Hệ Thống Theo Dõi Thời Tiết IoT: Thiết Kế và Triển Khai | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Trong thế giới ngày nay, việc nắm bắt các điều kiện môi trường trực tiếp là một nhu cầu cấp thiết và đóng vai trò to lớn trong cuộc sống của mỗi người. Điều kiện thời tiết có tác động sâu rộng đến nhiều lĩnh vực khác nhau như xây dựng, công nghiệp và đặc biệt là nông nghiệp. Đối với các quốc gia có nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào nông nghiệp. Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: IoT và ứng dụng 143 tài liệu
Trường: Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông 1.8 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
Mục lục
I. Giới thiệu đề tài.................................................................................................................3
1. Lý do chọn đề tài..............................................................................................................3
2. Mục tiêu...............................................................................................................................5
3. Phạm vi................................................................................................................................5 II.
Các công nghệ và kiến thức nền tảng..................................................................6
1. Tổng quan về IoT..............................................................................................................6
2. Công nghệ sử dụng........................................................................................................11
III. Phân tích và thiết kế hệ thống.....................................................................................22
1. Thiết kế vật lý..................................................................................................................22
2. Giao thức truyền thông................................................................................................26
3. Thiết kế hệ thống...........................................................................................................29
4. Thiết kế luồng dữ liệu...................................................................................................33
5. Thiết kế cơ sở dữ liệu....................................................................................................36
IV. Triển khai hệ thống...........................................................................................................37
1. Môi trường phát triển....................................................................................................37
2. Lập trình STM32..............................................................................................................38
3. Lập trình ESP32...............................................................................................................41
4. Lập trình model AI dự đoán thời tiết 1 ngày sau................................................47
5. Lập trình web application............................................................................................52
V. Kết quả và đánh giá..........................................................................................................55
1. Kết quả hoạt động.........................................................................................................55
2. Đánh giá độ chính xác..................................................................................................56
VI. Kết luận và hướng phát triển........................................................................................57
1. Kết luận..............................................................................................................................57
2. Hướng phát triển............................................................................................................57
VII. Tài liệu tham khảo...........................................................................................................57
I. Giới thiệu đề tài
1. Lý do chọn đề tài
- Tầm quan trọng của việc dự đoán thời tiết trong đời sống và kinh tế
Trong thế giới ngày nay, việc nắm bắt các điều kiện môi trường trực tiếp
là một nhu cầu cấp thiết và đóng vai trò to lớn trong cuộc sống của mỗi
người. Điều kiện thời tiết có tác động sâu rộng đến nhiều lĩnh vực khác
nhau như xây dựng, công nghiệp và đặc biệt là nông nghiệp. Đối với các
quốc gia có nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào nông nghiệp (như bối cảnh
được đề cập trong tài liệu là Ấn Độ), các hoạt động canh tác như gieo
trồng và thu hoạch chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các yếu tố như lượng
mưa, nhiệt độ và độ ẩm. Việc thiếu thông tin hoặc thông tin thời tiết
không chính xác có thể dẫn đến những thiệt hại nặng nề do mưa lớn
hoặc điều kiện bất lợi gây ra.
- Hạn chế của các phương pháp đo đạc truyền thống
Hiện nay, nhiều hệ thống đo đạc khí tượng cũ vẫn phụ thuộc vào các
thiết bị cơ khí hoặc cơ điện. Các hệ thống này tồn tại nhiều nhược điểm như:
● Chi phí cao: Chi phí thiết lập và vận hành các trạm thời tiết tự động
chuyên dụng thường rất đắt đỏ, dẫn đến sự khan hiếm các điểm
quan sát tại các nước đang phát triển.
● Phụ thuộc vào con người: Các hệ thống cũ thường yêu cầu sự can
thiệp của con người để ghi nhận số liệu, dẫn đến tốn kém thời gian
và dễ xảy ra sai số (parallax errors).
● Thiếu tính thời gian thực: Việc cập nhật dữ liệu thường không tức
thời, gây khó khăn cho việc đưa ra các quyết định nhanh chóng.
- Sự ưu việt của công nghệ IoT trong dự án
Sự phát triển của Internet vạn vật (IoT) đã mang lại những giải pháp đột
phá cho nông nghiệp thông minh và giám sát môi trường. Việc ứng dụng
IoT vào hệ thống giám sát thời tiết mang lại những ưu điểm vượt trội:
● Giám sát thời gian thực: Hệ thống cho phép theo dõi liên tục các
thông số môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lượng mưa).
● Truy cập từ xa: Thông qua kiến trúc client-server và giao thức
HTTP, dữ liệu có thể được đẩy lên máy chủ web và truy cập từ bất
cứ đâu mà không phụ thuộc vào một ứng dụng cụ thể nào.
● Chi phí thấp và hiệu quả: Sử dụng các vi điều khiển như NodeMCU
và các cảm biến thông dụng giúp giảm thiểu chi phí phần cứng,
làm cho hệ thống trở nên phải chăng và dễ tiếp cận hơn với cộng đồng.
● Độ chính xác cao: Các thử nghiệm thực tế cho thấy hệ thống IoT có
thể đạt được kết quả đo đạc gần như chính xác so với dữ liệu thời tiết tiêu chuẩn.
- nghĩa thực tiễn của đề tài
Xuất phát từ những phân tích trên, đề tài "Xây dựng hệ thống giám sát
thời tiết thời gian thực sử dụng IoT" được lựa chọn nhằm mục đích tạo ra
một giải pháp chi phí thấp nhưng hiệu quả cao để đo đạc các thông số
khí hậu. Hệ thống này không chỉ giúp khắc phục các hạn chế về chi phí
và nhân lực của các phương pháp cũ mà còn cung cấp dữ liệu chính xác,
kịp thời. Dưới đây là một số khả năng mở rộng và ứng dụng của đề tài:
+ Nông nghiệp thông minh: Tạo ra các hệ thống tưới tiêu tự động dựa
trên dữ liệu thời tiết thu thập được, giúp tối ưu hóa việc sử dụng nước và
tăng năng suất cây trồng.
+ Quản lý môi trường và tài nguyên tự nhiên: Sử dụng hệ thống giám
sát thời tiết để giám sát các biến đổi trong môi trường như biến động của
mực nước biển, sự tan chảy của băng tuyết, và sự thay đổi của hệ sinh
thái. Hỗ trợ trong việc quản lý tài nguyên tự nhiên như quản lý rừng, bảo
tồn động vật hoang dã, và giảm thiểu các rủi ro liên quan đến thảm họa thiên nhiên.
+ An ninh và an toàn: Sử dụng dữ liệu thời tiết thu thập được để cảnh
báo và phản ứng nhanh chóng đối với các hiện tượng thời tiết cực đoan
như bão, lũ lụt, hoặc hỏa hoạn. Hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phản ứng
khẩn cấp và di dời dân trong trường hợp khẩn cấp do thời tiết.
+ Du lịch và giải trí: Cung cấp thông tin thời tiết chính xác và đáng tin
cậy cho người dân và du khách, giúp họ lập kế hoạch cho các hoạt động
ngoài trời như đi biển, đi dã ngoại, hoặc tham quan địa điểm du lịch. Phát
triển các ứng dụng di động hoặc trang web cung cấp thông tin thời tiết
và cảnh báo thời tiết để người dùng có thể truy cập dễ dàng.
Tổng quát, đề tài này có thể mở ra nhiều cơ hội ứng dụng và mở rộng
trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ nông nghiệp và môi trường đến an
ninh và du lịch. Đồng thời, nó cũng có thể là cơ sở cho các nghiên cứu và
phát triển tiếp theo trong lĩnh vực thời tiết và IoT.
2. Mục tiêu
Đồ án tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một trạm quan
trắc thời tiết mini với các mục tiêu cụ thể: ●
Xây dựng Node cảm biến đo đạc các thông số môi trường: Nhiệt độ,
Độ ẩm không khí, và Cường độ mưa. ●
Thiết lập mạng truyền dẫn không dây để gửi dữ liệu từ thực địa về trung tâm xử lý. ●
Xây dựng hệ thống Server và Dashboard để lưu trữ và trực quan
hóa dữ liệu theo thời gian thực (Real-time) và hiển thị các thông số ●
Dự báo thời tiết có thể xảy ra trong 1 ngày sau
3. Phạm vi ●
Phần cứng: Sử dụng các dòng vi điều khiển thông dụng
(ESP32/STM32) và module truyền thông LoRa/Wi-Fi. ●
Phạm vi truyền dẫn: Mô hình thử nghiệm truyền dữ liệu trong bán
kính < 3km (với LoRa) hoặc mạng cục bộ (với Wi-Fi). ●
Phần mềm: Xây dựng Web Server cơ bản hiển thị dữ liệu đo đạc và dự báo thời tiết
II. Các công nghệ và kiến thức nền tảng
1. Tổng quan về IoT 1.1. Khái niệm về IoT Định nghĩa cơ bản
Internet of Things (IoT), hay "Internet vạn vật", là một mạng lưới kết nối
toàn bộ thế giới của các "vật" (things) thông qua hệ thống mạng. Trong
ngữ cảnh này, "vật" không chỉ giới hạn ở máy tính hay điện thoại thông
minh, mà có thể là bất cứ thứ gì như các cảm biến, thiết bị điện tử, thiết
bị ô tô, hay các công cụ giám sát môi trường. Mục tiêu cốt lõi của IoT là
cho phép các thiết bị này thu thập thông tin, giao tiếp và chia sẻ dữ liệu
với nhau hoặc với con người thông qua internet.
- Kiến trúc và Nguyên lý hoạt động
Một hệ thống IoT điển hình thường hoạt động dựa trên mô hình kiến trúc
client-server (khách - chủ). Quy trình hoạt động cơ bản bao gồm các bước sau:
● Thu thập dữ liệu: Các thiết bị sử dụng nhiều loại cảm biến khác
nhau để đo đạc và thu thập thông tin từ môi trường (như nhiệt độ,
độ ẩm, áp suất, khí gas...).
● Xử lý và Truyền tải: Dữ liệu cảm biến thu được sẽ được gửi đến một
bộ điều khiển trung tâm hoặc cổng kết nối (như NodeMCU, vi điều
khiển). Tại đây, các thiết bị này đóng vai trò như một cầu nối
(gateway) giữa cảm biến và đám mây (cloud).
● Lưu trữ và Hiển thị: Thông qua các giao thức truyền tải (như HTTP),
dữ liệu được đẩy lên máy chủ web hoặc nền tảng đám mây để lưu
trữ. Từ đó, thông tin được hiển thị trực quan trên các trang web
hoặc ứng dụng di động, cho phép người dùng giám sát từ bất cứ đâu.
- Đặc tính "Thông minh" của IoT
Trong thuật ngữ IoT, từ "thông minh" (smart) biểu thị khả năng sử dụng
các thông số tối thiểu để tạo ra kết quả tốt hơn. Hệ thống IoT không chỉ
đơn thuần là thu thập dữ liệu mà còn hướng tới việc tối ưu hóa tài
nguyên. Ví dụ, trong nông nghiệp thông minh, việc ứng dụng IoT giúp
giảm thiểu việc sử dụng đất, nước và thời gian, đồng thời áp dụng công
nghệ mới để nâng cao năng suất cây trồng. Hơn nữa, IoT còn cho phép
hệ thống đưa ra các quyết định hoặc cảnh báo dựa trên dữ liệu thu thập
được, ví dụ như gửi tin nhắn SMS hoặc email cảnh báo khi các thông số
môi trường vượt quá ngưỡng cho phép. - Ứng dụng thực tiễn
Công nghệ IoT là một phương pháp tiên tiến và hiệu quả để kết nối các
cảm biến với đám mây nhằm lưu trữ dữ liệu thời gian thực. Nhờ khả năng
truy cập dữ liệu mọi lúc, mọi nơi một cách dễ dàng, IoT đang được ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
● Nông nghiệp: Giám sát thời tiết để hỗ trợ nông dân ra quyết định gieo trồng và thu hoạch.
● Công nghiệp và Xây dựng: Giám sát các điều kiện môi trường có
thể ảnh hưởng đến quy trình sản xuất hoặc an toàn lao động.
● Đời sống: Cung cấp thông tin thời tiết trực tiếp giúp mọi người lên
kế hoạch cho cuộc sống hàng ngày.
Tóm lại, IoT là một giải pháp công nghệ mạnh mẽ giúp chuyển đổi các dữ
liệu vật lý từ môi trường thành thông tin số có giá trị, hỗ trợ con người
giám sát, quản lý và ra quyết định hiệu quả hơn trong thời gian thực. 1.2. Kiến trúc
Hệ thống được xây dựng và phân tích dựa trên kiến trúc IoT 4 lớp điển hình:
a. Tầng Cảm biến/Thiết bị (Perception/Sensing Layer) Thành phần: ●
Cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động, GPS...) ●
Thiết bị phát động (actuators): động cơ, van, công tắc ● RFID tags, mã vạch, camera ●
Các thiết bị IoT (smart devices) Chức năng: ●
Thu thập dữ liệu từ môi trường vật lý ●
Chuyển đổi tín hiệu analog sang digital ●
Thực hiện các hành động điều khiển vật lý
b. Tầng Mạng/Truyền thông (Network/Transport Layer) Thành phần: ● Gateway IoT ● Router, switch ●
Các giao thức truyền thông Giao thức: ●
Cự ly ngắn: Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, NFC, RFID ●
Cự ly trung bình: Wi-Fi, LoRa, Sigfox ●
Cự ly xa: 3G/4G/5G, NB-IoT, LTE-M ●
Internet: TCP/IP, HTTP, MQTT, CoAP, WebSocket Chức năng: ●
Truyền dữ liệu từ thiết bị đến cloud/server ●
Định tuyến và chuyển tiếp dữ liệu ●
Đảm bảo kết nối ổn định và bảo mật
c. Tầng Xử lý/Lưu trữ (Processing/Middleware Layer) Thành phần: ●
Edge Computing (xử lý biên) ●
Cloud Computing (AWS IoT, Azure IoT, Google Cloud IoT) ●
Fog Computing (xử lý sương mù) ●
Database (SQL, NoSQL, Time-series DB) Chức năng: ● Lưu trữ dữ liệu ●
Xử lý và phân tích dữ liệu (Big Data Analytics) ●
Áp dụng AI/Machine Learning ● Quản lý thiết bị ●
Đảm bảo bảo mật và quyền riêng tư
d. Tầng Ứng dụng (Application Layer) Thành phần: • Web applications
• Mobile applications (iOS, Android)
• Desktop applications • Dashboard và visualization tools Chức năng:
• Giao diện người dùng
• Giám sát và điều khiển thiết bị
• Cảnh báo và thông báo • Báo cáo và phân tích
• Tích hợp với hệ thống khác Ứng dụng thực tế:
• Smart Home (nhà thông minh)
• Smart City (thành phố thông minh)
• Industrial IoT (công nghiệp 4.0) • Healthcare (y tế)
• Agriculture (nông nghiệp thông minh)
• Transportation (giao thông thông minh)
2. Công nghệ sử dụng
2.1. Các linh kiện sử dụng a. STM32
Hình 1.1. STM32
STM32 là một dòng vi điều khiển 32-bit được sản xuất bởi
STMicroelectronics, một công ty công nghệ lớn có trụ sở tại Pháp. Dòng
sản phẩm STM32 bao gồm nhiều dòng chip vi điều khiển ARM Cortex-M
có hiệu suất và tính năng khác nhau, phù hợp cho nhiều ứng dụng nhúng
và IoT. Dưới đây là một số đặc điểm và tính năng chính của dòng STM32:
- Hệ thống vi xử lý ARM Cortex-M: Các vi điều khiển trong dòng
STM32 thường sử dụng các nhân vi xử lý ARM Cortex-M với các
phiên bản như Cortex-M0, CortexM3, Cortex-M4 và Cortex-M7. Các
phiên bản này cung cấp hiệu suất và tính năng khác nhau để đáp
ứng các yêu cầu của các ứng dụng khác nhau.
- Tính linh hoạt và đa dạng: STM32 cung cấp một loạt các dòng chip
với nhiều tính năng khác nhau, bao gồm các loại chân kết nối, bộ
nhớ flash và SRAM, số lượng chân I/O, và các tính năng nâng cao
như DAC, ADC, UART, SPI, I2C, USB, và Ethernet.
- Phong phú về tùy chọn giao diện và giao tiếp: STM32 hỗ trợ nhiều
giao tiếp như UART, SPI, I2C, CAN, USB, Ethernet và nhiều loại giao
thức khác, làm cho chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
- Tiêu thụ điện năng thấp: Các chip STM32 được thiết kế để tiêu thụ
năng lượng thấp, đặc biệt là trong các chế độ tiêu thụ năng lượng
thấp, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng nhúng và IoT
yêu cầu tuổi thọ pin cao.
- Dễ dàng phát triển và tích hợp: STM32 hỗ trợ nhiều công cụ phát
triển như Keil µVision, STM32CubeIDE, và Arduino IDE. Bên cạnh
đó, STMicroelectronics cung cấp thư viện phần mềm và bộ công cụ
hỗ trợ giúp người phát triển dễ dàng tích hợp và phát triển ứng dụng.
- Ứng dụng rộng rãi: STM32 có thể được sử dụng trong nhiều ứng
dụng như điều khiển thiết bị, cảm biến và giám sát, điện tử tiêu
dùng, y tế, ô tô, và nhiều lĩnh vực khác. b. ESP32
Hình 1.2: ESP32
ESP32 là một dòng vi điều khiển (microcontroller) và module Wi-Fi
được sản xuất bởi Espressif Systems. Được giới thiệu lần đầu vào năm
2016, ESP32 nhanh chóng trở thành một trong những lựa chọn phổ biến
cho các dự án IoT và các ứng dụng nhúng khác nhau.
Dưới đây là một số đặc điểm và tính năng chính của ESP32:
- SoC (System-on-Chip) tích hợp: ESP32 là một SoC tích hợp nhiều
chức năng, bao gồm vi xử lý Tensilica Xtensa LX6 dual-core, các module Wi-Fi và
Bluetooth/BLE, các cổng giao tiếp như UART, SPI, I2C, GPIO, ADC,
DAC, và nhiều tính năng khác.
- Wi-Fi và Bluetooth: ESP32 hỗ trợ Wi-Fi 802.11 b/g/n và
Bluetooth/BLE (Bluetooth Low Energy), cho phép kết nối không dây
với mạng Wi-Fi và giao tiếp với các thiết bị khác qua Bluetooth.
- Khả năng xử lý cao: Với vi xử lý dual-core và tốc độ xung nhịp lên
đến 240 MHz, ESP32 có khả năng xử lý cao và phù hợp cho các ứng
dụng yêu cầu tính toán độ phức tạp.
- Bộ nhớ lưu trữ linh hoạt: ESP32 có bộ nhớ flash tích hợp từ 512 KB
đến 4 MB, cùng với bộ nhớ RAM từ 128 KB đến 520 KB, cho phép
lưu trữ mã chương trình và dữ liệu một cách linh hoạt.
- Hỗ trợ đa nền tảng: ESP32 có thể lập trình bằng nhiều ngôn ngữ
khác nhau như C, C+ +, và MicroPython, với các công cụ phát triển
tích hợp như Arduino IDE và ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework).
- Tiêu thụ năng lượng thấp: ESP32 được thiết kế để tiêu thụ năng
lượng thấp, đặc biệt là trong chế độ sleep, điều này rất phù hợp
cho các ứng dụng IoT có yêu cầu về tiết kiệm năng lượng.
- Hỗ trợ nhiều ứng dụng: ESP32 có thể được sử dụng trong nhiều ứng
dụng như cảm biến và giám sát, mạng cảm biến không dây, điều
khiển thiết bị từ xa, IoT, và nhiều ứng dụng nhúng khác. c. Module LoRa
Hình 1.3: Module Lora
Module LoRa (Long Range) là một công nghệ truyền thông không
dây tiên tiến được phát triển bởi Semtech, cho phép truyền dữ liệu qua
khoảng cách xa mà không cần đến một hạ tầng mạng phức tạp. Dưới đây
là một giới thiệu về công nghệ LoRa và ứng dụng của nó:
- Công Nghệ LoRa: Hiệu Suất và Phạm Vi: Công nghệ LoRa sử dụng
kỹ thuật truyền dữ liệu dựa trên đa lớp (spread spectrum), giúp
nâng cao hiệu suất và mở rộng phạm vi truyền thông lên đến hàng
trăm hoặc thậm chí hàng nghìn mét. Tiêu Thụ Năng Lượng Thấp:
LoRa có tiêu thụ năng lượng rất thấp, giúp kéo dài tuổi thọ pin và
phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tiết kiệm năng lượng như IoT.
Khả Năng Penetration: LoRa có khả năng xuyên qua các vật cản
như tường và các cấu trúc khác, làm cho nó phù hợp cho việc triển
khai trong các môi trường đô thị hoặc công nghiệp.
- Ứng Dụng của LoRa: Internet of Things (IoT): LoRa là một trong
những công nghệ chính được sử dụng trong IoT, cho phép kết nối
và truyền dữ liệu từ các thiết bị cảm biến, thiết bị đo lường, và thiết
bị điều khiển từ xa. Quản Lý Tài Nguyên: LoRa có thể được sử dụng
để giám sát và quản lý các tài nguyên như nước, năng lượng, và
rác thải, giúp tối ưu hóa việc sử dụng và quản lý tài nguyên. Điện
Thông Minh (Smart Grids): Trong lĩnh vực điện, LoRa có thể được sử
dụng để xây dựng các mạng lưới điện thông minh, cho phép giám
sát và điều khiển từ xa các thiết bị trong hệ thống điện. Cảnh Báo
Thảm Họa: LoRa cung cấp một phương tiện hiệu quả để truyền dữ
liệu cảnh báo và thông tin khẩn cấp trong các tình huống thảm họa
như đám cháy, lũ lụt, hoặc hỏa hoạn.
- Linh Kiện LoRa: Module LoRa: Các module LoRa như SX1278 hoặc SX1276 của
Semtech là những linh kiện cơ bản cần thiết để xây dựng các hệ
thống truyền thông LoRa. Vi Điều Khiển: Một vi điều khiển như
Arduino, ESP32 hoặc STM32 được sử dụng để điều khiển và giao
tiếp với module LoRa. Cảm Biến và Thiết Bị Ngoại Vi: Các cảm biến
như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, hoặc định vị GPS có thể được kết
nối để thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh. Công nghệ LoRa
mang lại nhiều tiềm năng trong việc xây dựng các hệ thống IoT và
các ứng dụng khác yêu cầu kết nối và truyền dữ liệu qua khoảng
cách xa một cách hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. d. DHT11
Hình 1.4: DHT11
- Điện áp hoạt động: 3 – 5 VDC
- Phạm vi độ ẩm đo được: 20% – 90% RH, sai số ± 5% RH
- Phạm vi nhiệt độ đo được: 0℃ ℃ ÷50 , sai số ± 2℃
- Khoảng cách đo được tối đa: 20m - Tần số: 1 Hz - Nhiệt độ:
Độ phân giải: 1℃
Độ chính xác: ±2℃
Phạm vi đo được: 0℃ - 50℃ - Độ ẩm: Độ phân giải: 1% Độ chính xác: ±5% Phạm vi đo được: 20%÷90% e. Module quang trở
Hình 1.5: Module quang trở
- Điện áp hoạt động : 3.3 – 5 VDC - Kích thước 32 x 14mm
- Kết nối 4 chân với 2 chân cấp nguồn(VCC and GND) và 2 chân tín hiệu đầu ra (AO and DO).
- Hỗ trợ cả tín hiệu đầu ra Analog và TTL. Đầu ra analog 0-5V tỉ lệ
thuận với cường độ ánh sáng, đầu vào TTL hoạt động ở mức thấp.
- Độ nhạy cao với ánh sáng được tuỳ chỉnh bằng cách sử dụng biến trở. f. Cảm biến lượng mưa
Hình 1.6: Cảm biến lượng mưa
- Điện áp hoạt động: 5 VDC
- Đèn LED báo nguồn (Blue)
- Đèn LED cảnh báo mưa (Red)
- Hoạt động dựa trên nguyên lý: Nước rơi vào bảng sẽ tạo ra dòng
điện nhờ môi trường dẫn điện.
- Có 2 loại tín hiêu : Analog (AO) và Digital (DO)
- Định dạng tín hiêu: TTL, đầu ra 100mA (Có thể sử dụng trực tiếp
Relay, Buzzer công suất…)
- Kích thước: 5.4*4.0*1.6mm 2.2. Google Firebase
Firebase là một nền tảng dịch vụ đám mây do Google cung cấp,
giúp các nhà phát triển xây dựng và triển khai các ứng dụng web và di
động một cách nhanh chóng và dễ dàng. Firebase cung cấp một loạt các
dịch vụ, từ cơ sở dữ liệu, lưu trữ tệp, xác thực người dùng, đến phân tích
và quảng cáo, giúp nhà phát triển tập trung vào việc xây dựng trải
nghiệm người dùng mà không cần phải lo lắng về việc triển khai và quản lý cơ sở hạ tầng.
Nguyên lý hoạt động của Firebase có thể được mô tả như sau:
- Tích hợp Dịch vụ Đám mây: Firebase cung cấp một loạt các dịch vụ
đám mây, từ cơ sở dữ liệu realtime, lưu trữ tệp, đến xác thực người
dùng và thông báo đẩy. Những dịch vụ này được tích hợp một cách
nhất quán và dễ dàng để sử dụng cho việc phát triển ứng dụng.
- API và SDK: Firebase cung cấp các API và SDK (Software
Development Kit) cho nhiều nền tảng phát triển, bao gồm
JavaScript, iOS, Android và nền tảng phát triển web khác. Điều này
giúp cho việc tích hợp và sử dụng các dịch vụ của Firebase trở nên
dễ dàng cho các nhà phát triển.
- Quản lý Người dùng: Firebase cho phép nhà phát triển quản lý
người dùng của ứng dụng, bao gồm xác thực người dùng thông qua
đăng nhập bằng email, số điện thoại, hoặc tài khoản mạng xã hội.
Điều này giúp tạo ra trải nghiệm người dùng cá nhân hóa và bảo mật.
- Quản lý Dữ liệu: Firebase cung cấp cơ sở dữ liệu realtime, cho phép
dữ liệu được đồng bộ ngay lập tức trên tất cả các thiết bị và người
dùng. Điều này giúp xây dựng các ứng dụng tương tác theo thời gian thực.
- Phân tích và Theo dõi: Firebase cung cấp các công cụ phân tích
mạnh mẽ để theo dõi và phân tích sự tương tác của người dùng với
ứng dụng. Điều này giúp nhà phát triển hiểu rõ hơn về người dùng
và cải thiện trải nghiệm của họ.
2.3. Các giao thức truyền thông
Để đảm bảo dữ liệu được truyền đi chính xác và hiệu quả, dự án sử dụng
kết hợp các giao thức truyền thông sau:
a. LoRa (Long Range) - Giao thức lớp vật lý ●
Khái niệm: LoRa là công nghệ truyền thông không dây thuộc nhóm
LPWAN (Low Power Wide Area Network), sử dụng kỹ thuật điều chế trải phổ Chirp (CSS). ●
Nguyên lý hoạt động của LoRa (Long Range) là sự kết hợp giữa kỹ
thuật Modulation và Spread Spectrum. Dưới đây là một giải thích
về nguyên lý hoạt động của LoRa:
+ Modulation (Biến Đổi Tín Hiệu): Chuỗi Bits: Dữ liệu cần truyền đi
được biểu diễn dưới dạng chuỗi bits (0 và 1). Modulation: Trước khi
Tài liệu liên quan:
-
Tóm tắt lý thuyết môn IoT và ứng dụng | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
23 12 -
Accelerated Corner-Detector Algorithms: GPU Implementations and Results | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
46 23 -
Đề xuất Dự án IoT: Thiết bị phát hiện chạm cho xe máy | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
35 18 -
Phân Tích và Giải Pháp FastAPI | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
30 15 -
Tăng cường pháp chế xã hội chủ nghĩa trong quản lý nhà nước | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
25 13