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: giới thiệu về tình hình nghiên cứu, hướng nghiên cứu, các dịch vụ đang được sử dụng. - Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG: đưa ra mô hình chung của toàn hệ thống, các khối của hệ thống, thiết kế từng khối và các thiết bị được sử dụng trong các khối. - Chương 4 KẾT QUẢ: trình bày kết quả thi công của mô hình hệ thống.
- Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: rút ra các kết luận, điểm mạnh điểm yếu và hướng phát triển của mô hình. 3 do an CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Hiện nay, xu hướng phát triển công nghệ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, để đáp ứng được nhu cầu về phát triển thiết bị phần mềm cũng như phần cứng hiện nay, từ đó các hệ thống thông minh ra đời. Chúng ta có các hệ thông thông minh trên nhiều lĩnh vực như là: giao thông, môi trường, nhà ở, y tế,. Thực tế các hệ thống đã được áp dụng ở các nước trên toàn thế giới.
Các hệ thống giúp nâng cao chất lượng cuộc sống, tạo ra những giải pháp cho những vấn đề của cuộc sống, xã hôi. Trong đó, hệ thống bãi đỗ xe thông minh dần trở thành hệ thống hạ tầng tất yếu của nhiều nước đông dân ở châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ,. và các nước tiến bộ ở châu Mỹ, Âu. Hệ thống giúp giảm tải thời gian tìm bãi, ùn tắc, … cũng như dễ dàng quản lý.
Ở Việt Nam, dân số ngày càng tăng, nhu cầu về sử dụng giao thông tăng, kéo ngành giao thông Việt Nam đang đứng trước rất nhiều khó khăn và bất cập. Các phương tiện tham gia giao thông gia tăng nhanh chóng, đặc biệt ở các thành phố lớn. Điều này kéo theo các hệ quả là hệ thống đường giao thông không đủ đáp ứng nhu cầu lưu thông, bãi đỗ xe ở các khu vực thiếu ở mức nghiêm trọng. Vì vậy ở các thành phố lớn đã và đang nghiên cứu và áp dụng bãi đỗ xe thông minh để giảm tải những một số vấn đề giao thông hiện nay.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU Dựa vào tính chất của bãi giữ xe phổ thông kết hợp sự phát triển của khoa học công nghệ, ta có nhiều hướng nghiên cứu với từng phần của một bãi đỗ xe thông minh: - Phần vị trí đậu thu thập dữ liệu, ta có thể nhận biết từ xa vị trí đó trống hay đã có xe: + Các phiên bản module của cảm biến hồng ngoại tại các vị trí đậu 4 do an + Camera quan sát tại các vị trí đậu - Phần truyền thông tin, dữ liệu giữa các chỗ đậu về trung tâm, ta có các giao tiếp không dây như: + Wifi + Lora + Bluetooth + Zigbee + Sóng RF-Sóng radio (sóng vô tuyến) … - Phần lưu trữ thông tin, dữ liệu và quản lý hệ thống.
Ở phần này ta sử dụng database (cơ sở dữ liệu) hoặc thuê máy chủ. Nên dùng các nền tảng có sẵn, thân thiện, thông dụng và dễ sử dụng như: Firebase(Google), AWS(Amazon), Azure(Microsoft). - Phần giao diện giao tiếp cho người quản lý và người dùng sử dụng hệ thống cũng như thống kê: Web, Web App, App Android, … Với các hướng nghiên cứu để có được hệ thống bãi đỗ xe thông minh, nhóm thực hiện chọn sử dụng cảm biến hồng ngoại tại các vị trí đỗ, truyền dữ liệu bằng sóng radio (RF-Radio Frequency) tại các vị trí, lưu trữ dữ liệu trên Firebase và giao diện người dùng, quản lý là App Android.3 SÓNG RF Sóng RF hay còn gọi là sóng siêu âm vô tuyến điện, viết tắt của từ Radio Frequency. Công nghệ RF trước hết được khai thác để sử dụng trong vô tuyến điện, truyền hình, phát thanh.
Sau này, sóng RF trong thẩm mỹ mới được khai thác nhiều. Có năng lượng nằm trong khoảng từ 3kHz – 300GHz. Với tính chất đặc biệt của dòng điện tần số, tín hiệu RF đã được sử dụng nhiều để ứng dụng trong cuộc sống ngày nay. Sóng RF có thể lan truyền trong không gian, không khí như một làn sóng điện từ.
Chỉ số RF thông thường là tần số vô tuyến được các chuyên gia nghiên cứu để đưa ra những chỉ số cụ thể, phục vụ quá trình thu phát sóng vô tuyến điện. 5 do an Bảng 2.1: Các tần số sóng RF với từng công dụng Tần số Công dụng 30-300Hz Tần số điện mạng xoay chiều 300-3000Hz Chứa các tần số kênh thoại tiêu chuẩn 3-30kHz Hệ thống an ninh, quân sự và tàu ngầm 30-300kHz Dẫn đường hàng hải hàng không 300kHz-3MHz Phát thanh thương mại sóng trung (535-1605kHz) 3-30MHz Thông tin vô tuyến 2 chiều với mục đích thông tin xuyên lục địa 30-300MHz Vô tuyến di động, đài FM (88-108 MHz) 300MHz-3GHz Dùng cho các kênh truyền hình thương mại, dịch vụ thông tin di động mặt đất, radar và dẫn đường. 3-30GHz Chủ yếu dùng cho vi ba và thông tin vệ tinh 30-300GHz Ít sử dụng trong thông tin vô tuyến Ngày nay, người ta sử dụng sóng RF để ứng dụng trong những công nghệ nâng cơ, trẻ hóa, làm đẹp phổ biến hiện nay. Ngày nay, sóng RF còn được ứng dụng trong các xét nghiệm, điều trị, phẫu thuật, cắt bỏ, làm đông… giúp cho quá trình điều trị ít xâm lấn hơn, phẫu thuật hạn chế tổn thương, giúp cho quá trình bình phục nhanh hơn và không mất sức.4 MÔ HÌNH KẾT NỐI MẠNG LƯỚI (MESH) Mạng mesh vô tuyến (Wireless Mesh Networking) là một cách cung cấp kết nối vô tuyến dễ dàng với hiệu quả chi phítrên một khu vực lớn sử dụng “các 6 do an node” mạng lưới vô tuyếngiao tiếp với nhau để trãi rộng mạng.
Mạng Wi-Fi truyền thống dựa vào một số lượng nhỏcác điểm truy cập gắn dây để cung cấp hostpot cho người sử dụng khi kết nối với mạng trong khi với mạng mesh chỉ có ít nhất một nodeđể kết nối dây, sự kết nối Ethernet đối với các node khác là kết nối với nó thông qua các node láng giềng. - Dữ liệu truyền qua mạng từ một điểm đến điểm khác bằng cách nhảy trên môi trường không dây từ node này đến node khác trong mạng mesh. Các node tự động xác định con đường nhanh nhất và đáng tin cậy nhất trong quá trình là định tuyến động (dynamic routing), việc chuyển đổi tuyến đường và cung cấp kết nối lại chỉ khi nếu kết nối đó thất bại. - Những ứng dụng phổ biến của mạng mesh bao gồm.
+ Phủ kết nối toàn thành phố, mạng trực thuộc chính quyền cho phép các dịch vụ khẩn cấp và công khai để duy trì kết nối với mạng riêng của họ vào mọi lúc ở tất cả mọi địa điểm. + Mạng mesh triển khai toàn khu vực các trường Cao đẳng và Đại học cung cấp kết nối lân cận xung quanh khuôn viên trường cho truy cập Internet và mạng nội bộ indoor hoặc outdoor. + Mạng mesh cho dịch vụ khách sạn và y tế có thể được thiết lập trong các tòa nhà lớn cung cấp truy cập Internet và truy cập mạng cho nhân viên và khách hàng khi mạng Wi-Fi thông thường sẽ gặp khó khăn trong điều hướng bố trí cấu trúc phức tạp. + Mạng lưới tạm thời có thể được tạo ra tại các địa điểm diễn ra sự kiện hoặc công trình xây dựng để cung cấp kết nối mạng cho các cán bộ và nhân viên an ninh.
- Một số thiết bị trong mạngmesh có thể hoạt động như những bộ lặp (repeater) và điểm truy cập (Access Point)đồng thời cho phép nhiều thuê bao tăng cường truy cập internet và truy cập mạng trong khi kết nối cũng được gửi đến các node khác trên một tần số khác để cho phép nhiều khách hàng hơn kết nối ở những nơi khác. Điều này có nghĩa là các thiết bị mạng mesh hoạt động với hai card vô tuyến, một làđể điều khiển luồng lưu lượng dữ liệu và một là để cung 7 do an cấp các dịch vụ mạng tới các node nhánh khác. Hai card vô tuyến hoạt động trên những tần số khác nhau, thường là 900MHz, 2.4GHz và 5GHz.5 GOOGLE FIREBASE Google Firebase, có thể tạo ra các ứng dụng chat như Yahoo Message của ngày xưa hoặc như Facebook Messager của ngày nay trong thời gian cực ngắn như khoảng một ngày thậm chí là vài giờ bởi đơn giản là chỉ cần lo phần client còn phần server và database đã có Firebase lo. Firebase là sự kết hợp giữa nền tảng cloud với hệ thống máy chủ cực kì mạnh mẽ tới từ Google, để cung cấp cho chúng ta những API (Application programming interface) đơn giản, mạnh mẽ và đa nền tảng trong việc quản lý, sử dụng database.
Cụ thể hơn Google Firebase cung cấp tới chúng ta những chức năng chính sau: - Realtime Database – Cơ sở dữ liệu thời gian thực của Firebase lưu trữ dữ liệu database dưới dạng JSON và thực hiện đồng bộ database tới tất cả các client theo thời gian thực. Cụ thể hơn là bạn có thể xây dựng được client đa nền tảng (cross-platform client) và tất cả các client này sẽ cùng sử dụng chung 1 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 còn cho phép bạn phân quyền một các đơn giản bằng cú pháp tương tự như javascript. - Firebase Authentication – Hệ thống xác thực của Firebase, với Firebase có thể dễ dàng tích hợp các công nghệ xác thực của Google, Facebook, Twitter, … hoặc một hệ thống xác thực mà bạn tự mình tạo ra vào trong ứng dụng của bạn ở bất kì nền tảng nào như Android, iOS hoặc Web.
- Firebase Hosting, có thể triển khai một ứng dụng nền web nhanh chóng với hệ thống Firebase, và các dữ liệu sẽ được lưu trữ đám mây đồng thời được bảo mật thông qua giao thức truy cập SSL (Secure Sockets Layer). Các ứng dụng sẽ được cấp 1 tên miền dạng *.com hoặc bạn có thể trả tiền để sử dụng tên miền của riêng mình. Với các chức năng của Google Firebase, mang lại những lợi ích: 8 do an - Triển khai ứng dụng nhanh, với Firebase có thể giảm bớt rất nhiều thời gian cho việc viết các dòng code để quản lý và đồng bộ cơ sở dữ liệu, mọi việc sẽ diễn ra hoàn toàn tự động với các API của Firebase. Không chỉ có vậy Firebase còn hỗ trợ đa nền tảng nên sẽ càng đỡ mất thời gian rất nhiều khi ứng dụng muốn xây dựng là ứng dụng đa nền tảng.
Không chỉ nhanh chóng trong việc xây dựng database, Google Firebase còn giúp đơn giản hóa quá trình đăng kí và đăng nhập vào ứng dụng bằng các sử dụng hệ thống xác thực do chính Firebase cung cấp.