senzori wireless se află ușurința cu care se efectuează măsurători în medii diferite, lipsa firelor și scalabilitatea rețelei. Eficiența se datorează și consumului redus de energie, datele fiind transmise în timp real și monitorizarea proceselor urmărite este facilă. S-a propus o aplicație care să permită reglarea și controlul unor parametrii ambientali într-o situație reală și s-au prezentat rezultatele experimentale obținute.

Page 42: LUCRARE DE LICENŢĂ - acse.pub.roacse.pub.ro/wp-content/uploads/2013/07/Licenta_Ana_Stamatescu_341B... · Universitatea Politehnica Bucureşti Facultatea de Automcatică şi Calculatoare

  42  

Bibliografie

[1] Ionel Nicolae, Monitorizarea la distanta a proceselor industriale, Electronica de Azi, Iunie 2013.

[2] Daniel H. Wilson, Smart House-Your So-Called Sci-Fi Life, Popular Mechanics Technology News, Mai 2007.

[3] Information and Comunication Technologies Institute, Proiectul Green-Mod extentie a proiectului Smart Building Ra&D project, finanțat de Hasler Foundation, (2012 - 2015).

[4] KMC Controls, Understanding Building Automation and Control Systems, White Paper,

2012.

[5] Waltenegus Dargie, Christian Poellabauer, Fundamentals of Wireless Sensor Networks, Wiley, ISBN-10: 0470997656, 2010.

[6] National Instruments, Wireless Measurement Device Selection Guide, White paper 10700,

Noiembrie 2012.

[7] National Instruments, What is a Wireless Sensor Network? - Understanding the WSN Architecture, White paper 11529, Februarie 2011.

[8] National Instruments, Wireless Sensor Network Topologies and Mesh Networking, White

paper 11211, Martie 2010.

[9] K.R. Wright, Building automation, Wikipedia, 2012.

[10] Gacsadi Alexandru, Tiponut Virgil, Sisteme de achizitie de date, Editura Universitatii din Oradea, 2005.

[11] Mihaela Pintea, Reglarea automata a parametrilor proceselor tehnologice, 2009.

[12] S. D. Anghel, Masuratori electronice si traductoare, Universitatea „Babes-Bolyai”, Cluj-

Napoca 1996.

[13] Calin Sergiu, Reglarea numerica a proceselor tehnologice, E.T. Bucuresti, 1984.

[14] Daintree Networks, Getting Started with ZigBee and IEEE 802.15.4, White paper, 2008.

[15] www.uta.edu/utari.

[16] www.robofun.ro

[17] www.sparkfun.com