GIÁM sát CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ QUA NOTE RED ,có CODE

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ QUA NOTE RED

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ QUA NOTERED ● ● ● DANH MỤC HÌNH ẢNH ● DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MQTT Message Queuing Telemetry Transport IoT Internet of Things CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Mô hình thu thập liệu mơi trường nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi, nồng độ CO2, TVOC truyền liệu máy chủ để quan sát Dữ liệu lấy từ cảm biến sau gửi liệu đến Server hiển thị cách cơng khai, thiết bị có kết nối mạng xem dễ dàng 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Ứng dụng IoT việc quan trắc nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí Nghiên cứu, sử dụng module ESP32 truyền thông lên tảng Node-RED thông qua giao thức truyền thông MQTT từ Node RED gửi liệu đến Mongodb để hiển thị công khai liệu 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Board mạch ESP32 Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT21 AM2301 Cảm biến chất lượng khơng khí CO2 VOC TVOC CCS811 Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F SHARP Nền tảng Node-RED, giao thức truyền thông MQTT Mongodb 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Xây dựng mô hình, giải pháp Xác định ẩm từ 0-100% nhiệt độ từ -40oC-80oC Nồng độ eCO2 đo được: 400~8192ppm Nồng độ TVOC đo được: 0~1187ppb Đo mật độ bụi với giá trị từ 0-3.3 Dùng cho hộ gia đình, xưởng làm việc, nhà kho,… 1.5 DỰ KIẾN KẾT QUẢ Sản phẩm đo gửi giữ liệu nhiệt độ độ ẩm lên lên Web Server, sau thị Web Sever Mongodb Chart 1.6 MODULE ESP32 1.6.1 THÔNG TIN VỀ ESP32 - ESP32 loạt vi điều khiển vi mạch có giá lượng thấp , hỗ trợ WiFi kèm Bluetooth chế độ kép Dòng ESP32 sử dụng vi xử lý Tensilica Xtensa LX6 hai biến thể lõi kép lõi đơn, ngồi cịn bao gồm cơng tắc antenna tích hợp, RF balun, khuếch đại công suất, khuếch đại thu nhiễu thấp, lọc module quản lý lượng ESP32 chế tạo phát triển cơng ty Trung Quốc có trụ sở Thượng Hải Espressif Systems sản xuất TSMC cách sử dụng công nghệ 40 nm ESP32 sản phẩm kế thừa từ vi điều khiển ESP8266 - ESP32 thuộc dịng mơ đun MCU đa dụng, mạnh mẽ, dùng nhiều thiết kế mạch PCB Wifi - Bluetooth, BLE ứng dụng nhiều IoT Phạm vi ứng dụng bao gồm mạng sensor tiết kiệm lượng ứng dụng có tác vụ phức kể đến âm nhạc trực tuyến, mã hóa âm MP3 1.6.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT ESP32 CPU ● CPU: Xtensa Dual-Core LX6 microprocessor ● Chạy hệ 32 bit ● Tốc độ xử lý 160MHZ up to 240 MHz ● Tốc độ xung nhịp đọc flash chip 40mhz > 80mhz (tùy chỉnh lập trình) ● RAM: 520 KByte SRAM ● 520 KB SRAM liền chip –(trong KB RAM RTC tốc độ cao – KB RAM RTC tốc độ thấp (dùng chế độ DeepSleep) Hỗ trợ giao tiếp không dây ● Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i ● Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE Hỗ trợ loại giao tiếp ● 8-bit DACs( digital to analog) cổng ● Analog(ADC) 12-bit 16 cổng ● I²C – cổng Hình STYLEREF \s SEQ Figure \* ARABIC \s 1: Sơ đồ chân ESP32 ● UART – cổng ● SPI – cổng (1 cổng cho chip FLASH ) ● I²S – cổng ● SD card /SDIO/MMC host ● Slave (SDIO/SPI) ● Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support ● CAN bus 2.0 ● IR (TX/RX) ● Băm xung PWM (tất chân ) ● Ultra low power analog pre-amplifier’ Cảm biến tích hợp chip esp32 ● cảm biến Hall (cảm biến từ trường) ● cảm biến đo nhiệt độ ● Cảm biến chạm (điện dung) với 10 đầu vào khác Nguồn điện hoạt động ● Nhiệt độ hoạt động từ -40 đến 85C ● Điện áp hoạt động: từ 2.2 đến 3.6V ● Số cổng GPIOs : 34 1.7 GIAO THỨC MQTT MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) giao thức gửi dạng publish/subscribe dùng cho thiết bị Internet of Things có tốc độ băng thơng thấp, độ tin cậy cao dùng tốt mạng lưới chập chờn hay yếu Dựa Máy chủ mơi giới (Broker) dễ dàng cài đặt, có thiết kế đặc tính mở, đơn giản khơng nhiều xử lý Giao thức MQTT phù hợp điều kiện hoạt động như: o Nơi có giá mạng viễn thông cao, tốc độ băng thông không ổn định o Hoạt động hệ thống nhúng có giới hạn tốc độ nhớ thấp o Hoạt động ứng dụng Machine to Machine (M2M) Hình 1-2: Phương thức hoạt động MQTT 1.8 NODE RED Là phương tiện lập trình, Node RED kết nối API, đa dạng thiết bị phần cứng nhiều dịch vụ trực tuyến Đơn giản, dụng cụ trực quan tạo cho IoT, ngồi cịn dùng cho nhiều ứng dụng khác với mục đích tăng tốc liên kết dịch vụ khác Cửa sổ soạn thảo gồm thành phần chính: ● Nodes: chứa mục Node palette gồm Node bên ● Flow: nơi làm việc người dùng ● Deploy and Options: nút Deploy dùng để update thay đổi Flow lưu thay đổi Nút Options chứa tùy chọn mở rộng cài đặt ● Management: Chứa tab Information, help, debug, messages, configuration nodes, context data, dashboard Hình STYLEREF \s SEQ Figure \* ARABIC \s 3: Các khu vực làm việc ● 1.9 MongoDB - MongoDB sở liệu hướng tài liệu, loại sở liệu NoSQL Do đó, MongoDB tránh cấu trúc dựa bảng sở liệu quan hệ,nhưng sử dụng chế độ linh hoạt gọi BSON để lưu trữ tài liệu giống JSON MongoDB sử dụng định dạng Document JSON để lưu trữ liệu, sưu tập có kích thước tài liệu khác Dữ liệu lưu tài liệu JSON nên tốc độ truy vấn nhanh - Cửa sổ làm việc gồm thành phần chính: ● SIDEBAR: Có tab làm việc ● HEADER: Chứ mục làm việc ● WORKSPACE: Giao diện làm việc Hình 1-4: Các khu vực Mongodb 1.10 Cảm Biến Độ Ẩm, Nhiệt Độ DHT21 AM2301 - Cảm biến gồm phần, cảm biến độ ẩm điện dung điện trở nhiệt để đo nhiệt độ, độ ẩm - Thông số kỹ thuật ● Nguồn điện từ đến 5V ● Sử dụng tối đa 2,5mA ● Tốt cho đọc độ ẩm 0-100% ±2-5% ● Tốt cho phép đọc nhiệt độ từ -40 đến 80 ° C ± 0,5 ° C ● Tốc độ lấy mẫu không 0,5 Hz (2 giây lần) 10 Hình 2-14: Bên hộp thu thập liệu 23 2.10 THIẾT KẾ GIAO DIỆN 2.10.1 LẬP TRÌNH ESP32 - Khai báo thư viện, khởi tạo biến quy ước thư viện phụ Hình STYLEREF \s SEQ Figure \* ARABIC \s 15: Phần đầu chương trình 24 - Viết chương trình có nhiệm vụ kết nối Wifi MQTT Hình 2-16: Phần kết nối Wifi MQTT - Khai báo Setup Hình 2-17: Khai báo SETUP 25 ... độ lấy mẫu không 0,5 Hz (2 giây lần) 10 ● Kích thước thể 15,1mm x 25mm x 7,7mm 11 1.11 Cảm Biến đo Chất Lượng Khơng Khí CO2 VOC TVOC CCS811 - Là cảm biến sử dụng để đo giám sát chất lượng mơi... Ứng dụng IoT việc quan trắc nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí Nghiên cứu, sử dụng module ESP32 truyền thông lên tảng Node -RED thông qua giao thức truyền thông MQTT từ Node RED gửi liệu đến... ESP32 Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT21 AM2301 Cảm biến chất lượng khơng khí CO2 VOC TVOC CCS811 Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F SHARP Nền tảng Node -RED, giao thức truyền thông MQTT Mongodb 1.4 PHẠM VI