Chương 1: Tổng quan • Trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu và lý do thực hiện đề tài. • Xác định mục tiêu, phạm vi và phương pháp tiếp cận của nghiên cứu, tổng quan mục lục của đề tài. 3 Chương 2: Cơ sở lý thuyết • Cung cấp kiến thức nền tảng liên quan đến đề tài. • Giới thiệu về phần cứng, thiết bị và linh kiện được sử dụng, mô tả chức năng và thông số kỹ thuật.
Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống quản lý khách sạn • Trình bày kiến trúc tổng thể và sơ đồ khối của hệ thống, giải thích nguyên lý hoạt động của các thành phần. • Tính toán và lựa chọn thông số kỹ thuật phù hợp cho các linh kiện. • Mô tả chi tiết về thiết kế sơ đồ nguyên lý và quy trình xây dựng hệ thống. • Thiết kế giao diện website để giao tiếp với người dùng.
• Trình bày mã nguồn lập trình điều khiển hệ thống. Chương 4: Kết quả - nhận xét - đánh giá • Báo cáo kết quả thực nghiệm, ghi nhận hiệu năng hoạt động của hệ thống. • Đưa ra nhận xét và đánh giá ưu cũng như nhược điểm của hệ thống. • Cung cấp hình ảnh và video minh họa về sản phẩm hoàn thiện.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển • Tóm tắt những kết luận chính từ kết quả đạt được của đề tài. • Đề xuất các hướng mở rộng và phát triển tiếp theo cho đề tài trong tương lai. 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ IOT 2.1 Khái niệm và cách thức hoạt động của IoT Hình 2.1: Hình ảnh minh họa về IoT(nguồn internet) Thuật ngữ "IoT" lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1999 tại Procter và Gam- ble (P&G) bởi Kevin Ashton, một chuyên gia về đổi mới kỹ thuật số người Anh. Thuật ngữ này mô tả một hệ thống trong đó các đối tượng vật lý có thể kết nối với internet thông qua các cảm biến.
Nó cũng minh họa cho khả năng mạnh mẽ của việc sử dụng sóng vô tuyến để tự động theo dõi và nhận dạng các đối tượng. Khái niệm: IoT là một thuật ngữ ngày càng phổ biến trong thời đại công nghệ số hiện nay. Tuy nhiên, cho đến thời điểm này vẫn chưa có định nghĩa thống nhất cho thuật ngữ này. Các nhà chuyên môn, nhà nghiên cứu và đội ngũ sáng tạo đã đưa ra nhiều cách hiểu khác nhau về IoT.
Điểm chung trong các định nghĩa là ý tưởng rằng, nếu như giai đoạn đầu của internet tập trung vào việc tạo ra dữ liệu bởi con người, thì giai đoạn tiếp theo sẽ chủ yếu tạo ra dữ liệu bởi các vật dụng và đối tượng xung quanh [5]. IoT là thuật ngữ được định nghĩa như là một hệ thống liên kết, kết nối các thiết bị và hệ thống, cho phép các thiết bị này liên lạc với nhau và trao đổi dữ liệu 5 qua internet hay đám mây. Với sự ra đời của các vi mạch điện tử giá rẻ và công nghệ kết nối không dây rộng rãi, hiện nay đã có hàng tỷ vật dụng kết nối internet trên toàn cầu. Điều này mở ra khả năng cho các vật dụng hàng ngày như bàn chải đánh răng, máy hút bụi, ô tô, máy móc thiết bị được trang bị những cảm biến theo dõi sự biến đổi của môi trường xung quanh và vận hành một cách thông minh, phản hồi với người dùng.
Cách thức hoạt động của IoT: Hệ sinh thái Internet of Things bao gồm một mạng lưới các vật dụng và thiết bị có khả năng liên lạc với internet. Những thiết bị này được tích hợp bởi các cảm biến và các công cụ truyền thông để thực hiện chức năng thu thập, truyền tải và xử lý dữ liệu từ môi trường xung quanh. Những thiết bị thông minh IoT trao đổi dữ liệu cùng các kết nối đến các máy chủ trung gian hoặc các thiết bị biên khác, sau đó dữ liệu được xử lý và truyền đến hệ thống điều hành hoặc các đơn vị phân tích để đưa ra thông tin hữu ích. Trong một số tình huống, các vật dụng này trực tiếp liên lạc với nhau để phối hợp vận hành và đưa ra thông tin đầu vào.
Tất cả các hoạt động này được tự động hóa mà không cần sự can thiệp của con người, mặc dù người dùng có thể theo dõi và điều khiển thông qua các ứng dụng được thiết lập. Các thiết bị cũng có khả năng liên lạc và chia sẻ dữ liệu với máy chủ để kiểm tra dữ liệu và đưa ra phản hồi cho người dùng. Ngoài ra, IoT còn kết hợp với trí tuệ nhân tạo để thực hiện các tác vụ tự động dựa trên dữ liệu ở mức độ cao hơn.2 Kiến trúc của IoT Kiến trúc của IoT không được thống nhất bởi vì khái niệm liên quan đến vấn đề này quá rộng lớn. Khả năng quan sát và cung cấp thông tin cho việc ra quyết định sẽ là một phần kiến trúc cơ bản của internet trong tương lai.
Kiến trúc ba và năm lớp: Kiến trúc cơ bản và được chấp nhận rộng rãi là kiến trúc ba lớp. Ba lớp này cụ thể là lớp nhận thức (perception layer), lớp mạng (network layer) và lớp ứng dụng (application layer). Kiến trúc ba và năm lớp của IoT được giới thiệu trong Hình 2.2: Hình ảnh kiến trúc 3 lớp (A) và kiến trúc 5 lớp (B)(nguồn internet) Lớp nhận thức: Đây là lớp chứa các thiết bị cảm biến với chức năng thu thập thông tin về các thông số môi trường như chuyển động, vị trí, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng từ thế giới vật lý xung quanh. Lớp mạng: Lớp này đảm nhiệm việc truyền tải dữ liệu cảm biến từ lớp thu thập lên hệ thống xử lý trung tâm và ngược lại thông qua các phương thức kết nối mạng như WiFi, 3G/4G, LAN, Bluetooth, RFID.
Lớp ứng dụng: Đây là lớp cung cấp các dịch vụ tiện ích cho người dùng cuối dựa trên dữ liệu đã được xử lý. Nó bao gồm các ứng dụng đa dạng mà IoT có thể triển khai như nhà thông minh, thành phố thông minh, chăm sóc sức khỏe,. Kiến trúc năm lớp bao gồm lớp nhận thức, lớp vận chuyển (transport layer), lớp xử lý (processing layer), lớp ứng dụng và lớp kinh doanh (business layer). Vai trò của các lớp nhận thức và ứng dụng thì giống với kiến trúc ba lớp.
Lớp vận chuyển (transport layer): Là lớp sẽ đảm nhận việc chuyển dữ liệu cảm biến từ lớp nhận thức sang lớp xử lý và ngược lại thông qua các mạng như mạng không dây, 3G, LAN, Bluetooth và RFID. Lớp xử lý (processing layer): Nhiệm vụ lưu trữ, phân tích và xử lý khối lượng dữ liệu lớn từ lớp truyền dữ liệu bằng công nghệ cơ sở dữ liệu, điện toán đám mây, xử lý dữ liệu lớn. Lớp kinh doanh (business layer): Quản lý toàn bộ hệ thống IoT, các ứng dụng, mô hình kinh doanh và đảm bảo quyền riêng tư người dùng.3 Ứng dụng IoT vào cuộc sống Sự tiến bộ của kỹ thuật IoT đã mang lại nhiều lợi ích thực tiễn và ứng dụng thông minh cho đời sống của người sử dụng. Việc kết hợp các thiết bị kết nối mạng vào khắp mọi lĩnh vực đã giúp nâng cao hiệu quả và đem lại tiện ích cho các hoạt động hàng ngày như: Giám sát sức khỏe cá nhân: Các thiết bị đeo thông minh như vòng tay và đồng hồ giúp người sử dụng theo dõi và kiểm soát các chỉ số sức khỏe của bản thân.
Ngôi nhà thông minh: Ứng dụng IoT trong các thiết bị nhà ở không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn tạo ra môi trường sống an toàn, tiện nghi với khả năng tự động điều khiển nhiệt độ, ánh sáng và các tính năng bảo mật. Nông nghiệp thông minh: Áp dụng IoT vào nông nghiệp giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và kiểm soát nguồn lực hiệu quả hơn như hệ thống tưới tiêu tự động, giám sát và dự báo thời tiết. Chăm sóc sức khỏe: Các thiết bị y tế kết nối IoT đang thúc đẩy sự phát triển của y tế thông minh, từ giám sát sức khỏe tại nhà đến quản lý dữ liệu bệnh nhân từ xa, giúp nâng cao chất lượng phục vụ và giảm thiểu chi phí cho hệ thống y tế. Kỹ thuật IoT không chỉ đem lại lợi ích vượt trội cho cuộc sống cá nhân mà còn thúc đẩy sự tiến bộ toàn diện trong nhiều lĩnh vực quan trọng như sản xuất, giao thông vận tải, và bảo vệ môi trường sống thông minh và bền vững hơn cho tương lai.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Raspberry Pi 4B Hình 2.3: Hình ảnh Raspberry Pi 4 model B(nguồn internet) Raspberry Pi là một thiết bị đáng chú ý trong ngành máy tính nhỏ gọn, có kích thước chỉ bằng một thẻ rút tiền ngân hàng.
Ban đầu, dự án này được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ giáo dục bằng cách cung cấp một giải pháp máy tính giá rẻ và có khả năng lập trình cho sinh viên. Raspberry Pi Foundation, tổ chức đứng sau việc phát triển dự án, đã nhận được nhiều sự quan tâm và ủng hộ từ cộng đồng người dùng sau khi sản phẩm giới thiệu vào năm 2012. Một trong những đặc trưng của Raspberry Pi là việc sử dụng bộ vi xử lý SoC Broadcom BCM2835, một con chip di động mạnh mẽ thường thấy trong điện thoại thông minh. Chip này kết hợp CPU, GPU, bộ xử lý âm thanh/video và nhiều chức năng khác, đồng thời tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
Raspberry Pi được chế tạo bởi 3 nhà máy OEM chính: Sony, Qsida và Egoman, và sản phẩm được cung cấp thông qua các kênh Element14, RS Components và Egoman. Ngoài ra, Raspberry Pi còn được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xử lý hình ảnh, IoT và Robotics, cho thấy tính linh hoạt và tiềm năng sáng tạo của nó. Thông tin kỹ thuật Raspberry Pi 4 model B: Raspberry Pi 4 Model B, phiên bản mới nhất trong dòng máy tính nhỏ gọn Raspberry, mang lại nhiều cải tiến đáng chú ý. Với con chip 4 nhân 64-bit chạy ở tốc độ 1.5GHz, Pi 4B có khả năng xử lý mạnh mẽ hơn, đáp ứng được các tác 9 vụ phức tạp.
Sự hỗ trợ kết nối WiFi kép 2.4GHz và 5GHz cùng Bluetooth 5.0 cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng. Cổng Ethernet với tốc độ 300Mbps giúp cải thiện khả năng kết nối mạng, trong khi khả năng truyền nguồn qua cổng Ethernet (PoE) khi sử dụng kèm PoE HAT làm giảm sự phức tạp trong việc cấp nguồn và triển khai các ứng dụng công nghiệp và thương mại.