power point presentation

1. Sensori me valë modulare me
shumë qëllime për monitorim në
distancë dhe aplikimet IoT

2. QELLIMI:
 Qellimi i kesaj pune eshte të paraqesë një
alternativë për zhvilluesit e IoT për të zgjeruar
aplikimet e tyre ne disa fusha te jetes se
perditshme

3. Arkitektura e një IoT përfshin pesë elemente: identifikimin e elementeve,
pajisjet e ndërlidhura, pajisje komunikimi-pajisje dhe/ose pajisje-aplikacion,
ruajtjen dhe analizën e të dhënave dhe vizualizimin e të dhënave. Pajisjet e
lidhura në rrjet përfshijnë sensorë, aktivizues, porta ose çdo lloj entiteti që
kontribuon në regjistrimin, transmetimin dhe/ose përpunimin e të dhënave.
Arkitektura e një aplikacioni IoT i bazuar në sensorë pa tela është i përbërë
nga tre shtresa ,
- Shtresa e Perceptimit (PL),
- Shtresa e Rrjetit (NL)
- Shtresa e Aplikimit (AL), siç mund të shihet në figurën e paraqitur.
Shtresa e parë përbëhet nga Wireless Sensor Nodes (WSn) që lexojnë
informacion nga mjedisi i tyre i punës. Më vonë, ky informacion ndahet
përmes një rrjeti të zakonshëm me valë të quajtur Rrjeti i sensorëve me valë
(WSN). NL është përgjegjëse për mbajtjen e pajisjeve të rrugëzimit dhe
rrjetit të internetit për të transmetuar informacionin e mbledhur nga PL në
Cloud. Së fundi, AL organizon, analizon dhe shfaq të dhënat e regjistruara
përmes shërbimeve Cloud. Këtu, të dhënat bëhen të kuptueshme për
përdoruesin fundor
ARKITEKTURA E NJE IoT

4. • Në përgjithësi, një WSn formohet nga katër elementë :
- nënsistemi sensor (SS),
- nënsistemi i përpunimit dixhital (DPS),
- nënsistemi i komunikimit me valë (WCS) dhe
- nënsistemi i furnizimit me energji elektrike (PSS).
Ky grup nënsistemesh të rregulluar si WSn është paraqitur në figuren mesiper. SS është një grup elementesh analoge (transduktorë, filtra, përforcues,
krahasues, etj.) që lexojnë informacionin nga dukuritë fizike për t'u përfaqësuar në një format dixhital me ndihmën e konvertuesve analog-në-dixhital
(ADC) dhe për t'u kthyer në një analog.(format me ndihmën e konvertuesve dixhital në analog (DAC)). Më vonë, i gjithë informacioni i regjistruar
në këtë nënsistem transferohet në DPS. Pasi DPS merr informacionin nga SS, ai organizohet në paketa të dhënash dhe dërgohet në WCS, ku krijohet
një kanal komunikimi me valë nyje në-nyje ose nyje-në-stacion bazë. Ky kanal komunikimi me valë vendoset duke përdorur një radio marrës me
rreze të shkurtër; në përgjithësi, WCS është përgjegjëse për konsumin më të lartë të energjisë në WSn. Së fundi, PSS siguron energji për të gjitha
nënsistemet e lidhur me WSn.
STRUKTURA E PERGJITHSHME E NJE MSWn

5. Qëllimi kryesor i MWSn është të vendosë
aplikacionet IoT të bazuara në WSN më shpejt dhe më
lehtë. Për këtë arsye, MWSn u vërtetua me një
aplikacion monitorimi në distancë. Figura3 tregon
strukturën e aplikacionit monitorues të zbatuar në këtë
punim, i cili përbëhet nga pesë blloqe (A deri në E).
Blloku A i referohet MWSn të projektuar në punën tonë
dhe, në të njëjtën kohë, i referohet PL. Blloqet B dhe C
korrespondojnë me NL dhe AL, përkatësisht. Një
modul sensor që korrespondon me SS në MWSn
përfaqësohet nga Blloku D. Së fundi, Blloku E përbëhet
nga një modul i furnizimit me energji, dmth. PSS. Këto
blloqe përshkruhen gjerësisht në seksionet e
mëposhtme
Struktura e aplikacionit monitorues (MWSn) të perdorur
në këtë punim

6. Shtresa e rrjetit
(shtresa B)
Shtresa e aplikimit
(Blloku C)
Nensistemi i
sensorit modular
(Blloku D)
Është e mundur të arrihet një lidhje interneti me MWSn me dy alternativa: një rrjet Wi-Fi ose një modem Mi-Fi.
Modemi Mi-Fi kërkon një kartë SIM për të hyrë në internet përmes një rrjeti GSM, i cili lejon që MWSn të zbatohet në
vende që nuk kanë një rrjet Wi Fi. Për shembull, ne vërtetuam përfitimin e kësaj veçorie duke monitoruar variablat
mjedisorë të një sere të vendosur në një fushë. Si rezultat, ne paraqesim një aplikim inovativ të Rrjeteve me sensorë pa
tela në bujqësi.
Aksesueshmëria dhe vizualizimi i të dhënave janë pjesë e objektivave të monitorimit në distancë dhe aplikacioneve IoT. ThingSpeak ofron bazat e të dhënave
Cloud me mundësinë e vizualizimit të të dhënave të ruajtura në një format grafiku. Si pjesë e mjeteve të disponueshme në këtë përpunim në linjë, përdoruesi
mund të llogarisë statistikat e të dhënave dhe të programojë alarmet dhe kohëmatësit për të ekzekutuar një detyrë. Për shkak të këtyre veçorive, ne vendosëm të
përdorim ThingSpeak si pjesë e sistemit tonë të monitorimit. ThingSpeak parashikohet të jetë një mjet referimi në zhvillimin e aplikacioneve më komplekse të
IoT.
MWSn e paraqitur këtu redukton fokusin në dizajnimin e SS modulare ndërsa zhvillon një aplikacion të ri IoT. Mundësia e përfshirjes ad hoc
SS të jashtme dhe modulare në një aplikacion të dëshiruar e bën sistemin tonë të propozuar të gjithanshëm dhe të shkallëzuar. Dy module
sensori u krijuan për të vlerësuar saktësinë e MWSn në dy aplikacione reale. Si rasti i parë, MWSn u krijua për të monitoruar energjinë e
konsumuar nga një printer 3D gjatë një cikli pune, p.sh., printimi i një modeli, nga ndezja e printerit deri në përfundimin e pjesës së printuar.
Rasti i dytë konsistonte në monitorimin e lagështisë relative dhe temperaturës në një serë.

7. Moduli i furnizimit
me energji DC
(Blloku E)
Dizajni i MWSn mori në konsideratë lidhjet AC dhe DC për furnizimin me energji elektrike; zgjedhja e burimit të dhënë bëhet me
ndërprerës. Kur MWSn lidhet me AC, voltazhi transferohet në një konvertues të brendshëm AC/DC për të prodhuar 5 V. Nga ana tjetër,
kur përdoruesi zgjedh një burim DC, ai duhet të lidhet me një fole. Kjo veçori lejon MWSn të përdorë lloje të tjera burimesh energjie në
vende pa rrjet AC. Në këtë studim, MWSn u lidh me rrjetin AC të shërbimeve për të përdorur burimin e brendshëm DC.
Kemi zgjedhur një sensor AM2301A, siç tregohet në figurë me poshte, i cili përdoret gjerësisht në kontrollin e
temperaturës, kondicionimin e ajrit, stacionet e motit dhe aplikimet për rregullimin e lagështisë. Sensori kërkon
një komunikim 1-Wire dhe ka karakteristikat e listuara në tabelë;
Arkitektura e modulit të sensorit të lagështisë relative dhe temperaturës.

8. 1. Seksioni paraqet prototipin eksperimental të ndërtuar si MWSn dhe përfundon me analizën e të dhënave të marra gjatë dy
aplikacioneve të propozuara të monitorimit. Në dy eksperimentet, MWSn u ushqye me AC përmes konvertuesit të brendshëm
AC/DC për të prodhuar 5 V. Prototipi I MSWn qe ne do te perdorim eshte ai I paraqitur ne figure ku jane shpjeguar dhe elementet
perberes te tij ;
(a) modemi Mi-Fi i lidhur me portën USB-A,
(b) porta serike ESP,
(c) një grup lidhësish për I2C bus,
(d) porta dixhitale I/O për qëllime të përgjithshme,
(e) antena e jashtme,
(f) grupi i butonave dhe ekrani OLED i përdorur si UI,
(g) ventilatori i përdorur si pjesë e sistemit të ftohjes , (h) foleja për
burimet DC,
(i) çelësi për të zgjedhur burimin e energjisë hyrëse, (j) lidhësit e
hyrjes AC,
(k) çelësi i ndezjes/fikjes së burimit të brendshëm DC që gjendet në
MWSn, dhe
(l) një siguresë mbrojtëse e lidhur me hyrjen e burimit AC
Prototipi MWSn dhe pjesët e tij.

9. Ky rast i parë i analizës regjistroi konsumin e
energjisë së një printeri 3D gjatë një ekzekutimi.
Moduli i monitorimit regjistroi tensionin RMS,
rrymën RMS, fuqinë aktive, faktorin e fuqisë,
frekuencën dhe konsumin e energjisë nga
printeri. Të dhënat e regjistruara dërgoheshin në
ThingSpeak per nje interval te caktuar kohe .
Grafiket e meposhtem tregojne pjese të
ndryshme me tensionin, rrymën, frekuencën dhe
energjinë e kërkuar nga printeri 3D.
Matjet e bëra nga moduli i sensorit AC u
krahasuan me një vatmetër komercial Steren
HER-432. Ky vatmetër mat rrymat në intervalin
nga 1 mA deri në 15 A. Çdo 15 minuta, një masë
u mor duke përdorur vatmetrin komercial gjatë 8
orëve të testit. Një krahasim vizual i sjelljes së të
dy matjeve është paraqitur në figurë ne slide-n
tjeter , ku vija blu korrespondon me matjen e bërë
me vatmetër, dhe vija portokalli korrespondon
me matjen e bërë nga MWSn.
Grafiket e matjeve te kryera nga sensori yne

10.  Gabimi absolut është llogaritur për të
njohur mospërputhjen midis MWSn dhe
vatmetrit, duke marrë masat e bëra me
vatmetrin si vlera referencë. Gabimet e
llogaritura për secilën variabël janë të
përqendruara në tabelë;
Krahasimet midis vlerave te marra nga sensori yne dhe vatmetrit komercial

11.  Ngjashëm me rastin e mëparshëm, ky test kërkonte dizajnin e një SS
për të monitoruar nga distanca lagështinë relative dhe temperaturën në
një serë. Të dhënat e regjistruara nga MWSn u ngarkuan në
ThingSpeak çdo 5 minuta për afërsisht 12 orë. Një grafik me matjet e
lagështisë relative dhe temperaturës të regjistruar në ThingSpeak nga
MWSn është paraqitur në Figurën13.
 Sistemi i monitorimit i zhvilluar për këtë aplikacion u
krahasua me një mikrostacion moti për bujqësi HOBO Micro
Station H21-USB me sensor S-THB-M008,dhe ne grafiket e
paraqitur kemi rezultatet e marra nga te dy keto;
 Mospërputhja midis MWSn dhe mikrostacionit është llogaritur me
gabimin absolut, ku vlerat e referencës ishin matjet nga
mikrostacioni. Rezultatet nga këto llogaritje janë të përqendruara
në tabelë;
Krahasimet midis dy sensoreve ne matjen e
temperatures dhe lageshtires relative

12. Përfshirja e protokolleve të ndryshme të komunikimit lejon zgjerimin e aftësisë për të përshtatur një larmi
modulesh sensori. Mundësia për të zgjedhur midis burimeve të energjisë AC dhe DC e bën prototipin të
përshtatshëm për përdorim në vende me kufizime të burimeve të energjisë.
Demonstrimi i MWSn në dy fusha të ndryshme tregon përshtatshmërinë e tij për të
punuar në mjedise dhe vendndodhje të ndryshme me burime të kufizuara. Për
shembull, në një rast, MWSn monitoroi një serë në një serra duke u lidhur me një
server në Cloud dhe duke mbajtur një regjistër të lagështisë dhe temperaturës relative.
Edhe pse MWSn ofron shkathtësi të gjerë për përshtatjen në aplikacione të ndryshme, ka kufizime në
procesin e përshtatjes. Këto kufizime përfshijnë konsumin e energjisë, humbjen e të dhënave për shkak të
dështimeve të rrjetit dhe komunikimin e sensorëve.
Si përmirësime të mundshme për të ardhmen, sugjerohet integrimi i elementeve për
shkyçjen e energjisë në rastin e konsumit të panevojshëm të energjisë, përfshirja e një
mekanizmi për ruajtjen lokale të të dhënave për të parandaluar humbjen e tyre në rast
të dështimeve të lidhjes, si dhe shqyrtimi i mundësive për të përfshirë më shumë
protokolle të komunikimit për të lehtësuar lidhjen me sensorët e ndryshëm.

13. FALEMINDERIT
PËR
VËMENDJEN