CHƯƠNG 4. MÔ HÌNH NHẬN BIẾT CÁC THÔNG SỐ CỦA MÔI TRƯỜNG
4.3 Điều khiển các thông số (nhiệt độ, độ ẩm) trong phòng Server
Trường hợp một đầu vào
Mô hình này dùng để theo dõi nhiệt độ của môi trường trong một phạm vi nhỏ và ứng dụng logic mờ để xử lý các dữ liệu đầu vào, từ đó cảnh báo khi sắp có hiện tượng bất thường xảy ra. Mô hình này ta áp dụng mô hình mờ Tagaki-sugeno nên có khả năng mô tả hệ thống tốt hơn. Do đó, đầu ra của mô hình này ta chọn là constant (hằng số).
Ta sẽ định nghĩa các biến ngôn ngữ của nhiệt độ thành từng ứng dụng cụ
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
thể. Theo nghiên cứu thì nhiệt độ trong phòng Server lý tưởng nhất là không dưới 100C và không được trên 280C. Chính vì vậy ta sẽ định nghĩa các biến ngôn ngữ phù hợp với các giá trị nhiệt độ này. Và ở các dữ liệu đầu ra ta sẽ định nghĩa nhận biết đó là nhiệt độ bình thường luôn ổn định, nhiệt độ bất thường cần theo dõi và cảnh báo khi có những nguy hiểm xảy ra. Các biến ngôn ngữ sẽ được định nghĩa như sau:
Nhiệt độ đầu vào là: Thấp: [0 – 160C], Vừa: [14 – 240C], Cao: [22-1000C].
Dữ liệu đầu ra: Bình thường (0), Theo dõi (10), Cảnh báo (20).
Mô tả các giá trị được thể hiện như sau:
Hình 4-2. Đồ thị biểu diễn giá trị của nhiệt độ
Một hệ quy tắc mờ được thiết kế với 2 đầu vào nhiệt độ trước và tại thời điểm hiện tại. Hệ suy luận này được thiết kế dựa trên kinh nghiệm gồm các trường hợp được thể hiện như bảng 4-1.
Quy tắc này được thiết kế dựa trên việc nhiệt độ nếu có sự thay đổi lớn hoặc nhiệt độ cao liên tục trong 2 lần thì sẽ cảnh báo, còn nếu nhiệt độ thay đổi ở mức vừa thì nhận biết là theo dõi, và khi thay đổi nhiệt độ ít, không quá nhiều biến động và nằm ở mức an toàn thì nhận biết là bình thường.
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 4-1. Các quy tắc nhận biết thay đổi nhiệt độ Nhiệt độ trước đó Nhiệt độ hiện tại Nhận biết
Thấp Thấp Cảnh báo
Thấp Vừa Theo dõi
Thấp Cao Cảnh báo
Vừa Thấp Cảnh báo
Vừa Vừa Bình thường
Vừa Cao Cảnh báo
Cao Thấp Cảnh báo
Cao Vừa Theo dõi
Cao Cao Cảnh báo
Ví dụ: Nếu nhiệt độ lúc đầu là 180C , nhiệt độ thời điểm lấy mẫu lúc sau thay đổi 22oC, hai giá trị này nằm trong khoảng vừa nên nhận biết bình thường.
Nhưng nếu nhiệt độ lấy mẫu lúc sau tăng bất thường từ 180C lên 300C thì node Sensor sẽ phát hiện bất thường và lập tức báo tin nhắn cảnh báo.
Với các quy tắc được thiết kế như trên ta biểu diễn hệ mờ trong môi trường Matlab [ 5 ] và giá trị tính toán suy luận mờ được thể hiện như hình 4-3:
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 4-3. Bảng các quy tắc mờ đƣợc tính toán dựa trên suy luận mờ Kết quả được biểu diễn 3 chiều trong phần mềm Matlab là:
Hình 4-4. Mặt surface của hệ logic mờ
Sau khi node cảm biến đã nhận biết được thông số nhiệt độ thì ta sẽ đưa ra
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
các cách thực hiện nhiệm vụ cho node để phù hợp với ngữ cảnh:
Cảnh báo: Node cảm biến sẽ đo liên tục nhiệt độ và gửi dữ liệu liên tục 10 giây 1 lần về tình hình nhiệt độ hiện tại.
Theo dõi: Node cảm biến sẽ đo dữ liệu và 3 phút gửi 1 lần.
Bình thường: Node cảm biến sẽ vào chế độ 10 phút gửi dữ liệu 1 lần.
Như vậy với thiết kế hệ thống này ta đã có một mô hình nhận biết các thông số sử dụng logic mờ để nhận biết sự thay đổi nhiệt độ của môi trường một cách đầy đủ với các trường hợp. Ngoài ra, để nâng cấp cho hệ thống hoàn thiện và thêm khả năng nhận biết chính xác hơn thì ta có thể thêm nhiều đầu vào cho node sensor như cảm biến độ ẩm, ánh sáng….Sau đây, chúng ta sẽ làm mô hình với 2 đầu vào là nhiệt độ và độ ẩm.
Trường hợp hai đầu vào
Cũng giống như một đầu vào là nhiệt độ. Theo nghiên cứu thì độ ẩm phù hợp trong phòng Server là từ 42% đến 58%. Vì vậy ta cũng xây dựng các biến ngôn ngữ phù hợp với giá trị độ ẩm này. Khi đó các biến ngôn ngữ sẽ được định nghĩa như hình 4-5:
Hình 4-5. Hàm thuộc biến ngôn ngữ độ ẩm
Nhiệt độ đầu vào là: Thấp: [0 – 160C], Vừa: [14 – 240C], Cao: [22-1000C].
Độ ẩm đầu vào là: Thấp: [0 – 45%], Vừa: [42 – 58%], Cao: [55-100%].
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dữ liệu đầu ra: Bình thường: (0), Theo dõi (10), Cảnh báo (20).
Tương tự một hệ quy tắc mờ được thiết kế với 2 đầu vào là nhiệt độ và độ ẩm. Hệ suy luận này được thiết kế dựa trên kinh nghiệm gồm các trường hợp sau:
Bảng 4-2. Các quy tắc nhận biết thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm
Nhiệt độ Độ ẩm Nhận biết
Thấp Thấp Cảnh báo
Thấp Vừa Theo dõi
Thấp Cao Theo dõi
Vừa Thấp Cảnh báo
Vừa Vừa Bình thường
Vừa Cao Theo dõi
Cao Thấp Cảnh báo
Cao Vừa Cảnh báo
Cao Cao Theo dõi
Quy tắc trên được thiết kế dựa vào việc nhiệt độ thay đổi quá lớn và độ ẩm không khí giảm quá nhanh thì sẽ cảnh báo. Còn nếu nhiệt độ và độ ẩm không khí thay đổi vừa hoặc độ ẩm quá cao trong khi nhiệt độ quá thấp hay ngược lại thì nhận biết là theo dõi, và khi độ ẩm không khí và nhiệt độ thay đổi ít và nằm trong mức an toàn thì nhận biết ngữ cảnh là bình thường.
Với các quy tắc được thiết kế như trên ta biểu diễn hệ mờ trong môi trường Matlab và giá trị tính toán suy luận mờ được thể hiện như hình 4-6:
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 4-6. Bảng các quy tắc mờ đƣợc tính toán dựa trên suy luận mờ Kết quả được biểu diễn 3 chiều trong phần mềm Matlab là:
Hình 4-7. Mặt surface của hệ logic mờ
Như vậy với thiết kế hệ thống này ta đã có một mô hình nhận biết các thông số sử dụng logic mờ để nhận biết sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm không khí của môi trường một cách đầy đủ với các trường hợp và tương đối hoàn thiện.
SVTH: Lê Thị Thanh Thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP