Chương 1: GIỚI THIỆU: Giới thiệu chung về đề tài, mục tiêu nghiên cứu, giới hạn đề tài, phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Chương này trình bày tất cả các cơ sở lý thuyết được sử dụng trong hệ thống. Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ: Chương này sẽ đưa ra mô hình chung của toàn hệ thống, các khối của hệ thống, thiết kế từng khối và lựa chọn linh kiện phù hợp với từng khối. Quá trình thiết kế một ứng dụng cũng sẽ được trình bày ở chương này.
Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG: Chương này trình bày các giải thuật để lập trình cho hệ thống và quá trình thi công phần cứng mô hình của hệ thống. Chương 5: KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ: Chương này sẽ trình bày kết quả thực hiện được đồng thời đưa ra những nhận xét và đánh giá. Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Trong chương này nhóm sẽ trình bày các kết luận về quá trình nghiên cứu và thi công hệ thống, sau đó đưa ra những khả năng phát triển cho hệ thống này. 3 Luan van CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
TỔNG QUAN VỀ INTERNET OF THINGS 2. Giới thiệu Ngày nay, nhu cầu phát triển các ứng dụng liên quan đến Internet ngày càng cao. Và IoT (Internet of things) là một công nghệ quan trọng bởi chúng ta có thể tạo ra nhiều ứng dụng đa dạng phục vụ đa số mọi lĩnh vực trong đời sống từ nó. Về cơ bản, IoT là một hệ thống mạng lưới mà trong đó tất cả các thiết bị, đối tượng được kết nối Internet thông qua thiết bị mạng (network devices) hoặc các bộ định tuyến (routers).
IoT cho phép các đối tượng được điều khiển từ xa dựa trên hệ thống mạng hiện tại. Công nghệ tiên tiến này giúp giảm công sức vận hành của con người bằng cách tự động hóa việc điều khiển các thiết bị. Ứng dụng của IoT Để kể đến những ứng dụng của IoT thì rất nhiều bởi đây không phải là đề tài mới lạ, nhưng chắc hẳn sẽ là tâm điểm của những thứ thông minh xung quanh ta chẳng hạn như được ứng dụng vào các lĩnh vực y tế, giao thông, cao ốc, thành phố.1: Ứng dụng của IoT Nhà thông minh (Smart Home) là một trong những ứng dụng được quan tâm nhiều nhất trong những năm gần đây. Một ngôi nhà thông minh hoàn toàn có thể được giám sát và điều khiển tự động như có thể bật tắt đèn bằng một ứng dụng trên điện thoại, nếu lỡ quên tắt tivi khi ra khỏi nhà bạn hoàn toàn có thể tắt nó ở một nơi có kết nối Internet, hoặc điều hòa sẽ tự động điều chỉnh tăng hay giảm khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi.
4 Luan van Hình 2.2: Ứng dụng nhà thông minh Giao thông vận tải là điều đầu tiên khi nghĩ đến tác động của IoT đối với giao thông vận tải cho sự an toàn. Các sự cố tai nạn xảy ra khi tham gia giao thông luôn là vấn đề muôn thuở trong cuộc sống hàng ngày vì thế để giảm được các sự cố như vậy thì việc sử dụng cảm biến, các phương tiện như ô tô, xe buýt được cảnh báo nguy cơ tiềm ẩn trên đường, hoặc thậm chí là tình trạng ùn tắt giao thông ở một số tuyến đường rất cần thiết. Bên cạnh đó, dịch vụ vận chuyển hàng hóa, mức tiêu thụ nhiên liệu của phương tiện giao hàng cũng như giám sát được tốc độ tài xế giao hàng cũng đem lại lợi ích về mặt kinh tế và về sự hài lòng của khách hàng.3: Ứng dụng IoT trong giao thông vận tải Y tế là một lĩnh vực rất quan trọng việc quản lý tình hình sức khỏe của chúng ta. Một thiết bị có thể cảnh báo tình trạng và theo dõi sức khỏe là một trong những ứng dụng trong lĩnh vực y tế từ việc thu thập được các thông số về nhịp tim, huyết áp,…sau đó sẽ đc phân tích và chuẩn đoán để đưa ra tình trạng sức khỏe hiện tại và có thể dự đoán được các nguy cơ mắc bệnh từ đó sẽ có biện pháp phòng ngừa kịp thời.
5 Luan van Hình 2.4: Ứng dụng IoT trong y tế Nông nghiệp (Smart Farming) cũng là một trong những ứng dụng điển hình của công nghệ IoT được áp dụng trong lĩnh vực nông nghiệp với kiểu mô hình nhà kín. Bên trong hệ thống này cây trồng hoàn toàn cách ly với điều kiện thời tiết bên ngoài, việc điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng đều tự động hóa. Đồng thời theo dõi được tình trạng phát triển của cây trồng, xác định thời gian thu hoạch, giảm thiểu tối đa công suất người lao động.5: IoT trong nông nghiệp 2. CÔNG NGHỆ WIFI 2.
Giới thiệu Wifi là một mạng thay thế cho mạng có dây thông thường, thường được sử dụng để kết nối các thiết bị ở chế độ không dây bằng việc sử dụng công nghệ sóng vô tuyến. Dữ liệu được truyền qua sóng vô tuyến cho phép các thiết bị truyền nhận dữ liệu ở tốc độ cao trong phạm vi của mạng Wifi. Kết nối các máy tính với nhau, với Internet và với mạng có dây. Wifi (Wireless Fidelity) là thuật ngữ dùng chung để chỉ tiêu chuẩn IEEE802.11 cho mạng cục bộ không dây (Wireless Local Networks) hoặc WLANs.
Đặc biệt về tính bảo mật, có hai tiêu chuẩn phổ biến là 6 Luan van Wireless Equivalent Privacy (WEP) và Wifi Protected Access (WPA). Công nghệ truyền nhận dữ liệu Bảng 2.1: Các công nghệ truyền nhận dữ liệu Wifi [5] Đặc điểm IEEE 802.11n Băng tần kép Tần số 2.4 GHz / 5 GHz Băng 20 MHz / 22 MHz 20 MHz 20 MHz thông 40 MHz 11Mbps (lý 54Mbps (lý thuyết) ; thuyết); Tốc độ 54Mbps 300Mbps 4 – 6Mbps 15 – 20Mbps (thực tế) (thực tế) Ảnh hưởng của các thiết Không tương Kết hợp khả Kết hợp khả Khả năng bị Bluetooth thích với năng của hai năng của hai tương và điện thoại chuẩn tiêu chuẩn a tiêu chuẩn a thích di động làm 802.11b và b và g giảm tốc độ truyền. Thành phần của mạng Wifi Access Point (AP) là bộ thu phát không dây LAN (Local – Area Network), hoặc là trạm cơ sở có thể kết nối đồng thời một hoặc nhiều thiết bị không dây với Internet. Wifi Card cho phép chấp nhận tín hiệu không dây và thông tin chuyển tiếp.
Safeguards với khả năng bảo vệ là tường lửa và phần mềm chống virus giúp giữ an toàn thông tin cho người dùng. Cấu trúc liên kết Peer to peer là cấu trúc liên kết ngang hàng, không bắt buộc AP, các thiết bị bên trong có thể giao tiếp trực tiếp với nhau. Phù hợp để thiết lập mạng không dây 7 Luan van một cách nhanh chóng và dễ dàng.6: Cấu trúc liên kết ngang hàng Infrastructure Mode là cấu trúc liên kết dựa trên AP, liên lạc với nhau qua địa điểm truy cập (Access Point). Bất kỳ thông tin truy cập nào đều phải thông qua AP.
Nếu một trạm di động như máy tính hoặc điện thoại muốn giao tiếp với một trạm di động khác đầu tiên cần phải gửi thông tin đến AP, sau đó AP sẽ gửi ngược lại trạm di động đó.7: Cấu trúc liên kết dựa trên AP 2. Giao tiếp trong Wifi Trao đổi dữ liệu trong Wifi được chia làm 3 giai đoạn: Hình 2.8: Cách thức giao tiếp trong mạng Wifi 8 Luan van Giai đoạn 1 Dữ liệu được chuẩn bị để truyền, nó được mã hóa thay đổi thành tín hiệu số. Tại đây tần số truyền dữ liệu cũng được lựa chọn tùy thuộc vào kỹ thuật sử dụng để gửi tín hiệu không dây. Giai đoạn 2 Dữ liệu được truyền thông qua sóng vô tuyến.
Giai đoạn 3 Dữ liệu được nhận sau đó tiến hành giải mã tín hiệu số, xác nhận và cuối cùng là sử dụng. GIỚI THIỆU CƠ SỞ DỮ LIỆU GOOGLE FIREBASE 2. Firebase là gì Firebase là một nền tảng phát triển ứng dụng dành cho mobile và web, nó được xây dựng như một nền tảng realtime database, một dạng cơ sở dữ liệu đám mây được đồng bộ trên mọi thiết bị trong thời gian thực. Cung cấp các thư viện khách hàng cho phép tích hợp với các ứng dụng Android, iOS, JavaScript, Java, Objective-C, Node.
Tất cả dữ liệu được lưu trên Firebase đều dưới dạng JSON, điều này khác hoàn toàn với các cơ sở dữ liệu quen thuộc như MySQL hay SQL Server. Chính vì sự khác biệt này cho nên trước khi bắt đầu xây dựng ứng dụng, chúng ta cần phải thiết kế cấu trúc JSON của mình sao cho việc thao tác dễ dàng nhất.9: Biểu tượng Firebase 2. Đặc điểm và tính năng Realtime Database Dữ liệu database được lưu dưới dạng JSON và đồng bộ database tới tất cả các client theo thời gian thực. Cụ thể là chúng ta có thể xây dựng được client đa nền tảng (cross – platform client) và tất cả các client này sẽ cùng sử dụng chung một database đến từ Firebase và có thể tự động cập nhật mỗi khi dữ liệu trong database được thêm mới hoặc sửa đổi.
Ngoài ra Firebase sử dụng NoSQL, giúp cho database của mình sẽ không bị bó buộc trong các bảng và các trường mà chúng 9 Luan van ta có thể tùy ý xây dựng database theo cấu trúc của riêng. Cho phép phân quyền một cách đơn giản bằng cú pháp tương tự như javascript. Khi muốn phát triển ứng dụng, chúng ta không cần lo lắng về việc nâng cấp máy chủ. Firebase sẽ xử lý việc tự động.
Các máy chủ của Firebase quản lý hàng triệu kết nối đồng thời và hàng tỉ lượt truy vấn mỗi tháng. Các tính năng bảo mật Firebase hoạt động dựa trên nền tảng cloud và thực hiện kết nối thông qua giao thức bảo mật SSL, chính vì vậy chúng ta sẽ bớt lo lắng rất nhiều về việc bảo mật của dữ liệu cũng như đường truyền giữa client và server. Không chỉ có vậy, việc cho phép phân quyền người dùng database bằng cú pháp javascipt cũng nâng cao hơn nhiều độ bảo mật cho ứng dụng, bởi chỉ những user mà được cho phép mới có thể có quyền chỉnh sửa cơ sở dữ liệu. Làm việc offline Ứng dụng Firebase sẽ duy trì tương tác bất chấp một số các vấn đề về Internet xảy ra.
Trước khi bất kỳ dữ liệu được ghi đến server thì tất cả dữ liệu lập tức sẽ được viết vào một cơ sử dữ liệu Firebase ở local. Ngay khi có thể kết nối lại, client đó sẽ nhận bất kỳ thay đổi mà nó thiếu và đồng bộ hoá nó với trạng thái hiện tại server. Xác thực người dùng Với Firebase, chúng ta có thể dễ dàng xác thực người dùng từ ứng dụng trên Android, iOS và JavaScript SDKs chỉ với một vài đoạn mã.