I. Tổng quan về hệ thống quan trắc môi trường
Hệ thống quan trắc môi trường là một phần không thể thiếu trong Smart City, giúp theo dõi và quản lý chất lượng môi trường một cách hiệu quả. Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào việc thiết kế một hệ thống tích hợp các cảm biến môi trường để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, CO2, và PM2.5. Các dữ liệu này được truyền lên server thông qua công nghệ 4G và giao thức MQTT, sau đó được lưu trữ và hiển thị trên một giao diện web. Hệ thống này không chỉ cung cấp thông tin thời gian thực mà còn hỗ trợ đưa ra các cảnh báo và giải pháp cải thiện môi trường.
1.1. Vai trò của hệ thống quan trắc môi trường
Hệ thống quan trắc môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và quản lý chất lượng môi trường tại các Smart City. Nó giúp thu thập dữ liệu liên tục và đáng tin cậy, từ đó hỗ trợ các nhà quản lý đưa ra quyết định thông minh. Đồ án này nhấn mạnh việc sử dụng các cảm biến môi trường để đo lường các thông số ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, như nhiệt độ, độ ẩm, và nồng độ khí độc. Các dữ liệu này được truyền lên server thông qua công nghệ IoT, tạo nên một hệ thống giám sát môi trường hiệu quả và linh hoạt.
1.2. Công nghệ IoT trong quan trắc môi trường
Công nghệ IoT là nền tảng chính trong việc xây dựng hệ thống quan trắc môi trường cho Smart City. Các cảm biến môi trường được kết nối với nhau thông qua mạng 4G, cho phép truyền dữ liệu liên tục và nhanh chóng. Giao thức MQTT được sử dụng để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong việc truyền tải dữ liệu. Đồ án cũng tích hợp cơ sở dữ liệu để lưu trữ thông tin và thiết kế giao diện web để hiển thị dữ liệu một cách trực quan. Điều này giúp người dùng dễ dàng theo dõi và đánh giá chất lượng môi trường.
II. Thiết kế và triển khai hệ thống
Đồ án tập trung vào việc thiết kế và triển khai một hệ thống quan trắc môi trường hiệu quả, sử dụng các cảm biến môi trường và công nghệ IoT. Các node cảm biến được thiết kế để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, CO2, và PM2.5, sau đó truyền dữ liệu lên server thông qua mạng 4G và giao thức MQTT. Hệ thống cũng bao gồm một cơ sở dữ liệu để lưu trữ thông tin và một giao diện web để hiển thị dữ liệu. Đồ án đánh giá tính ổn định, độ tin cậy và khả năng mở rộng của hệ thống, đồng thời đề xuất các hướng phát triển trong tương lai.
2.1. Thiết kế node cảm biến
Node cảm biến là thành phần cốt lõi của hệ thống quan trắc môi trường. Đồ án sử dụng các cảm biến môi trường như DHT11, MQ135, và ZH03B để đo lường các thông số nhiệt độ, độ ẩm, CO2, và PM2.5. Các cảm biến này được kết nối với vi điều khiển STM32F103C8T6, tạo thành một node cảm biến hoàn chỉnh. Node này sử dụng mạng 4G để truyền dữ liệu lên server thông qua giao thức MQTT. Thiết kế này đảm bảo tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.
2.2. Xây dựng server và giao diện web
Server đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ và xử lý dữ liệu từ các node cảm biến. Đồ án sử dụng cơ sở dữ liệu MongoDB để lưu trữ thông tin và thiết kế một giao diện web để hiển thị dữ liệu. Giao diện web được thiết kế để hiển thị các thông số môi trường một cách trực quan, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và đánh giá chất lượng môi trường. Hệ thống cũng hỗ trợ xuất dữ liệu ra file Excel để phân tích sâu hơn.
III. Kết quả và hướng phát triển
Đồ án đã đạt được những kết quả đáng kể trong việc thiết kế và triển khai hệ thống quan trắc môi trường cho Smart City. Hệ thống đã chứng minh tính ổn định và độ tin cậy trong việc thu thập và truyền dữ liệu. Giao diện web được thiết kế trực quan, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và đánh giá chất lượng môi trường. Đồ án cũng đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc tích hợp thêm các cảm biến môi trường, ứng dụng AI để phân tích dữ liệu, và mở rộng hệ thống để áp dụng trên quy mô lớn hơn.
3.1. Đánh giá kết quả đạt được
Hệ thống đã chứng minh tính hiệu quả trong việc thu thập và truyền dữ liệu từ các cảm biến môi trường. Các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, CO2, và PM2.5 được đo lường chính xác và truyền lên server một cách ổn định. Giao diện web được thiết kế trực quan, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và đánh giá chất lượng môi trường. Hệ thống cũng hỗ trợ xuất dữ liệu ra file Excel để phân tích sâu hơn.
3.2. Hướng phát triển trong tương lai
Đồ án đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm việc tích hợp thêm các cảm biến môi trường để đo lường các thông số khác như độ ồn, ánh sáng, và chất lượng nước. Ứng dụng AI cũng được đề xuất để phân tích dữ liệu và đưa ra các dự báo về chất lượng môi trường. Hệ thống cũng có thể được mở rộng để áp dụng trên quy mô lớn hơn, giúp quản lý môi trường một cách hiệu quả hơn trong các Smart City.
