Bezdrátový systém s nízkou spotřebou pro monitorování v budovách

Abstract

Tato diplomová práce se věnuje vytvoření systému IoT senzorové sítě s nízkou spotřebou koncových bodů, která monitoruje environmentální veličiny v daném objektu a tato data následně odesílá na webový server GroveStreams pomocí Wi-fi k pozdějšímu zpracování. Cílem této práce je navrhnout a realizovat nákladově levnou senzorovou síť, jejíž účelem je monitorování environmentálních veličin v inteligentních budovách, případně i v jiných objektech a prostředí (záleží na umístění senzorových modulů). Prvotní experimenty systému byly realizovány pomocí vývojového kitu Nucleo-L053R8 a BLE X-Nucleo-IDB05A1 rozšiřující desky od firmy STMicroelectronics. Po praktickém ověření koncepce nízkoenergetické komunikace byly navrženy finální PCB senzorového a centrálního modulu. Návrh PCB byl na několik iterací z důvodu ladění (přizpůsobení) VF části na bluetooth pracovní frekvenci vzhledem k variabilitě permitivity použitého laminátu (standardní FR-4). Centrální jednotka obsahuje pro přístup na Wi-fi a odeslání dat ze senzorových koncových bodů modul ESP8266MOD, který je prakticky nejlevnější variantou Wi-fi modulu na trhu. Senzorový modul, stejně jako centrální modul, umožňuje přístup k měřeným datům přes sériový port (pravidelný textový výstup).

The presented diploma thesis is dedicated to a creation of IoT sensor network with low energy consumption of the end nodes, which monitors environmental variables in the building and sends these measured data via Wi-fi to a web server GroveStreams for later processing. The aim of this thesis is to design and realize cheap sensor network, which purpose is monitoring the environmental variables in smart buildings or in another objects and environments (depends on the location of the sensor modules). The first experiments of this system were realized with the Nucleo-L053R8 development kit and the BLE extending board X-Nucleo-IDB05A1 from the company STMicroelectronics. After the practical low energy communication concept verification the final PCB sensor and central module were designed. The PCB design took few iterations to get the positive results due to tuning RF part for bluetooth working frequency because of the permittivity variability used epoxy laminate (standard FR-4). The central unit contains one of the cheapest Wi-fi modules on the market, the ESP8266MOD for the Wi-fi network connection and uploading the measured data from the sensor modules to a web server. The sensor module as the central module, both provide access to measured data via serial port interface (periodical text output).