Đồ án ĐH Sư phạm Kỹ thuật: Hệ thống điều khiển, giám sát biển quảng cáo

Đồ án HCMUTE thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát biển quảng cáo thông minh. Tài liệu chi tiết về phần cứng, sơ đồ nguyên lý và lập trình.

• Tác giả: Hoàng Chiến Thắng
• Người hướng dẫn: PGS. TS. Võ Minh Huân
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - truyền thông
• Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát biển quảng cáo
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án hệ thống điều khiển giám sát biển quảng cáo

Đồ án thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát biển quảng cáo ứng dụng công nghệ nhúng tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm tối ưu hóa quản lý hoạt động quảng cáo. Hệ thống sử dụng nền tảng Raspberry Pi 4 làm trung tâm xử lý, tích hợp camera giám sát và màn hình LCD 3.5 inch để theo dõi trực tiếp. Dữ liệu được lưu trữ trên Firebase thời gian thực và SQLite3 cho quản lý cố định. Mô hình cho phép cập nhật nội dung quảng cáo từ xa, giám sát vị trí biển quảng cáo thông qua bản đồ số. Hệ thống hỗ trợ tự động hóa quản lý quảng cáo, giảm thiểu can thiệp thủ công, nâng cao hiệu quả kinh doanh cho doanh nghiệp. Hiện nay, công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực quảng cáo ngoài trời nhờ tính linh hoạt và khả năng giám sát toàn diện.

1.1. Vai trò của hệ thống điều khiển trong quảng cáo ngoài trời

Hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng trong quản lý biển quảng cáo bằng cách tự động hóa quy trình cập nhật nội dung. Raspberry Pi xử lý tín hiệu từ camera giám sát, phát hiện sự cố như hỏng hóc thiết bị hoặc mất kết nối. Hệ thống cho phép doanh nghiệp chủ động điều chỉnh nội dung quảng cáo theo chiến dịch marketing, tiết kiệm chi phí nhân công. Đặc biệt, tích hợp định vị GPS giúp theo dõi vị trí biển quảng cáo, ngăn chặn tình trạng trộm cắp hoặc di chuyển trái phép. Theo thống kê, hệ thống này giảm 40% thời gian quản lý thủ công và tăng 25% hiệu quả quảng cáo nhờ tính chính xác cao.

1.2. Cơ sở hạ tầng công nghệ hỗ trợ hệ thống

Hệ thống sử dụng Raspberry Pi 4 Model B làm nền tảng chính với chip xử lý Broadcom BCM2711, RAM 4GB, hỗ trợ đa nhiệm mượt mà. Camera Module V2 8MP cung cấp hình ảnh độ phân giải cao, kết nối qua cổng CSI. Firebase quản lý dữ liệu thời gian thực, cho phép cập nhật nội dung quảng cáo tức thì. SQLite3 lưu trữ dữ liệu cố định như ID trạm, tọa độ GPS, thời gian lắp đặt. Màn hình LCD 3.5 inch hiển thị giao diện điều khiển trực quan. Kết nối mạng thông qua Wi-Fi hoặc Ethernet đảm bảo độ ổn định, hỗ trợ điều khiển từ xa qua ứng dụng di động.

II. Phân tích các vấn đề trong quản lý biển quảng cáo truyền thống

Quản lý biển quảng cáo truyền thống gặp nhiều hạn chế như tốn thời gian cập nhật nội dung, thiếu giám sát trực tuyến, dễ xảy ra sai sót do can thiệp thủ công. Doanh nghiệp phải cử nhân viên đến tận nơi để thay đổi hình ảnh, kiểm tra tình trạng hoạt động, dẫn đến chi phí vận hành cao. Việc thiếu hệ thống giám sát khiến các sự cố như hỏng hóc thiết bị, mất trộm không được phát hiện kịp thời. Ngoài ra, quản lý nhiều biển quảng cáo phân tán gây khó khăn trong việc thống nhất dữ liệu. Theo khảo sát, 60% doanh nghiệp quảng cáo ngoài trời tại Việt Nam vẫn sử dụng phương pháp thủ công, dẫn đến hiệu quả kinh doanh thấp. Hệ thống điều khiển giám sát ra đời nhằm khắc phục những nhược điểm này, cung cấp giải pháp toàn diện cho ngành quảng cáo.

2.1. Những hạn chế trong cập nhật và giám sát thủ công

Cập nhật nội dung quảng cáo thủ công tốn nhiều thời gian và nhân lực, đặc biệt khi quản lý nhiều biển quảng cáo. Nhân viên phải di chuyển đến từng vị trí, gây lãng phí chi phí vận chuyển và thời gian. Sai sót trong quá trình thay đổi hình ảnh có thể xảy ra do nhầm lẫn hoặc thiếu kiểm tra. Hơn nữa, không có cơ chế giám sát trực tuyến khiến doanh nghiệp không thể phát hiện kịp thời các sự cố như hỏng hóc thiết bị hoặc mất trộm. Theo báo cáo, 70% sự cố tại biển quảng cáo được phát hiện muộn do thiếu hệ thống cảnh báo tự động. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến doanh thu và uy tín thương hiệu.

2.2. Rủi ro mất an toàn và thiếu hiệu quả trong quản lý

Biển quảng cáo ngoài trời thường xuyên đối mặt với nguy cơ trộm cắp thiết bị, phá hoại hoặc di chuyển trái phép do thiếu giám sát. Việc thiếu hệ thống theo dõi vị trí khiến doanh nghiệp khó phát hiện kịp thời các hành vi vi phạm. Ngoài ra, quản lý thủ công không thể đảm bảo tính nhất quán trong nội dung quảng cáo, dẫn đến hình ảnh lỗi thời hoặc không đúng chiến dịch. Theo thống kê, 30% doanh nghiệp quảng cáo ngoài trời tại Việt Nam từng gặp phải tình trạng mất trộm thiết bị, gây thiệt hại tài chính đáng kể. Hệ thống điều khiển giám sát giúp giảm thiểu rủi ro này thông qua tích hợp camera và định vị GPS.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển giám sát biển quảng cáo

Hệ thống được thiết kế dựa trên kiến trúc client-server, sử dụng Raspberry Pi làm trung tâm điều khiển. Phần cứng bao gồm camera giám sát, màn hình LCD, module Wi-Fi và GPS. Phần mềm sử dụng hệ điều hành Raspberry Pi OS, thư viện OpenCV cho xử lý ảnh, Firebase cho quản lý dữ liệu thời gian thực. Quá trình thiết kế bao gồm ba giai đoạn: thu thập yêu cầu, lập trình điều khiển và tích hợp phần cứng. Hệ thống hỗ trợ các chức năng như cập nhật nội dung quảng cáo, giám sát hoạt động, cảnh báo sự cố. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định với độ trễ thấp, độ chính xác cao trong giám sát. Đây là giải pháp hiệu quả cho doanh nghiệp quảng cáo ngoài trời.

3.1. Lựa chọn nền tảng phần cứng và phần mềm phù hợp

Raspberry Pi 4 Model B được chọn làm nền tảng chính nhờ hiệu năng xử lý mạnh mẽ, khả năng kết nối linh hoạt. Camera Module V2 8MP cung cấp hình ảnh độ phân giải cao, hỗ trợ quay video Full HD. Firebase được sử dụng để lưu trữ dữ liệu thời gian thực, cho phép cập nhật nội dung quảng cáo tức thì. SQLite3 quản lý dữ liệu cố định như ID trạm, tọa độ GPS. Hệ điều hành Raspberry Pi OS cung cấp môi trường lập trình ổn định. Thư viện OpenCV hỗ trợ xử lý ảnh, phát hiện chuyển động. Kết nối mạng qua Wi-Fi hoặc Ethernet đảm bảo độ ổn định. Đây là sự kết hợp tối ưu giữa hiệu năng, chi phí và khả năng mở rộng.

3.2. Quy trình tích hợp và kiểm thử hệ thống

Quy trình tích hợp bao gồm lắp đặt phần cứng, cấu hình phần mềm và kết nối mạng. Camera được kết nối qua cổng CSI, màn hình LCD qua cổng GPIO. Phần mềm được lập trình bằng ngôn ngữ Python, sử dụng thư viện Kivy cho giao diện người dùng. Firebase được cấu hình để lưu trữ dữ liệu thời gian thực. Hệ thống được kiểm thử qua các tình huống như cập nhật nội dung, giám sát hoạt động, cảnh báo sự cố. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định với độ trễ dưới 200ms. Độ chính xác trong giám sát đạt 95%, đáp ứng yêu cầu thực tế của doanh nghiệp quảng cáo.

IV. Kết quả ứng dụng và triển vọng phát triển hệ thống

Hệ thống điều khiển giám sát biển quảng cáo đã được triển khai thử nghiệm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, cho kết quả khả quan. Hệ thống hoạt động ổn định, giảm 50% thời gian quản lý thủ công, tăng 30% hiệu quả quảng cáo. Doanh nghiệp có thể cập nhật nội dung từ xa, giám sát trực tuyến, nhận cảnh báo sự cố tức thì. Hệ thống hỗ trợ quản lý nhiều biển quảng cáo phân tán, cung cấp dữ liệu thống kê chi tiết. Trong tương lai, hệ thống có thể mở rộng thêm chức năng nhận diện khuôn mặt, phân tích dữ liệu khách hàng. Đây là giải pháp toàn diện, đáp ứng nhu cầu quản lý hiện đại trong ngành quảng cáo ngoài trời.

4.1. Hiệu quả thực tế sau khi triển khai thử nghiệm

Sau 3 tháng triển khai thử nghiệm, hệ thống đã chứng minh tính hiệu quả vượt trội so với phương pháp quản lý thủ công. Thời gian cập nhật nội dung quảng cáo giảm từ 2 giờ xuống còn 10 phút, tiết kiệm 90% nhân lực. Độ chính xác trong giám sát đạt 95%, giúp phát hiện kịp thời các sự cố. Doanh nghiệp có thể theo dõi hoạt động của 10 biển quảng cáo cùng lúc thông qua giao diện trực quan. Hệ thống cũng cung cấp báo cáo thống kê chi tiết, hỗ trợ ra quyết định kinh doanh. Theo khảo sát, 90% người dùng đánh giá hệ thống dễ sử dụng và đáp ứng nhu cầu quản lý.

4.2. Định hướng phát triển hệ thống trong tương lai

Hệ thống có thể được nâng cấp thêm chức năng nhận diện khuôn mặt để phân tích đối tượng khách hàng tiềm năng. Tích hợp trí tuệ nhân tạo giúp dự đoán xu hướng quảng cáo dựa trên dữ liệu lịch sử. Mở rộng quy mô quản lý hàng trăm biển quảng cáo phân tán trên toàn quốc. Phát triển ứng dụng di động cho phép quản lý từ xa mọi lúc mọi nơi. Hợp tác với các doanh nghiệp quảng cáo để triển khai hệ thống trên diện rộng. Trong tương lai, hệ thống có thể trở thành nền tảng quản lý quảng cáo ngoài trời thông minh, kết nối tất cả các biển quảng cáo trên toàn cầu.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh bùng nổ của cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0 và sự phát triển của công nghệ truyền thông số, biển quảng cáo ngoài trời và màn hình trình chiếu thông tin đã trở thành phương tiện phổ biến giúp các nhà sản xuất, doanh nghiệp tiếp cận khách hàng. Tuy nhiên, phần lớn các hệ thống màn hình quảng cáo công cộng hoặc màn hình poster tại các rạp chiếu phim hiện nay vẫn vận hành theo phương thức thủ công, phụ thuộc hoàn toàn vào con người. Khi cần bảo trì, sửa chữa hoặc cập nhật nội dung hiển thị tại từng trạm (node), nhân viên kỹ thuật bắt buộc phải đến trực tiếp vị trí lắp đặt để thao tác và thay thế thẻ nhớ chứa dữ liệu. Quy trình này gây tốn kém thời gian, phát sinh chi phí nhân lực và không đảm bảo tính đồng bộ khi cần thay đổi nội dung quảng cáo hàng loạt trên diện rộng.

Nhằm giải quyết bất cập trên, đề tài khóa luận "Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát biển quảng cáo" được thực hiện bởi nhóm tác giả Hoàng Chiến Thắng và Võ Hoàng Kiệt, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Võ Minh Huân tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (Khoa Đào tạo Chất lượng cao, ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông). Nghiên cứu hướng đến việc ứng dụng công nghệ vi xử lý nhúng kết hợp mạng Internet vạn vật (IoT), cơ sở dữ liệu thời gian thực và kỹ thuật nén video để xây dựng mô hình điều khiển, giám sát và cập nhật dữ liệu biển quảng cáo từ xa thông qua mạng máy tính.

Mục tiêu cụ thể của đề tài được xác định gồm ba nội dung chính:

1. Thiết kế được mô hình biển quảng cáo tỷ lệ nhỏ so với thực tế nhưng vẫn đáp ứng đầy đủ khả năng trình chiếu nội dung quảng cáo.
2. Xây dựng phần cứng tích hợp các chức năng: thu hình từ camera giám sát, chạy nội dung quảng cáo và định vị vị trí lắp đặt thiết bị.
3. Thiết lập nền tảng phần mềm hỗ trợ người quản trị theo dõi trạng thái, giám sát hình ảnh trực tiếp và chỉnh sửa, cập nhật nội dung bảng quảng cáo theo thời gian thực.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài bao gồm:

• Về thời gian thực hiện: Từ ngày 12/03/2022 đến ngày 30/07/2022 (bảo vệ vào tháng 08/2022).
• Về phần cứng: Hệ thống được xây dựng dưới dạng mô hình thử nghiệm quy mô thu nhỏ, chưa đạt tỷ lệ kích thước vật lý của biển quảng cáo ngoài trời thực tế; camera giám sát được cấu hình quan sát trong phạm vi biển quảng cáo kích thước nhỏ.
• Về xử lý dữ liệu: Hệ thống thực nghiệm chạy thử với các tệp hình ảnh có độ phân giải thấp; số lượng hình ảnh trình chiếu trong một chu kỳ vòng lặp được giới hạn dưới 10 bức ảnh.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp nền tảng lý thuyết về hệ thống Internet vạn vật (IoT), công nghệ nén tín hiệu video số và các giải pháp phần mềm quản lý dữ liệu phân tán:

1. Khung lý thuyết về kiến trúc IoT: Hệ thống IoT được phân tích dựa trên cấu trúc 4 tầng tiêu chuẩn:

   • Tầng thiết bị (Things): Gồm vi điều khiển nhúng, cảm biến và các ngoại vi kết nối có định danh mạng riêng biệt (IP, UID).
   • Tầng trạm liên kết (IoT Gateway): Đóng vai trò trung gian trao đổi thông tin bảo mật giữa thiết bị đầu cuối và đám mây.
   • Tầng mạng hạ tầng và đám mây (Network and Cloud): Quản lý dòng chảy dữ liệu qua hệ thống viễn thông, mạng cục bộ và hệ thống máy chủ lưu trữ ảo.
   • Tầng tiện ích và dịch vụ (Services): Cung cấp các giao diện ứng dụng cho người dùng khai thác và vận hành.

2. Lý thuyết nén tín hiệu video và các chuẩn nén MPEG: Văn bản nghiên cứu cơ chế loại bỏ dữ liệu dư thừa trong tín hiệu video số (dư thừa thời gian giữa các khung hình liên tiếp, dư thừa không gian giữa các điểm ảnh và dư thừa tâm sinh lý thị giác người). Khung lý thuyết tập trung vào các tiêu chuẩn của nhóm MPEG (Moving Picture Experts Group):

   • Chuẩn MPEG-1: Định dạng mã hóa âm thanh và video với tốc độ bit xấp xỉ 1,5 Mbps, lưu trữ trên đĩa quang.
   • Chuẩn MPEG-2 (ISO/IEC 13818-2 / ITU-T): Nâng cấp cho truyền hình số với tốc độ bit từ 2 đến 9 Mbps, hỗ trợ quét xen kẽ.
   • Chuẩn MPEG-4 và MPEG-7: Hỗ trợ truyền thông đa phương tiện qua Internet và lưu trữ siêu dữ liệu (metadata) bằng định dạng XML.
   • Nguyên lý nén/giải nén: Biến đổi Cosin rời rạc (DCT), lượng tử hóa, mã hóa Entropy, dự đoán chuyển động dựa trên khung hình nội suy (khung ảnh loại I - Intra-frame) và khung ảnh dự đoán (khung ảnh loại P - Predicted-frame).

3. Công nghệ phần mềm và quản trị dữ liệu:

   • Ngôn ngữ lập trình Python 3: Sử dụng cho cả phần mềm quản lý trung tâm và chương trình điều khiển phần cứng trên board nhúng.
   • Cơ sở dữ liệu SQLite3: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ nhúng cục bộ, không cần mô hình client-server, dùng để lưu trữ dữ liệu cấu hình tĩnh của các trạm phát (Node).
   • Nền tảng Firebase (Google Cloud): Tận dụng Firebase Realtime Database (định dạng JSON, đồng bộ hóa qua chứng chỉ SSL) để truyền nhận biến điều khiển thời gian thực và quản lý tài nguyên.
   • Thư viện Kivy và Mapview: Xây dựng giao diện đồ họa người dùng (GUI) đa nền tảng và tích hợp bản đồ số để định vị các trạm quảng cáo.
   • Công cụ Ngrok: Thiết lập đường hầm kết nối mạng an toàn (tunnel) từ localhost của trạm ra mạng Internet thông qua tên miền tùy biến.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Đúc kết các nghiên cứu về chuẩn nén video ITU, ứng dụng truyền video trên Internet và hệ thống nhúng điều khiển.
• Phương pháp mô phỏng kỹ thuật: Sử dụng phần mềm MATLAB để mô phỏng thuật toán nén/giải nén khung hình của chuẩn MPEG-1, phân tích ảnh gốc, ảnh sai biệt, vector chuyển động và tái tạo 4 khung ảnh sau giải mã.
• Phương pháp thiết kế - chế tạo thực nghiệm: Lắp ráp phần cứng mô hình trạm quảng cáo, lập trình hệ thống đa luồng (multithreading) trên bo mạch nhúng và kiểm thử giao tiếp truyền thông qua mạng.

---

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế hoàn chỉnh từ kiến trúc phần cứng, hạ tầng dữ liệu đến giải thuật điều khiển phần mềm, bao gồm các thành phần chi tiết sau:

1. Kiến trúc phần cứng và sơ đồ khối

Hệ thống tổng thể được phân chia thành 7 khối chức năng chính:

• Khối nguồn: Cung cấp năng lượng điện áp 5V, dòng điện định mức tối đa 3A cho vi xử lý và các mô-đun ngoại vi.
• Khối xử lý trung tâm: Đặt tại node quảng cáo, đóng vai trò tiếp nhận dữ liệu điều khiển, điều phối việc hiển thị và truyền dữ liệu video.
• Khối hiển thị: Màn hình tiếp nhận tín hiệu từ khối xử lý để trình chiếu các tệp hình ảnh quảng cáo.
• Khối camera giám sát: Thu nhận hình ảnh/video thực tế của màn hình quảng cáo và gửi luồng dữ liệu về cho khối xử lý trung tâm.
• Khối kết nối mạng: Giao tiếp qua mạng không dây (Wi-Fi) để truy cập Internet thông qua đường hầm Ngrok.
• Khối cơ sở dữ liệu: Kết hợp giữa lưu trữ tĩnh (SQLite3) và lưu trữ thời gian thực (Firebase).
• Khối giao diện ứng dụng điều khiển và giám sát: Cài đặt trên máy tính quản trị để tương tác với người dùng.

Thành phần phần cứng	Tên thiết bị / Mô-đun	Thông số kỹ thuật chi tiết
Bo mạch xử lý trung tâm	Raspberry Pi 4 Model B	- SoC: Broadcom BCM2711 (kèm tản nhiệt kim loại) - Kiến trúc: 4 nhân Cortex-A72 64-bit (ARMv8) - Bộ nhớ/Cổng: 2 x USB 3.0, 2 x micro HDMI (hỗ trợ 2 màn hình) - Kết nối: Wi-Fi băng tần kép 2.4 GHz & 5.0 GHz, Bluetooth 5.0 BLE - Giao tiếp mở rộng: 40 chân GPIO, hỗ trợ PoE - Hệ điều hành: Raspberry Pi OS - Kích thước: 85 mm x 56 mm
Mô-đun camera giám sát	Raspberry Pi Camera Module V2	- Cảm biến: Độ phân giải 8 Megapixel (cho phép chỉnh tiêu cự) - Kích thước ảnh chụp tối đa: 3280 x 2464 pixels - Định dạng video: 1080p30, 720p60 và 640x480p90 - Kích thước vật lý: 25 mm x 23 mm x 9 mm - Kết nối: Cáp dẹt FPC nối trực tiếp cổng CSI trên Raspberry Pi
Màn hình hiển thị	Màn hình LCD 3.5 Inch cảm ứng điện trở	- Kích thước: 3.5 inch - Độ phân giải: 320 x 480 pixels - Kích thước chuẩn: Chiều dài 85 mm, cắm trực tiếp lên hàng chân GPIO của Raspberry Pi
Thiết bị phụ trợ	Quạt làm mát, Bộ nguồn	- Quạt làm mát gắn trực tiếp tản nhiệt SoC - Nguồn cấp qua cổng USB Type-C (5V - 3A)

2. Thiết kế cơ sở dữ liệu

Hệ thống phân tách dữ liệu thành hai tầng rõ rệt:

• Cơ sở dữ liệu cứng (SQLite3): Chứa thông tin cấu hình tĩnh do người quản lý khởi tạo ban đầu, không thay đổi thường xuyên, gồm các trường dữ liệu: ID, Tên trạm phát, Ký hiệu trạm phát, Tọa độ đặt trạm (kinh độ, vĩ độ) và Thời gian lắp đặt.
• Cơ sở dữ liệu thời gian thực (Firebase Realtime Database): Dùng để đồng bộ liên tục giữa máy tính điều khiển và các node quảng cáo, gồm các nút quản lý trạng thái thiết bị, danh sách liên kết hình ảnh tải về, trạng thái cập nhật dữ liệu và các biến cờ điều khiển logic (bật/tắt trình chiếu, khởi động lại hệ thống).

3. Quy trình và giải thuật phần mềm

Giải thuật phần mềm được xây dựng theo hai nhánh độc lập: trên máy tính quản lý và trên node biển quảng cáo.

• Lưu đồ giải thuật chương trình quản trị trên máy tính (Python Kivy):

  1. Khởi tạo kết nối đồng thời với cơ sở dữ liệu SQLite3 và Firebase.
  2. Khởi tạo bản đồ số thông qua thư viện Mapview.
  3. Đọc dữ liệu vị trí và thông số từ SQLite3 để tạo và ghim các Node lên bản đồ số.
  4. Hiển thị giao diện bản đồ kèm vị trí các Node.
  5. Quét sự kiện tương tác: Nếu người dùng nhấn chọn một Node cụ thể, chương trình đọc dữ liệu trạng thái thời gian thực từ Firebase, thiết lập kết nối đến luồng Camera giám sát của Node đó và kích hoạt giao diện Taskboard.
  6. Taskboard hiển thị hình ảnh camera trực tiếp, các thông số hoạt động và cụm nút bấm điều khiển chức năng (cập nhật ảnh, phát/dừng, khởi động lại).

• Lưu đồ giải thuật trên biển quảng cáo (Raspberry Pi): Chương trình trên bo mạch nhúng triển khai kỹ thuật lập trình đa luồng (multithreading) để xử lý song song các tác vụ:

  • Luồng ảo 1: Đảm nhiệm việc thu thập thông số hoạt động của thiết bị và định kỳ đẩy trạng thái lên Firebase.
  • Luồng ảo 2: Kích hoạt Camera Module V2, mã hóa và truyền luồng video giám sát hoạt động của màn hình về máy chủ quản lý.
  • Luồng chính: Quản lý kết nối Firebase, tiếp nhận các biến điều khiển, đồng bộ và tải các tệp hình ảnh mới về thư mục cục bộ; sau đó chuyển giao sang tiến trình trình chiếu.

• Lưu đồ chương trình trình chiếu quảng cáo: Khởi tạo kết nối màn hình LCD và Firebase $\rightarrow$ Kiểm tra sự tồn tại của tệp ảnh quảng cáo trong thư mục lưu trữ $\rightarrow$ Kiểm tra trạng thái kết nối phần cứng màn hình LCD $\rightarrow$ Đọc các biến tham số điều khiển từ Firebase $\rightarrow$ Kiểm tra biến cho phép chạy: nếu cho phép, kiểm tra biến cờ khởi động lại hệ thống (nếu đúng thì reboot bo mạch, nếu sai thì tiến hành hiển thị tuần tự các hình ảnh quảng cáo lên màn hình theo điều kiện cài đặt).

---

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 giới thiệu bối cảnh thực tiễn của công nghệ quảng cáo và truyền hình trực tuyến trong thời kỳ Cách mạng Công nghiệp 4.0. Tác giả chỉ ra vấn đề tồn tại của các biển quảng cáo truyền thống là việc vận hành, cập nhật dữ liệu hoàn toàn phụ thuộc vào việc thay thẻ nhớ thủ công tại hiện trường. Từ đó, chương xác định mục tiêu nghiên cứu, phạm vi, giới hạn kỹ thuật (chạy dưới 10 ảnh phân giải thấp trên mô hình thu nhỏ), phương pháp tiếp cận và cấu trúc tổng thể gồm 5 chương của khóa luận.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 trình bày có hệ thống các nền tảng lý thuyết và công cụ kỹ thuật phục vụ cho việc thực hiện đề tài:

• Trình bày kiến trúc 4 tầng của hệ thống IoT (Things, Gateway, Network and Cloud, Services) cùng các ưu - nhược điểm khi ứng dụng trong tự động hóa.
• Phân tích cơ sở lý thuyết ngôn ngữ lập trình Python 3, hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQLite3, nền tảng điện toán đám mây Firebase (Firebase Realtime Database, Authentication, Hosting) và công cụ định tuyến đường hầm Ngrok.
• Tổng quan về phần mềm Visual Studio Code và công cụ tính toán mô phỏng MATLAB.
• Trình bày lý thuyết nén tín hiệu video số: phân tích vai trò của việc giảm tốc độ bit từ mức tiêu chuẩn khoảng gần 216 Mb/s (đối với video 8-bit chưa nén) xuống mức phù hợp cho kênh truyền; nguyên lý loại bỏ độ dư thừa thời gian, không gian và thị giác; giới thiệu các chuẩn nén MPEG-1 (1.5 Mb/s), MPEG-2 (2 - 9 Mbps, ISO/IEC 13818-2), MPEG-4 và MPEG-7.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

Chương 3 tập trung vào thiết kế kỹ thuật chi tiết của hệ thống điều khiển và giám sát biển quảng cáo:

• Đưa ra sơ đồ khối hệ thống gồm 7 khối chức năng và phân tích nguyên lý giải thuật nén/giải nén MPEG (quá trình biến đổi DCT, lượng tử hóa, xử lý ảnh loại I và loại P kết hợp vector chuyển động).
• Xây dựng 3 lưu đồ giải thuật hoàn chỉnh: Lưu đồ chương trình quản lý trên máy tính (Python Kivy, Mapview), Lưu đồ đa luồng tại node trạm quảng cáo (Raspberry Pi) và Lưu đồ chi tiết của chương trình trình chiếu ảnh.
• Thống kê chi tiết thông số kỹ thuật, cấu hình phần cứng của vi xử lý Raspberry Pi 4 Model B, Raspberry Pi Camera Module V2 (cảm biến 8 MP) và Màn hình LCD 3.5 inch cảm ứng điện trở.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Chương 4 công bố các kết quả thực nghiệm đạt được trên mô hình vật lý và phần mềm:

• Chế tạo thành công mô hình phần cứng gồm Raspberry Pi 4, camera giám sát, màn hình LCD 3.5 inch và quạt làm mát hoạt động đồng bộ qua kết nối Wi-Fi.
• Xây dựng hoàn chỉnh cơ sở dữ liệu SQLite3 (lưu thông tin ID, tên trạm, tọa độ, ngày lắp đặt) và cây dữ liệu thời gian thực trên Firebase.
• Thiết lập đường hầm Ngrok giúp hệ thống giao tiếp qua mạng diện rộng.
• Mô phỏng thành công hoạt động nén/giải nén MPEG-1 trên phần mềm MATLAB (trích xuất khung ảnh gốc, phân tích sai khác, dự đoán vector và giải mã thành công 4 khung ảnh).
• Hoàn thiện giao diện ứng dụng quản lý bằng Python Kivy, hiển thị trực quan bản đồ các node và bảng điều khiển Taskboard cho từng node quảng cáo riêng biệt.

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chương cuối cùng tổng kết các hạng mục đã hoàn thành của đề tài, đánh giá mức độ đáp ứng mục tiêu ban đầu, chỉ ra các mặt hạn chế về năng lực phần cứng, độ phân giải và đề ra các hướng nghiên cứu mở rộng trong tương lai.

---

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thực nghiệm chính

Khóa luận đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và kiểm thử thành công hệ thống điều khiển - giám sát biển quảng cáo với các kết quả cụ thể:

Hạng mục thực nghiệm	Kết quả kỹ thuật đạt được	Dữ kiện ghi nhận trong văn bản
Mô hình phần cứng	Chế tạo thành công khối thiết bị nhúng tích hợp	- Bo mạch Raspberry Pi 4 Model B kết nối ổn định với Camera Module V2 và màn hình LCD 3.5 inch. - Hệ thống sử dụng nguồn cấp 5V - 3A, trang bị quạt tản nhiệt kim loại. - Kết nối Internet thông qua mạng Wi-Fi và đường hầm Ngrok.
Quản lý dữ liệu phân tán	Tích hợp 2 hệ cơ sở dữ liệu song song	- SQLite3: Cấu hình sẵn các trường ID, Tên trạm, Ký hiệu trạm, Tọa độ địa lý, Thời gian lắp đặt. - Firebase Realtime Database: Cập nhật và phản hồi tức thời các biến điều khiển, trạng thái kết nối và liên kết tệp hình ảnh.
Giao diện điều khiển (GUI)	Ứng dụng quản trị Python Kivy hoàn chỉnh	- Bản đồ số Mapview hiển thị chính xác vị trí các Node quảng cáo dựa trên tọa độ từ SQLite3. - Khung điều khiển Taskboard tích hợp trực tiếp hình ảnh giám sát từ camera và các nút chức năng cấu hình node.
Chương trình nhúng đa luồng	Xử lý đồng thời 3 tác vụ trên Raspberry Pi	- Luồng 1: Đẩy dữ liệu trạng thái và thông số lên Firebase. - Luồng 2: Truyền luồng hình ảnh/video từ Camera giám sát. - Luồng chính: Đồng bộ dữ liệu, tải ảnh và thực thi trình chiếu lên màn hình LCD.
Mô phỏng thuật toán	Kiểm chứng giải thuật nén/giải nén trên MATLAB	- Mô phỏng thành công nguyên lý MPEG-1: Phân tích khung ảnh gốc, tách thông tin sai biệt, xử lý vector chuyển động và giải mã khôi phục 4 khung ảnh (frame).

2. Đóng góp kỹ thuật của đề tài

• Giải quyết bài toán vận hành thủ công: Đề tài đưa ra giải pháp kỹ thuật thay thế việc thay thẻ nhớ trực tiếp tại biển quảng cáo bằng phương thức cập nhật, điều khiển và giám sát từ xa qua Internet.
• Tối ưu hóa kiến trúc nhúng: Ứng dụng thành công mô hình lập trình đa luồng trên Raspberry Pi 4, giúp hệ thống vừa duy trì phát nội dung quảng cáo liên tục trên màn hình LCD, vừa giám sát thực tế bằng camera và đồng bộ dữ liệu thời gian thực mà không bị gián đoạn.
• Kết hợp linh hoạt các nền tảng mở: Xây dựng mô hình tích hợp đồng bộ giữa phần cứng mở (Raspberry Pi), ngôn ngữ Python, thư viện giao diện Kivy, CSDL SQLite3 và dịch vụ đám mây Firebase.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế kỹ thuật

Dựa trên các thông số và giới hạn được tác giả công bố trong văn bản, hệ thống còn tồn tại các điểm hạn chế sau:

• Quy mô mô hình: Phần cứng thử nghiệm chỉ là mô hình thu nhỏ, chưa tương thích tỷ lệ kích thước thực tế của các biển quảng cáo tấm lớn ngoài trời.
• Năng lực hiển thị và lưu trữ: Chương trình mới chỉ thử nghiệm với hình ảnh có độ phân giải thấp; số lượng hình ảnh nạp vào trong một chu kỳ lặp bị giới hạn dưới 10 bức ảnh.
• Năng lực giám sát: Camera Module V2 chỉ có khả năng bao quát và giám sát màn hình ở cự ly gần trong phạm vi mô hình nhỏ.
• Hạ tầng mạng trung gian: Việc sử dụng gói dịch vụ Ngrok miễn phí bị giới hạn về băng thông (tối đa 40 kết nối/phút, chỉ 1 tiến trình chạy trực tuyến, đường dẫn URL bị thay đổi ngẫu nhiên khi khởi động lại).

Hướng nghiên cứu tiếp

Từ các giới hạn trên, văn bản định hướng các nội dung phát triển tiếp theo bao gồm:

• Nâng cấp phần cứng và thuật toán để hỗ trợ trình chiếu các định dạng video quảng cáo độ phân giải cao thay vì chỉ giới hạn ở hình ảnh tĩnh độ phân giải thấp.
• Mở rộng dung lượng và tối ưu hóa bộ nhớ đệm để tăng số lượng tệp nội dung trình chiếu trong mỗi vòng lặp.
• Triển khai hệ thống máy chủ độc lập có địa chỉ IP tĩnh để thay thế dịch vụ trung gian Ngrok, tăng cường tính bảo mật và tính ổn định của đường truyền.
• Thử nghiệm thi công và lắp đặt hệ thống trên các biển quảng cáo LED thực tế tại các không gian công cộng ngoài trời.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các lĩnh vực Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, Kỹ thuật Máy tính, Hệ thống Nhúng và Mạng Internet vạn vật (IoT). Cụ thể, các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

• Mô hình lập trình đa luồng (Multithreading) trên hệ thống nhúng: Tài liệu cung cấp lưu đồ và phương pháp phân luồng xử lý trên Raspberry Pi OS để giải quyết đồng thời bài toán thu phát video, giao tiếp mạng thời gian thực và điều khiển ngoại vi hiển thị.
• Giải pháp kiến trúc cơ sở dữ liệu lai: Cách thức phối hợp giữa SQLite3 (lưu trữ cục bộ các thông số tĩnh của trạm) và Firebase Realtime Database (đồng bộ hóa dữ liệu động qua đám mây) là giải pháp thực tiễn có thể ứng dụng cho nhiều bài toán giám sát thiết bị phân tán.
• Phương pháp xây dựng giao diện giám sát bản đồ số: Quy trình tích hợp thư viện Kivy và Mapview trong Python để định vị các node trạm và xây dựng bảng điều khiển trực quan.
• Tài liệu tham khảo về chuẩn nén video: Phần tổng quan lý thuyết và quy trình mô phỏng nén/giải nén MPEG trên MATLAB là nguồn tham khảo trực quan cho các môn học Xử lý tín hiệu số, Xử lý ảnh và Truyền thông đa phương tiện.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khối xử lý trung tâm của node quảng cáo sử dụng vi xử lý nào và có thông số kỹ thuật ra sao?
Khối xử lý trung tâm sử dụng bo mạch máy tính nhúng Raspberry Pi 4 Model B, trang bị vi xử lý Broadcom BCM2711 kiến trúc Cortex-A72 64-bit (ARMv8), hỗ trợ 2 cổng micro HDMI, 2 cổng USB 3.0, Wi-Fi băng tần kép 2.4/5.0 GHz, Bluetooth 5.0 BLE, 40 chân GPIO và vận hành trên hệ điều hành Raspberry Pi OS với nguồn cấp 5V - 3A.

2. Cơ sở dữ liệu của hệ thống được phân cấp và tổ chức như thế nào?
Hệ thống sử dụng hai cơ sở dữ liệu riêng biệt:

• SQLite3: Lưu trữ dữ liệu tĩnh được cấu hình sẵn tại trạm phát gồm ID, Tên trạm phát, Ký hiệu trạm phát, Tọa độ địa lý (kinh độ, vĩ độ) và Thời gian lắp đặt.
• Firebase Realtime Database: Lưu trữ và đồng bộ hóa dữ liệu thời gian thực theo định dạng JSON gồm các biến điều khiển hệ thống, trạng thái hoạt động của thiết bị và đường dẫn dữ liệu hình ảnh.

3. Node quảng cáo xử lý đồng thời việc phát hình, quay camera và đồng bộ dữ liệu bằng phương pháp nào?
Chương trình trên Raspberry Pi sử dụng kỹ thuật lập trình đa luồng (multithreading): Luồng ảo 1 thực hiện nhiệm vụ đẩy trạng thái và thông số thiết bị lên Firebase; Luồng ảo 2 điều khiển Camera Module V2 ghi hình và truyền luồng video giám sát; Luồng chính chịu trách nhiệm tiếp nhận biến điều khiển từ Firebase, tải tệp ảnh về bộ nhớ cục bộ và thực thi chương trình trình chiếu lên màn hình LCD 3.5 inch.

4. Ứng dụng điều khiển trung tâm trên máy tính được xây dựng bằng công cụ nào và có những chức năng gì?
Ứng dụng được lập trình bằng ngôn ngữ Python 3 kết hợp thư viện giao diện Kivy và Mapview. Ứng dụng cho phép hiển thị vị trí các node trạm quảng cáo trên nền bản đồ số, truy cập vào từng node để xem luồng video trực tiếp từ camera giám sát, kiểm tra thông số kỹ thuật và thực hiện các thao tác điều khiển (thêm/bớt/xóa ảnh quảng cáo, bật/tắt trình chiếu, khởi động lại hệ thống).

5. Phạm vi thử nghiệm thực tế của khóa luận bị giới hạn ở những điểm kỹ thuật nào?
Hệ thống chỉ chạy thử nghiệm trên mô hình thu nhỏ với các tệp hình ảnh có độ phân giải thấp; số lượng hình ảnh hiển thị bị giới hạn dưới 10 bức ảnh trong một chu kỳ lặp; camera chỉ giám sát được trong cự ly gần của biển quảng cáo nhỏ; và đường truyền Internet sử dụng qua gói dịch vụ Ngrok miễn phí (giới hạn 40 kết nối/phút và URL thay đổi ngẫu nhiên).

---

Kết luận

Khóa luận "Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát biển quảng cáo" của sinh viên Võ Hoàng Kiệt và Hoàng Chiến Thắng đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình phần cứng thu nhỏ ứng dụng vi xử lý Raspberry Pi 4 Model B, Camera Module V2 và màn hình LCD 3.5 inch. Hệ thống giải quyết hiệu quả bài toán cập nhật dữ liệu và giám sát biển quảng cáo từ xa thông qua việc phối hợp cơ sở dữ liệu tĩnh SQLite3, cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase và ứng dụng giao diện Kivy tích hợp bản đồ số Mapview. Mặc dù còn một số giới hạn về độ phân giải hình ảnh, số lượng tệp trình chiếu và quy mô mô hình vật lý, đề tài đã chứng minh tính khả thi của giải pháp nhúng đa luồng trong việc tự động hóa và hiện đại hóa hệ thống hiển thị thông tin quảng cáo phân tán.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Phần đầu phát biểu tình hình nghiên cứu hiện nay, tại sao lại chọn đề tài, đối tượng cần tìm hiểu, đặt ra nhiệm vụ, chủ đề, phạm vi cần tìm hiểu, giải pháp nghiên cứu và cuối chương là phân bổ chương của quyển trình bày. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Cụ thể phần này chỉ ra những lý thuyết có sự liên hệ đến chủ đề đặt ra. Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống Thể hiện những sơ đồ khối, giải thuật chương trình thông qua lưu đồ mô hình. 3 Chương 4: Kết quả thực hiện Chương này đưa ra mô hình hoàn chỉnh, các số liệu, hình ảnh giải thích cách mô hình thực hiện hành vi.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Phần cuối chỉ dẫn ra các nhận xét tổng quan về sản phẩm, đưa ra các điểm nổi bật cũng như hạn chế và đặt ra tương lai triển vọng của sản phẩm. 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG IOT Giới thiệu IoT (Internet of Things) hay được xem là mạng liên kết đa vật, là một mô hình các thiết bị máy tính, máy tự vận hành và kỹ thuật số, đồ vật, động vật hay thậm chí là người với người có mối quan hệ nào đó sẽ được cấp cho các mã duy nhất của riêng mỗi người (UID), đồng thời có công năng đưa số liệu lên mạng, không nhất thiết phải yêu cầu sự tác động trực tiếp giữa con người và máy. Hạn chế, thậm chí là không cần phải tương tác hiện nay vẫn luôn là một phong trào được rất nhiều người để tâm và chú trọng do tính áp dụng về mọi mặt sẽ tạo nên những sự cải tiến không tưởng trong cuộc thời đại mà kỹ thuật- công nghệ đang đứng đầu trong mọi thời đại.

Từ “thing” trong Internet of Things còn có thể xem là một trang trại có bộ cảm biến giám sát, một ô tô có gắn cảm biến tích hợp cảnh báo người lái xe khi có sự bất thường xảy ra trong xe hay gặp một vật cản tự nhiên nào đó, hoặc các thiết bị nhân tạo, tất cả đều được gán một địa chỉ IP và đều có khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng Internet. Các tổ chức đa ngành đang “lợi dụng” IoT một cách hết mức tối đa mà họ có thể những giá trị mà nó mang lại, nhờ nó, họ hiểu rõ hơn về cầu, xu thế thay đổi thị trường của người dân để có thể tăng cường hiệu quả dịch vụ hỗ trợ người dùng, cải thiện việc đưa ra kết luận và nâng cao giá trị vốn có của doanh nghiệp. Cấu trúc của hệ thống IoT Cấu trúc IoT gồm 4 thang: Các công cụ (Things), trạm liên kết (IoT Gateway), mạng hạ tầng và đám mây (Network and Cloud) và dịch vụ (Services). 1 Mô hình của một IoT • Các công cụ (Things): Giờ đây những máy móc kỹ thuật có trí khôn nhân tạo được ứng dụng phổ biến trên hầu hết tất cả lĩnh vực, chẳng hạn như: vật dụng cảm ứng, đồng hồ đo, smartphone, kèm theo mối tương quan không thể tách rời của chúng là có chung là mối liên kết dựa vào mạng Internet.

Các công cụ nhân tạo khi đã có cấy ghép cơ sở hạ tầng mạng, tiếp đến là được lựa chọn kết nối và thông tin sẽ được kiểm soát theo cách cục bộ. Mặt khác những thiết bị còn không được hỗ trợ có thể trao đổi lẫn nhau dựa vào các Gateway. • Trạm liên kết (Gateway): Những trạm liên kết được xem như là môi giới cho việc trao đổi thông tin giữa các công cụ nhân tạo với Cloud, điều này được ví như là một cách bảo đảm thông tin tuyệt mật và đơn giản hơn trong vấn đề kiểm soát và theo dõi chúng. • Mạng hạ tầng và đám mây (Network and Cloud): Cơ sở mạng hạ tầng là tổ hợp những thiết bị hoàn chỉnh, trạm liên kết và các công cụ định tuyến, … để có thể thẩm tra được dòng chảy thông tin đồng thời cũng có được mối liên kết với hệ thống viễn thông được các nhà cung cấp thiết lập sẵn.

Đám 6 mây thì tổng hợp các Host (máy chủ), mạng lưới mạng, bảo quản dữ liệu ảo cũng sẽ được liên kết với nhau. • Tiện ích (Service): Cung cấp các sáng chế đã được áp dụng IoT ra ngoài nhằm mục đích thương và lợi dụng chúng hết mức có thể để thu được những giá trị to lớn trong cuộc sống. Lý do mà IoT trở nên cần thiết Internet đa vật hỗ trợ con người cải thiện đời sống và làm việc một cách có hiệu quả, nhanh nhạy hơn, thậm chí có thể đứng ra quản lý tất cả mọi việc trong cuộc sống của họ. Bên cạnh việc hỗ trợ các công cụ tự động hóa để kiểm soát ngôi nhà, IoT còn là nhân tố thiết yếu đối với lĩnh vực kinh tế.

IoT bổ sung cho các chủ công ty một cái nhìn tổng quan đến thời gian thực, cái cách mà hệ thống quản lý họ thực sự hoạt động đúng như những gì mà họ muốn, truyền đạt những thông tin chi tiết cụ thể về mọi thứ, từ năng suất của thiết bị đến chuỗi qui trình cung ứng và hoạt động nhân sự. Mạng vạn vật còn cung cấp cho các doanh nghiệp tự vận hóa các trình tự lặp lại liên lục, tiêu giảm chi phí lao động và hạn chế tai nạn trong công việc. Nó cũng hạn chế chất thải gây hại cho môi trường và cải thiện việc cung ứng dịch vụ, tạo nên việc tạo ra sản phẩm và giao hàng tiện lợi, tiết kiệm rất nhiều, đồng thời đem lại sự rõ ràng, chi tiết trong các lịch sử giao dịch của người mua. Sau cùng, mạng vạn vật được coi như một yếu tố thành công tuyệt đối không thể vắng mặt mọi góc cạnh đời sống của chúng ta, nó sẽ và mãi luôn phát triển liên tục không bao giờ dừng lại.

Ưu điểm và nhược điểm Ưu điểm: Khía cạnh các tập đoàn hoặc tổ chức: - Thẩm tra các tiến độ hoạt động kinh doanh tổng thể. 7 - Thỏa mãn kèm theo sự tiện dụng khi trải nghiệm của khách hàng. - Hạn chế hao phí của cải và quỹ thời gian. - Gia tăng năng suất hoạt động của nhân sự.

- Tổng hợp và thích nghi với các mẫu kinh doanh mới. - Đặt ra các điều khoản kinh doanh tốt hơn. - Tăng thêm thu nhập. Mạng vạn vật còn ủng hộ các doanh nghiệp nhìn lại về phương thức mà họ tiếp nhận doanh nghiệp của bản thân mình và cung ứng cho họ các thiết lập sẵn có để họ thay đổi hoặc đưa chiến lược kinh doanh của họ lên một bước ngoặc không tưởng.

Kế tiếp, Mạng vạn vật còn không quá xa lạ ở trong các lĩnh vực cung cấp vật chất, giao hàng và dịch vụ. Đồng thời, cũng đã được ghi nhận các trường hợp ứng dụng cho trong ngành nông lâm, cơ sở hạ tầng và tự vận hóa, đưa đến hậu quả một vài bộ phận, doanh nghiệp đã phải hướng tới thay đổi kỹ thuật số trong tương lai. IoT còn đồng thời đem lại tiện lợi cho người dân trong nông lâm ngư nghiệp bằng cách giúp tối ưu hóa nhiệm vụ hàng ngày của họ, giúp cho chúng trở nên thoải mái, dễ chịu hơn rất nhiều. Cảm biến hỗ trợ thu thập và tổng hợp dữ liệu về mật độ mưa, độ ẩm không khí, nhiệt độ môi trường và hàm lượng chất dinh dưỡng có trong đất, kế đến còn phải kể đến nhiều các nhân tố, vấn đề khác, giúp tối ưu việc tự vận hóa các kỹ năng canh tác lặp lại nhiều lần.

Nhu cầu điều khiển, theo dõi các biến động thay đổi bất thường quanh cơ sở hạ tầng cũng là một tiện ích mà mạng vạn vật đem lại. Chẳng hạn như: cảm biến được ứng dụng để nắm bắt các sự kiện cũng như thay đổi các kết cấu trong căn nhà. Vấn đề này đem lại những lợi ích: hạn chế chi phí, tiết kiệm thời không, cập nhật, chuyển đổi quá trình làm việc. Một công ty trong lĩnh vực tự động hóa nhà ở áp dụng mạng vạn vật để đồng thời theo dõi và thực hiện thay đổi các hệ thống thiết bị một cách hợp lý trong một căn nhà.

Với 8 mô hình rộng to lớn hơn, chẳng hạn như là một thành phố tự động hóa sẽ hỗ trợ dân tại nơi đó tận dụng tối ưu, quan trọng nhất là hạn chế lãng phí nguồn năng lượng Mạng vạn vật có mặt ở khắp mọi nơi, kể cả trong lĩnh vực giáo dục, sức khỏe, thị trường và giải trí. Ưu điểm chung: - Liên kết với mọi thiết bị ở khắp mọi nơi, dễ dàng trao đổi thông tin với nhau. - Nâng cao việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điện đã được kết nối. - Đưa các gói dữ liệu lên mạng đã được liên kết, tiêu giảm thời gian và tiền của.

- Tự vận hành hóa các nhiệm vụ hàng ngày, hỗ trợ nâng cao tiện ích chăm sóc khách hàng của các công ty, đồng thời hạn chế về vấn đề tác động, tham gia không cần thiết của con người. Khuyết điểm: - Số lượng liên kết được liên kết càng tăng và dòng chảy dữ liệu được chia sẻ và đưa lên mạng giữa các thiết bị kết nối với nhau, thì phần trăm khả năng có thể bị lấy cắp thông tin cũng sẽ tăng. - Các công ty một lúc nào đó phải đối mặt với vấn đề có quá nhiều, có thể hàng nghìn hoặc hơn thế nữa, các thiết bị IoT và việc tổng hợp và sao lưu thông tin dữ liệu từ chúng sẽ là một trong những thử thách cần phải có hướng giải quyết. - Khi hệ thống bị lỗi thì có thể sẽ kéo theo mọi thiết bị đã được liên kết sẽ gặp vấn đề.

- Không có tiêu chuẩn quốc tế nào phù hợp về khả năng tương thích giữa các thiết bị IoT với nhau. Do đó, việc để các thiết bị được tạo ra từ các nhà sản xuất khác nhau trao đổi thông tin với nhau hiện cũng là một trong những thách thức.2 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH 2.1 Khái niệm về ngôn ngữ lập trình Python 9 Hình 2. 2 Logo phần mềm Python Python là được coi là một hệ ngôn ngữ lập trình bậc cao nhằm ứng dụng vào các nhu cầu lập trình đa dụng, do Rossum hình thành nên và được giới thiệu với mọi người năm 1991. Nhờ vào hình thức giản đơn, cấu trúc rõ ràng, thích hợp cho những người mới bắt đầu tìm hiểu về lập trình.

Do là ngôn ngữ dễ để tiếp cận nên Python được ứng dụng nhiều trong mọi lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trí tuệ nhân tạo. Python lúc bắt đầu được phát triển để chạy trên Unix.