I. Thiết kế hệ thống IoT
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống IoT cho việc giám sát và cảnh báo phòng sạch. Hệ thống được thiết kế để thu thập dữ liệu từ các cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, nồng độ CO2, số lượng hạt bụi mịn và độ chênh lệch áp suất. Công nghệ IoT được áp dụng để tạo ra một hệ thống tự động hóa, giúp quản lý phòng sạch hiệu quả hơn. Phần cứng và phần mềm được thiết kế để đảm bảo tính ổn định và độ chính xác cao.
1.1. Thiết kế phần cứng
Phần cứng của hệ thống bao gồm các thiết bị Node cảm biến và Gateway. Các Node được thiết kế để thu thập dữ liệu từ cảm biến và truyền dữ liệu qua Bluetooth Mesh. Gateway đóng vai trò trung tâm, thu thập dữ liệu từ các Node và hiển thị thông tin trên giao diện HMI. Vi điều khiển ESP32 và ESP32-S3 được sử dụng để xử lý dữ liệu và kết nối không dây.
1.2. Thiết kế phần mềm
Phần mềm được phát triển để điều khiển các thiết bị Node và Gateway. Các chương trình được viết để đọc giá trị từ cảm biến, xử lý dữ liệu và truyền thông qua Bluetooth Mesh. Giao diện HMI được thiết kế để hiển thị thông tin và cho phép người dùng tương tác với hệ thống. Phần mềm cũng hỗ trợ việc ghi lại dữ liệu và cảnh báo khi các thông số vượt ngưỡng cho phép.
II. Thi công hệ thống IoT
Phần này mô tả quá trình thi công hệ thống IoT từ thiết kế đến thực nghiệm. Các bước thi công bao gồm lắp đặt phần cứng, cài đặt phần mềm và hiệu chỉnh hệ thống. Hệ thống được thử nghiệm trong môi trường phòng sạch để đảm bảo tính chính xác và độ ổn định. Công nghệ Bluetooth Mesh được sử dụng để kết nối các thiết bị, tạo ra một mạng lưới truyền thông hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
2.1. Lắp đặt phần cứng
Các thiết bị Node và Gateway được lắp đặt và kết nối với nhau thông qua Bluetooth Mesh. Các cảm biến được lắp đặt tại các vị trí thích hợp trong phòng sạch để thu thập dữ liệu chính xác. Gateway được kết nối với màn hình HMI để hiển thị thông tin và cảnh báo. Quá trình lắp đặt được thực hiện cẩn thận để đảm bảo tính ổn định và độ bền của hệ thống.
2.2. Hiệu chỉnh hệ thống
Hệ thống được hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu thu thập. Các cảm biến được so sánh với thiết bị đo chuẩn để điều chỉnh sai số. Phần mềm được cập nhật để tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu và truyền thông. Hệ thống được thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy.
III. Giám sát và cảnh báo phòng sạch
Hệ thống được thiết kế để giám sát phòng sạch và đưa ra cảnh báo khi các thông số vượt ngưỡng cho phép. Các cảm biến thu thập dữ liệu liên tục và truyền về Gateway để xử lý. Hệ thống cảnh báo được tích hợp để thông báo kịp thời khi có sự cố. Tự động hóa phòng sạch giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả quản lý.
3.1. Giám sát thông số môi trường
Hệ thống giám sát các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, nồng độ CO2 và số lượng hạt bụi mịn. Dữ liệu được thu thập liên tục và hiển thị trên giao diện HMI. Hệ thống giám sát giúp người quản lý theo dõi tình trạng phòng sạch một cách chính xác và kịp thời.
3.2. Hệ thống cảnh báo
Hệ thống cảnh báo được tích hợp để thông báo khi các thông số vượt ngưỡng cho phép. Cảnh báo được hiển thị trên giao diện HMI và có thể được gửi qua các kênh thông báo khác. Hệ thống cảnh báo giúp ngăn ngừa các sự cố và đảm bảo an toàn cho phòng sạch.
IV. Ứng dụng Bluetooth Mesh
Bluetooth Mesh được sử dụng để kết nối các thiết bị trong hệ thống. Công nghệ này cho phép tạo ra một mạng lưới truyền thông hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Các thiết bị Node và Gateway được kết nối thông qua Bluetooth Mesh, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của hệ thống. Kết nối không dây giúp giảm thiểu chi phí lắp đặt và bảo trì.
4.1. Cấu trúc mạng Bluetooth Mesh
Mạng Bluetooth Mesh được thiết kế với các Node và Gateway. Các Node thu thập dữ liệu từ cảm biến và truyền về Gateway. Gateway đóng vai trò trung tâm, xử lý dữ liệu và hiển thị thông tin. Cấu trúc mạng đảm bảo tính ổn định và khả năng mở rộng của hệ thống.
4.2. Ưu điểm của Bluetooth Mesh
Bluetooth Mesh mang lại nhiều ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, khả năng mở rộng và độ tin cậy cao. Công nghệ này cho phép kết nối nhiều thiết bị trong một mạng lưới, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn. Kết nối không dây cũng giúp giảm thiểu chi phí lắp đặt và bảo trì.
