Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Các Thiết Bị Trong Lớp Học Thông Minh Ứng Dụng Nhận Dạng Tiếng Nói

• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Các Thiết Bị Trong Lớp Học Thông Minh Ứng Dụng Nhận Dạng Tiếng Nói
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Lý do lựa chọn đề tài
• 1.3. Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu và ứng dụng của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về hệ thống lớp học thông minh
• 2.2. Mô hình IoT và các ứng dụng
• 2.3. Mô hình lớp học thông minh - ứng dụng IoT
• 2.4. Tổng quan về mô hình nhận dạng tiếng nói
• 2.4.1. Lựa chọn mô hình nhận dạng tiếng nói
• 2.4.2. Tổng quan về mô hình Transformer
• 2.4.3. Tổng quan về mô hình Whisper
• 2.5. Tổng quan về ứng dụng Android trên điện thoại
• 2.5.1. Lựa chọn công cụ xây dựng ứng dụng điều khiển trên điện thoại
• 2.5.2. Tổng quan về Android Studio
• 2.6. Tổng quan về Firebase
• 2.6.1. Giới thiệu về Firebase
• 2.6.2. Các nhóm sản phẩm/dịch vụ của Firebase
• 2.6.3. Cách thức hoạt động của Firebase
• 2.6.4. Ưu điểm và hạn chế của Firebase
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG
• 3.1. Khối MCU và truyền thông
• 3.2. Khối cảm biến
• 3.2.1. Cảm biến ánh sáng
• 3.2.2. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí
• 3.3. Khối cơ cấu chấp hành
• 3.3.1. Cửa sổ, cửa ra-vào
• 3.3.2. Quạt, rèm cửa
• 3.3.3. Hệ thống đèn và điều hòa
• 3.4. Mạch điều khiển
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG
• 4.1. Triển khai Firebase Realtime Database
• 4.2. Lập trình hệ thống lớp học thông minh
• 4.3. Fine Tuning mô hình nhận dạng tiếng nói
• 4.3.1. Thiết lập môi trường và các thư viện cần thiết
• 4.3.2. Tải dữ liệu Training và Validation
• 4.3.3. Tiến hành Feature Extraction và Tokenizer
• 4.3.4. Định nghĩa Metric đánh giá mô hình
• 4.3.5. Cấu hình tham số huấn luyện
• 4.3.6. Huấn luyện mô hình
• 4.4. Triển khai mô hình tiếng nói
• 4.5. Thiết kế ứng dụng Android trên điện thoại
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Đánh giá của mô hình nhận dạng tiếng nói
• 5.1.1. Mục đích của đánh giá
• 5.1.2. Cách thực hiện đánh giá
• 5.1.3. Kết quả và nhận xét
• 5.2. Đánh giá mô hình điều khiển các thiết bị trong lớp học thông minh
• 5.2.1. Mục đích của đánh giá
• 5.2.2. Cách thức đánh giá
• 5.2.3. Kết quả đánh giá và nhận xét
• 5.3. Kết quả đạt được
• 5.4. Những hạn chế còn tồn tại và hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về đồ án thiết kế hệ thống điều khiển lớp học thông minh

Đồ án này tập trung vào việc thiết kế một hệ thống điều khiển các thiết bị trong lớp học thông minh, ứng dụng công nghệ nhận dạng tiếng nói. Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao trải nghiệm học tập mà còn tối ưu hóa việc quản lý và điều khiển các thiết bị điện trong lớp học. Việc áp dụng công nghệ IoT và AI trong giáo dục đang trở thành xu hướng tất yếu, mang lại nhiều lợi ích cho cả giáo viên và học sinh.

1.1. Lý do lựa chọn đề tài thiết kế hệ thống thông minh

Việc áp dụng công nghệ vào giáo dục giúp tạo ra môi trường học tập hiện đại. Hệ thống điều khiển bằng giọng nói giúp giáo viên dễ dàng quản lý thiết bị mà không cần phải thao tác trực tiếp, từ đó tăng cường sự tập trung của học sinh.

1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đồ án

Mục tiêu chính của đồ án là xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh có khả năng nhận diện và thực hiện các lệnh điều khiển bằng giọng nói cho các thiết bị trong lớp học. Phạm vi nghiên cứu bao gồm công nghệ nhận diện giọng nói và thiết kế hệ thống giám sát.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế hệ thống điều khiển thông minh

Mặc dù công nghệ nhận dạng tiếng nói đã phát triển mạnh mẽ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc áp dụng vào lớp học thông minh. Các vấn đề như độ chính xác của hệ thống, khả năng xử lý tiếng ồn và sự đa dạng trong giọng nói của người dùng cần được giải quyết.

2.1. Độ chính xác của hệ thống nhận dạng tiếng nói

Độ chính xác của hệ thống nhận dạng tiếng nói phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng mic, môi trường xung quanh và ngữ điệu của người nói. Cần có các giải pháp để cải thiện độ chính xác trong môi trường lớp học.

2.2. Khả năng xử lý tiếng ồn trong lớp học

Lớp học thường có nhiều tiếng ồn từ học sinh và thiết bị khác. Việc phát triển các thuật toán xử lý tiếng ồn là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển lớp học thông minh

Để thiết kế hệ thống điều khiển lớp học thông minh, cần áp dụng các phương pháp hiện đại như mô hình IoT, AI và các công nghệ truyền thông. Việc lựa chọn linh kiện phần cứng và phần mềm cũng đóng vai trò quan trọng trong sự thành công của dự án.

3.1. Lựa chọn linh kiện phần cứng cho hệ thống

Việc lựa chọn linh kiện như cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị truyền thông là rất quan trọng. Các linh kiện này cần đảm bảo tính tương thích và hiệu suất cao trong môi trường lớp học.

3.2. Phát triển phần mềm điều khiển trên điện thoại

Phần mềm điều khiển cần được phát triển trên nền tảng Android, sử dụng Firebase để quản lý dữ liệu và kết nối với các thiết bị. Điều này giúp người dùng dễ dàng giám sát và điều khiển thiết bị từ xa.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển thông minh trong giáo dục

Hệ thống điều khiển lớp học thông minh không chỉ mang lại tiện ích cho giáo viên mà còn tạo ra môi trường học tập tương tác cho học sinh. Việc áp dụng công nghệ này có thể cải thiện hiệu quả giảng dạy và học tập.

4.1. Tăng cường sự tương tác trong lớp học

Hệ thống cho phép học sinh tham gia vào việc điều khiển thiết bị, từ đó tăng cường sự hứng thú và tương tác trong quá trình học tập. Điều này giúp học sinh cảm thấy mình có vai trò quan trọng trong lớp học.

4.2. Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng

Hệ thống giám sát trạng thái các thiết bị giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giảm thiểu lãng phí điện năng khi các thiết bị không cần thiết vẫn hoạt động.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của hệ thống

Hệ thống điều khiển lớp học thông minh ứng dụng nhận dạng tiếng nói có tiềm năng lớn trong việc nâng cao chất lượng giáo dục. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong tương lai.

5.1. Đánh giá kết quả hoạt động của hệ thống

Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định với độ chính xác cao. Tuy nhiên, cần tiếp tục cải tiến để đáp ứng tốt hơn nhu cầu thực tế trong lớp học.

5.2. Hướng phát triển và cải tiến trong tương lai

Hệ thống có thể được mở rộng để tích hợp thêm nhiều tính năng mới, như hỗ trợ học sinh khuyết tật và cải thiện khả năng nhận diện tiếng nói trong môi trường ồn ào.