CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương này trình bày những nội dung cơ sở lý thuyết có liên quan đến đề tài như lý thuyết về ESP32, màn hình HMI DWIN, các chuẩn truyền thông dữ liệu có dây và không dây và các thành phần để xây dựng App. Chương 3: Tính toán và thiết kế Chương này trình bày về nội dung thiết kế về phần cứng, phần mềm và các nội dung liên quan. Chương 4: Thi công mô hình Chương này trình bày việc thi công hệ thống. Chương 5: Kết quả đạt được Chương này trình bày về kết quả thực tế đạt được.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Đưa ra những kết luận về những điều đã đạt được, những hạn chế còn tồn tại của đề tài và đề xuất những hướng phát triển trong tương lai. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI • Đề tài chỉ tập trung hoàn thiện bộ KIT với những tính năng cơ bản của IoT, để người dùng làm quen với những công nghệ này và không tập trung chuyên sâu vào các đối tượng. • Bộ KIT được xây dựng xoay quanh KIT ESP dùng ESP32-WROOM-32E nên không sử dụng được cho các vi điều khiển khác.
• Các cảm biến được sử dụng trong đề tài chưa được kiểm nghiệm về độ chính xác. • Mạng không dây dừng lại ở việc kết nối chỉ 6 thiết bị. • Các thư viện kèm theo bộ KIT chỉ bao gồm các chức năng cố định nếu muốn mở rộng thêm cần nghiên cứu thêm và bổ sung. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.
TỔNG QUAN VỀ IoT 2. Giới thiệu về IoT Internet of Things (IoT) là một công nghệ tiên tiến kết nối các thiết bị thông minh qua Internet, cho phép chúng thu thập, chia sẻ và xử lý dữ liệu một cách tự động. IoT mở rộng khả năng của các thiết bị hàng ngày, từ điện thoại di động, máy tính bảng đến tủ lạnh, máy giặt và hệ thống chiếu sáng. Những thiết bị này có thể giao tiếp và phối hợp với nhau để tạo ra một hệ thống thông minh, tối ưu hóa hoạt động và nâng cao hiệu quả.
Ứng dụng của IoT rất đa dạng và có ảnh hưởng lớn đến nhiều lĩnh vực. Trong nhà thông minh, IoT cho phép kiểm soát thiết bị từ xa, tự động điều chỉnh đèn chiếu sáng, nhiệt độ và an ninh, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm năng lượng. Trong y tế, các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ và cảm biến y tế theo dõi sức khỏe người dùng, cung cấp dữ liệu thời gian thực cho bác sĩ để chẩn đoán và điều trị. Trong nông nghiệp, các cảm biến IoT theo dõi điều kiện môi trường như độ ẩm và nhiệt độ đất, giúp nông dân tối ưu hóa quy trình canh tác và nâng cao năng suất [1].
IoT cũng đang thay đổi cách chúng ta quản lý đô thị. Các thành phố thông minh sử dụng IoT để quản lý giao thông, tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng dịch vụ công cộng. Ví dụ, các hệ thống quản lý giao thông thông minh có thể giảm tắc nghẽn và tai nạn bằng cách điều chỉnh đèn tín hiệu giao thông dựa trên lưu lượng thực tế. Trong lĩnh vực năng lượng, IoT giúp giám sát và quản lý tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà và cơ sở hạ tầng, góp phần giảm chi phí và bảo vệ môi trường.
Tương lai của IoT hứa hẹn mang lại nhiều cơ hội và thách thức. Sự tích hợp của trí tuệ nhân tạo (AI) và phân tích dữ liệu lớn (Big Data) với IoT sẽ tạo ra những hệ thống tự động và thông minh hơn, nâng cao hiệu quả và an toàn. Công nghệ 5G, với tốc độ truyền dữ liệu cao và độ trễ thấp, sẽ thúc đẩy sự phát triển của IoT, mở ra những ứng dụng mới trong nhiều lĩnh vực. Tóm lại, IoT đang cách mạng hóa cuộc sống và công việc của chúng ta, mở ra nhiều cơ hội mới trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và tăng cường hiệu quả công việc.
Với sự phát triển không ngừng, IoT sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT mạng công nghiệp lần thứ tư, dẫn dắt chúng ta vào một kỷ nguyên mới của kết nối và thông minh hóa.1: Internet of things (Nguồn: https://thiensu.vn/internet-of-things-la-gi-dac-tinh-co-ban-cua-iot/) 2. Hoạt động của IoT Internet of Things (IoT) hoạt động dựa trên một quy trình gồm nhiều bước kết nối và xử lý dữ liệu từ các thiết bị thông minh. Quy trình này bao gồm các bước chính sau: Hình 2.2: Hoạt động của các thiết bị IoT (Nguồn:https://ohstem.vn/iot-internet-of-things-la-gi-he-thong-iot-hoat-dong-nhu-the-nao/) Thu thập dữ liệu: Các cảm biến hoặc thiết bị IoT thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh. Các cảm biến này có thể ghi nhận nhiều loại thông tin khác nhau, từ thông số cơ bản như nhiệt độ và độ ẩm đến dữ liệu phức tạp như hình ảnh và video.
Mỗi thiết bị được trang bị cảm biến sẽ liên tục gửi dữ liệu thu thập được đến các trạm cơ sở hoặc trực tiếp lên các dịch vụ đám mây [2]. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Truyền dữ liệu: Dữ liệu sau khi được thu thập sẽ được truyền tới các dịch vụ lưu trữ đám mây qua kết nối Internet. Qua quá trình này, dữ liệu trở nên có thể truy cập từ mọi nơi và bất kỳ thiết bị kết nối nào. Truyền dữ liệu: Dữ liệu sau khi được thu thập sẽ được truyền tới các dịch vụ lưu trữ đám mây qua kết nối Internet.
Qua quá trình này, dữ liệu có thể truy cập từ mọi nơi và bất kỳ thiết bị kết nối nào. Phản hồi và hành động: Kết quả phân tích và xử lý dữ liệu được chuyển đến người dùng cuối thông qua các giao diện người dùng, ứng dụng di động, trang web, hoặc email. Dựa trên thông tin này, người dùng có thể đưa ra các quyết định hoặc điều chỉnh cần thiết. Đồng thời, hệ thống IoT cũng có thể tự động thực hiện các hành động phản ứng dựa trên quyết định được đưa ra hoặc thông tin phân tích từ dữ liệu.
Quá trình này liên tục lặp lại để duy trì và cải thiện hiệu suất của hệ thống IoT theo thời gian. Ứng dụng của IoT Internet of Things (IoT) đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày, mang lại sự kết nối và tự động hóa cho mọi ngóc ngách của cuộc sống và công nghiệp. Tích hợp các thiết bị, cảm biến và máy móc qua kết nối Internet, IoT không chỉ mở ra một thế giới mới của tiện ích và hiệu quả, mà còn tạo điều kiện cho sự đổi mới và tiến bộ. • Công nghiệp: IoT đã thay đổi cách các nhà máy và nhà sản xuất quản lý quy trình sản xuất và chuỗi cung ứng.
Việc sử dụng cảm biến và hệ thống giám sát thời gian thực giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và tăng hiệu suất sản xuất. • Y tế: IoT mang lại các ứng dụng đột phá trong việc giám sát sức khỏe và cung cấp dịch vụ y tế từ xa. Các thiết bị y tế kết nối theo dõi sức khỏe cá nhân và gửi dữ liệu đến các nhà cung cấp dịch vụ y tế, giúp theo dõi bệnh trạng và điều trị theo dõi cá nhân hóa. • Nông nghiệp: IoT đã thúc đẩy sự hiệu quả và bền vững trong quản lý nước và phân bón.
Các hệ thống cảm biến IoT giúp nông dân đưa ra các quyết định thông minh về việc tưới tiêu và sử dụng phân bón, từ đó nâng cao sản lượng và giảm thiểu lãng phí.+ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Giao thông và vận tải: IoT được sử dụng để cải thiện quản lý giao thông và an toàn giao thông. Hệ thống IoT giám sát lưu lượng xe cộ, tình trạng đường và điều chỉnh đèn giao thông tự động để giảm tắc đường và tai nạn giao thông. Kết luận lại, IoT không chỉ là một công nghệ mới mẻ mà còn là một yếu tố quyết định trong sự phát triển của xã hội và kinh tế. Với tiềm năng lớn và sức mạnh kết nối, IoT hứa hẹn sẽ tiếp tục thúc đẩy sự tiến bộ và nâng cao chất lượng cuộc sống của chúng ta trong tương lai.
TỔNG QUAN VỀ ESP32 2. Giới thiệu Trong thời đại hiện nay, Internet of Things (IoT) đã nổi lên như một trong những lĩnh vực công nghệ phát triển nhanh chóng nhất, thúc đẩy sự kết nối giữa hàng tỷ thiết bị và hệ thống qua internet. Sức mạnh của IoT nằm ở khả năng tạo ra một mạng lưới thông minh, linh hoạt và tự động, giúp tối ưu hóa quản lý và sử dụng tài nguyên, nâng cao hiệu suất và giảm chi phí trong nhiều lĩnh vực. ESP32, với tích hợp Wi-Fi, Bluetooth và nhiều thiết bị ngoại vi, nhanh chóng trở thành công cụ quan trọng trong phát triển các ứng dụng IoT.
ESP32 cung cấp một nền tảng linh hoạt và mạnh mẽ để xây dựng các hệ thống IoT từ đơn giản đến phức tạp. Từ nhà thông minh, tự động hóa công nghiệp, chăm sóc sức khỏe đến quản lý năng lượng, ESP32 đang chứng tỏ vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tiến bộ và đổi mới. Trong đồ án này, ESP32 được sử dụng dưới dạng KIT với mô đun vi điều khiển chính là ESP32-WROOM- 32E [3].3: KIT ESP32 type C CP2102 (Nguồn: https://nshopvn.com/product/kit-rf-thu-phat-wifi-bluetooth-esp32/) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Thông số kỹ thuật • CPU và Bộ Nhớ Tích Hợp - Vi xử lý: ESP32-D0WD-V3 hoặc ESP32-D0WDR2-V3, lõi kép Xtensa 32-bit LX6, tốc độ lên đến 240 MHz - Bộ nhớ: 448 KB ROM, 520 KB SRAM, 16 KB SRAM trong RTC - ESP32-D0WDR2-V3: Cung cấp thêm 2 MB PSRAM • WiFi - Chuẩn: 802.11n lên đến 150 Mbps - Hỗ trợ tập hợp A-MPDU và A-MSDU - Hỗ trợ khoảng bảo vệ 0.4 µs - Dải tần số trung tâm của kênh hoạt động: 2412 ~ 2484 MHz • Bluetooth - Chuẩn: Bluetooth V4.2 BR/EDR và Bluetooth LE - Bộ phát: Class-1, class-2 và class-3 - Hỗ trợ AFH - Bộ mã hóa CVSD và SBC • Ngoại Vi - Hỗ trợ: Thẻ SD, UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, Motor PWM, I2S, IR, bộ đếm xung, GPIO, cảm biến chạm điện dung, ADC, DAC, TWAI® (tương thích với ISO 11898-1, tức là CAN Specification 2.0) • Điều Kiện Hoạt Động - Điện áp hoạt động/Nguồn cung cấp: 3.6 V - Nhiệt độ môi trường hoạt động: - Phiên bản 85°C: -40 ~ 85 °C - Phiên bản 105°C: -40 ~ 105 °C (Chỉ hỗ trợ cho module tích hợp flash 4/8 MB) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4: Mặt trước và mặt sau ESP32-WROOM-32E (Nguồn: https://www.