(Luận văn thạc sĩ) xậy dựng hệ thống đỗ xe ô tô thông minh với thiết bị cảm biến

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN ĐẶNG QUANGQUY ỀN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Đặng Quang Quyền NGÀNHMÁY TÍNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỔ XE Ô TÔ THÔNG MINH VỚI THIẾT BỊ CẢM BIẾN Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2021 Trang | i BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đặng Quang Quyền XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỔ XE Ô TÔ THÔNG MINH VỚI THIẾT BỊ CẢM BIẾN Chuyên ngành : Ngành máy tính Mã số: 8480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Trương Nguyên Vũ Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2021 Trang | ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu tơi dựa tài liệu, số liệu tơi tự tìm hiểu nghiên cứu Chính vậy, kết nghiên cứu đảm bảo trung thực khách quan Đồng thời, kết chưa xuất nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực sai tơi hồn chịu trách nhiệm Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 11 năm 2021 Học viên thực Đặng Quang Quyền Trang | iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin Viễn thông – Học Viện Khoa học Công nghệ tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài tốt nghiệp Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Trương Nguyên Vũ trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Cảm ơn quý thầy cô Khoa Công nghệ thông tin Viễn thông, với thầy cô Học Viện Khoa học Cơng Nghệ tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức suốt khóa học Sau cùng, tơi nói lời cảm ơn đến anh chị em, bạn bè đồng nghiệp Viện Cơ học Tin học Ứng dụng, gia đình giúp đỡ, đóng góp ý kiến để tơi hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng song phạm vi khả cho phép hẳn khó tránh khỏi thiếu sót Mong tiếp tục nhận cảm thơng, góp ý để xây dựng đề tài hoàn thiện Trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Đặng Quang Quyền Trang | iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CÁC CHƯƠNG TRONG LUẬN VĂN: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIAO THÔNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY 1.2 MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.3 VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI 1.4 MƠ HÌNH ĐỀ XUẤT CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 2.1.1BO MẠCH CHỦ AR 2.1.2CẢM BIẾN VẬT C 2.1.3CHIP ĐIỀU KHIỂN 2.1.4LED ĐOẠN 2.1.5ĐÈN LED VÀ XE M 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1MƠ HÌNH QUAN N 2.2.2KỊCH BẢN THỬ N Trang | 2.2.3 CƠ SỞ LÝ CHƯƠNG 3: THI CÔNG HỆ THỐNG 3.1 LẮP RÁP MƠ HÌNH 3.1.1 SƠ ĐỒ M 3.1.2 HÌNH ẢN 3.2 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 3.2.1 ĐIỀU KH 3.2.2 CƠ SỞ DỮ 3.2.3 ĐỒNG BỘ CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM 4.1 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.1.1 LẬP TRÌN 4.1.2 XỬ LÝ SỰ CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang | DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.2-1: Nhiệm vụ khối chức 19 Trang | DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1-2: Tỷ lệ sở hữu xe 1000 dân Hình 1.1-2: Tỷ lệ tăng trưởng xe cá nhân Việt Nam .9 Hình 1.1-3: Tồn cảnh giao thông Việt Nam 2016 .10 Hình 1.2-1: Một số mơ hình bãi xe ô tô phổ biến Việt Nam 10 Hình 1.2-2: Một số mơ hình bãi xe tơ cửa tự động 11 Hình 2.1-1: Bo mạch chủ Arduino Mega 2560 14 Hình 2.1-2: Cảm biến vật cản .15 Hình 2.1-3:Chip 74HC595 sơ đồ chân 16 Hình 2.1-4: Sơ đồ kỹ thuật Led đoạn 16 Hình 2.1-5: Đèn led xe mơ hình 17 Hình 2.2-1: Mơ hình quan niệm 17 Hình 2.2-2: Sơ đồ khối phần cứng 19 Hình 2.2-3: Sơ đồ khối phần mềm .20 Hình 2.2-4: Quy trình đỗ xe bãi 21 Hình 2.2-5: Quy trình đặt xe từ ứng dụng 22 Hình 2.2-6: Sơ đồ triển khai hệ thống 23 Hình 2.2-7: Cài đặt môi trường Java 24 Hình 2.2-8: Cài đặt driver giao tiếp với PC 24 Hình 2.2-9: Arduino IDE 25 Hình 2.2-10: Giao diện lập trình Arduino IDE 25 Hình 2.2-11: Cấu trúc Sketch 26 Hình 2.2-12: Những tính hỗ trợ phiên SQL 27 Hình 2.2-13: Mơ hình liên kết liệu với ứng dụng 28 Hình 2.2-14: Mơ hình MVC phát triển ứng dụng .29 Hình 2.2-15: Kiến trúc ASP.NET MVC .29 Hình 2.2-16: HTTP request – respond mơ hình u cầu phản hồi 31 Hình 2.2-17: Lựa chọn công nghệ truyền tải - Signal-R 31 Hình 2.2-18: Mơ hình truyền tính hiệu - Signal-R .34 Hình 3.1-1: Mạch điện mơ 35 Hình 3.1-2: Sơ đồ mạch điện 36 Hình 3.1-3: Mơ hình bãi xe hồn thiện phía trước .37 Hình 3.1-4: Mơ hình đấu nối mạch điện phía sau 37 Hình 3.1-5: Mơ hình kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm 38 Hình 3.2-1: Thư viện SignalR tích hợp vào project 42 Hình 4.1-1: Trang chủ web app 45 Hình 4.1-2: Bảng kê bãi đỗ xe tìm thấy khu vực 46 Trang | Hình 4.1-3: Kích hoạt tool google map 46 Hình 4.1-4: Gợi ý đường từ google map 47 Hình 4.1-5: Trạng thái vị trí đỗ xếp theo tầng (phân khu) 47 Trang | MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đứng trước trạng ô tô cá nhân ngày gia tăng năm gần thiếu hụt nghiêm trọng bãi đỗ, điểm dừng, dẫn đến hành vi chủ phương tiện dừng đỗ tràn lan đường phố, vĩa hè, vừa làm vẻ mỹ quan đô thị, vừa gây an ninh trật tự, lại ảnh hưởng nhiều đến giao thơng cơng cộng Phần lớn bãi đỗ xe hiện có cịn hoạt động theo mơ hình truyền thống, tiêu tốn nhiều thời gian chi phí việc quản lý điều hành Bên cạnh đó, giải pháp mở rộng, xây dựng thêm bãi đỗ cịn gặp nhiều khó khăn chi phí đầu tư nhiều vấn đề liên quan khác, giải pháp nâng cấp, đưa cơng nghệ ứng dụng vào việc quản lý, vận hành lựa chọn tối ưu Với nhận thức nhu cầu bãi đỗ xe ô tô ngày tăng cao, phương thức cải tiến, nâng cấp bãi xe có, tơi chọn đề tài Xây dựng hệ thống đỗ xe ô tô thông minh với thiết bị cảm biến nhằm đặt ý tưởng quy chuẩn kiến trúc mơ hình, hồng mang lại dễ dàng công tác quản lý liệu, kết nối, chia sẻ thông tin bãi xe MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích luận văn nhằm tạo hệ thống theo dõi bãi đỗ xe thông minh cảm biến nhận truyền liệu trung tâm thông qua công cụ giao tiếp Đồng thời bãi đỗ, có trang bị đèn tín hiệu báo trạng thái bảng số điện tử để thông tin, hướng dẫn khách hàng đánh xe vào cách thuận tiện Một phần mềm ứng dụng thiết kế dành cho khách hàng (những chủ xe có nhu cầu tìm bãi giữ xe tơ địa bàn), tính tốn sau thể xác tầng, phân khu trống theo thời gian thực để định phù hợp Có thể đặt chỗ online thông qua ứng dụng Trang | Sau bật tín hiệu trạng thái theo vị trí đỗ, vịng lặp chạy qua đoạn lệnh shiftOut(DATA_PORT, CLOCK_PORT, MSBFIRST, Seg([numberOfParking]) ; cập nhật lại đếm hiển thị nội dung đèn led đoạn 3.2.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU Cơ sở liệu lưu trữ với bảng :  Buildings : Lưu trữ địa bãi đỗ xe mà hệ thống kết nối Trang | 41  ParkingSlots : Ghi nhận trạng thái đỗ cho vị trí bên tịa nhà  ErrorLogs : Chứa nhật ký bảng ghi thông tin lỗi hệ thống thu thập để hiệu chỉnh, phát triển  MigrationHistory : Phiên phát hành phần mềm ứng dụng 3.2.3 ĐỒNG BỘ DỮ LIỆU Cài đặt thư viện SignalR vào project để thực chức đồng liệu theo thời gian thực Hình 3.2-1: Thư viện SignalR tích hợp vào project Trang | 42 KHỐI HUB NOTIFICATION Một NotificationHub class mà phục vụ high-level pipeline để xử lý giao tiếp Client-Server Kế thừa từ SignalR Hub, quản lý kết nối phân chia nhóm phương thức gọi: SendNotification: từ hệ thống phần cứng lên web app BookSlot: từ web app xuống hệ thống phần cứng bên KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM WORKER APPICATION Là module chạy ngầm, để liên lạc điều phối tín hiệu đến khối Parking Slot, Database Notification Hub Khi khởi động, thiết lập thơng số cấu hình, mở port kết nối với hệ thống phần cứng lắng nghe kiện Trang | 43 Khi nhận tín hiệu từ bãi xe có thay đổi trạng thái vị trí đỗ, phương thức ChangeSlotState lớp Service gọi để cập nhật sở liệu cloud Tiếp theo HubProxy kích hoạt phương thức SendNotification để đồng liệu với tất thiết bị phía client kết nối đến Một nhiệm vụ khối lắng nghe liệu Notification Hub thông tin đặt chỗ từ web app Khối sau chuyển tín hiệu điện để gởi hệ thống phần cứng cập nhật (bật đèn vàng) vị trí book Trang | 44 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM 4.1 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.1.1 LẬP TRÌNH GIAO DIỆN Trang chủ cung cấp cơng cụ tìm kiếm bãi xe theo khu vực Khi người dùng nhập kích tìm, danh sách bãi xe liên kết thể Hình 4.1-1: Trang chủ web app Ở trang chi tiết, danh sách bãi đỗ địa bàn tìm kiếm liệt kê với nhiều thông tin công bố tên bãi, địa chỉ, trạng thái cịn trống chỗ hay khơng Trang | 45 Bên cạnh đó, vị trí bãi giữ xe hiển thị trực quan đồ giúp khách hàng dễ dàng định vị sử dụng chức dẫn đường tích hợp Kích vào biểu tượng cột MAP(Go) để hiển thị vị trí xác bãi đỗ trực quan đồ Hình 4.1-2: Bảng kê bãi đỗ xe tìm thấy khu vực Để sử dụng chức dẫn đường, người dùng kích vào nút « Directions » để bật tool google map, liên kết sẵn điểm đến địa bãi giữ xe Người dùng cần chọn điểm xuất phát « Your location » (vị trí bạn) để kích hoạt Hoặc nhập địa khác với mục đích tra cứu thơng tin Hình 4.1-3: Kích hoạt tool google map Trang | 46 Khi kích hoạt chức dẫn đường Hình 4.1-4: Gợi ý đường từ google map Khi vào chi tiết bên bãi xe, khách hàng liệt kê tất tầng, phân khu trạng thái vị trí đỗ Nhìn vào bảng kê, người dùng hồn tồn nắm thơng tin tầng (phân khu nào) cịn vị trí đỗ, tầng khơng Hoặc đặt chỗ trước thơng qua nút « Book now » Nút « Back » để quay lại danh sách bãi đỗ xe trước Hình 4.1-5: Trạng thái vị trí đỗ xếp theo tầng (phân khu) Khi vị trí có xe vào, nút “Book now” bị vơ hiệu hóa web app, xe đánh ngồi, vị trí trống kích hoạt, đồng thời nút “Book now” để người dùng đặt chỗ trước Trang | 47 4.1.2 XỬ LÝ SỰ KIỆN Dự án lập trình theo mơ hình phân lớp MVC, project Service tách riêng đảm nhận việc giao tiếp cập nhật lên sở liệu lưu trữ (Cloud) Bao gồm hàm truy xuất liệu, lấy danh sách bãi xe đăng ký chi tiết thông tin vị trí đỗ tương ứng với bãi xe Trang | 48 Có phương thức chính:  Cập nhật trạng thái vị trí đỗ  Cập nhật trạng thái booking Trang | 49 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN So với bãi giữ xe truyền thống, mơ hình đề tài cải tiến nhiều công cụ, bảng dẫn, liệu trực quan thể phần mềm theo thời gian thực Tính thơng minh mơ hình thể thơng qua bảng dẫn điện tử, thay cơng việc nhân viên điều phối, chia sẻ liệu lên hệ thống điện tốn đám mây để thơng tin kịp thời đến khách hàng, cho phép giữ chỗ qua mạng, vừa giúp giảm chi phí vận hành máy, vừa thể tính chuyên nghiệp, động cho thành phố văn minh thơng minh Bên cạnh đó, ứng dụng tính hợp cơng nghệ google map, biểu trực quan bãi giữ xe đồ nhằm giúp người dùng có thơng tin lựa chọn nơi gần với Thơng qua chức dẫn đường, khách hàng dễ dàng việc tiếp cận với bãi xe mới, chưa qua sử dụng dịch vụ Mơ hình áp dụng triển khai đời sống khả thi bãi xe tơ tự động cửa, tính tốn giảm thiểu chi phí tính tiện lợi, phù hợp điều kiện thực Hơn nữa, mơ hình lan tỏa hiệu gấp nhiều lần phép liên kết chia sẻ liệu nhiều điểm khác Từ nâng cấp, xây dựng hệ thống sở liệu tập trung, thống để thông tin đến khách hàng thông qua ứng dụng chạy thiết bị di động thông minh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đối với phần lớn bãi giữ xe truyền thống (chưa áp dụng áp dụng phần công nghệ thông tin công tác quản lý, điều hành) mơ hình mà luận văn đưa có nhiều tối ưu cho chủ đầu tư lẫn chủ phương tiện Cụ thể với mơ hình cũ, chủ đầu tư dễ dàng trang bị nâng cấp bãi đỗ theo mơ hình với mức chi phí phù hợp chấp nhận (ngay xây dựng mới), vừa giảm chi phí vận hành lại tăng công suất khai thác, phục vụ khách hàng tốt Trang | 50 So sánh với mơ hình gởi xe cửa không tự động đại bằng, mơ hình đề tài khả thi để triển khai thực tế tính hợp lý chi phí đầu tư, cộng thêm tính linh hoạt quy trình, phù hợp với thói quen văn hóa giao thơng đại đa số cơng dân Việt Tích hợp thêm ứng dụng web app chạy tảng thiết bị di động, dùng để kết nối, chia sẻ liệu bãi đỗ xe có địa bàn với danh sách trạng thái vị trí đỗ theo thời gian thực, giúp khách hàng có thơng tin định Đó điểm nhấn nỗi bật mơ hình Hình ảnh chủ phương tiện phải loay hoay khơng biết bãi xe có xung quanh mình, cơng đánh xe vào khu vực bị lấp đầy không cịn Thay vào đó, vài thao tác điện thoại thông minh, danh sách bãi đỗ xe gợi ý với chức dẫn đường giúp chủ phương tiện tìm chỗ đậu xe cho chưa dễ dàng thuận tiện thế, đến thành phố xa lạ Một thành công khác dự án, cho phép người dùng đặt chỗ qua mạng, giúp bên có chủ động nhiều tình Vừa đáp ứng nhu cầu khách hàng, vừa mang tính chuyên nghiệp nhịp sống thời đại đô thị thông minh KIẾN NGHỊ Triển khai thí điểm vài bãi đỗ xe địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, từ xây dựng server chung để tập trung chia sẻ thông tin Tiếp đến cải tiến thêm nhiều tính ứng dụng nhận diện biển số camera, đăng ký quản lý thông tin số cho người dùng, cho phép người tham gia giao thơng có nhiều chọn lựa, tìm kiếm, đặt chỗ trước tốn trực tuyến… Vì cảm biến hồng ngoại nhiều hạn chế mức nhiễu tín hiệu mơi trường tự nhiên Vì triển khai quy mô công nghiệp cần thay cảm biến sóng âm, cảm biến lazer, nâng cấp mơ hình software thơng qua camera với cơng nghệ nhận diện hình ảnh Nếu thành cơng, mơ hình hứa hẹn trở thành hệ thống đặt chỗ thống cho thành phố khu vực, hỗ trợ nhiều tác vụ cho cấp ban ngành quản lý nhà nước tiện lợi nhiều người dân trực tiếp tham gia giao thông Trang | 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Nihal Deochand Chaudhari, Ayushi Singh, 2020, Automatic Car Parking System Using Arduino, International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET) Mohammed Omar Ba Sabbea, Muhammed Irfan, Saeed Karama ALtamimi, Saeed Mabkhot, A H M., December, 2018, Design and Development of a Smart Parking System, Journal of Automation and Control Engineering Vol 6, No Sushma, Sushma M*, Rachana Raj A N., Zoya Fathima, Shruthi B M., 2018, Intelligent Parking System Using IOT, National Conference on Image Processing, Computing, Communication, Networking and Data Analytics (NCICCNDA) E S Soegoto, V Y Pamungkas and A Herdiawan, 2018, Designing Smart Parking Application for Car Parking Space Arrangement, Materials Science and Engineering 407 012185 Suvarna Nandyal, PhD, Sabiya Sultana, Sadaf Anjum Smart, 2017, Car Parking System Using Arduino UNO International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 169 – No.1 Mr K.Devendran ME., 2017, Android Application For Vehicle Parking System International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 8, Issue 7 Leo Louis, 2016, Working Principle Of Arduino And Using It As A Tool For Study And Research International Journal of Control, Automation, Communication and Systems (IJCACS), Vol.1, No.2 José M Aguilar, 2014, SignalR programming in Microsoft ASP.NET, Microsoft Press A Division of Microsoft Corporation, Redmond, Washington 98052-6399, pp 27-54 Nimit Joshi, 2013, Programming ASP.NET MVC 5, C# CORNER, Philadelphia, Pennsylvania, pp 4-73 10 Massimo Banzi, 2009, Getting Started with Arduino, An imprint of Maker Media, a division of O’Reilly Media, Inc, pp 193-205 Trang | 52 11 P Zeydin and N Inanc, 2007, Smart parking applications using RFID technology, RFID, Eurasia, 1st Annual 12 Nguyễn Văn Bình, Vũ Đình Biên, Trần Đình Đài, Nguyễn Văn Hiếu, Nguyễn Văn Minh, Hoàng Quốc Xuyên, 2019, Thiết kế bãi đổ xe ô tô thông minh Tập san Sinh viên nghiên cứu Khoa học, số(9.2019) 13 RPM, 2018, Cận cảnh bãi đỗ xe tự động Việt Nam https://xedoisong.vn/cong-nghe/can-canh-he-thong-bai-do-xe-tu-dong-dau-tientai-viet-nam-25586.html 14 Văn Xuyên, 2020, Dự báo xu hướng phát triển công nghiệp ô tô Việt Nam Bnews/TTXVN, https://bnews.vn/du-bao-xu-huong-phat-trien-cuacong-nghiep-o-to-viet-nam/176853.html 15 Phạm Quang Huy, 2018, Vi điều khiển ứng dụng Arduino cho người tự học, Nhà xuất bạn Thanh Niên Tr 327-357 16 Nguyễn Tất Bảo Thiện, Phạm Quang Huy, Arduino lập trình IOT, Nhà xuất Thanh Niên Tr 9-35 Trang | 53 ... CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đặng Quang Quyền XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỔ XE Ô TÔ THÔNG MINH VỚI THIẾT BỊ CẢM BIẾN Chuyên ngành : Ngành máy tính Mã số: 8480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HỆ... dựng hệ thống đỗ xe ô tô thông minh với thiết bị cảm biến nhằm đặt ý tưởng quy chuẩn kiến trúc mơ hình, hồng mang lại dễ dàng công tác quản lý liệu, kết nối, chia sẻ thông tin bãi xe MỤC ĐÍCH NGHIÊN... NGHIÊN CỨU Mục đích luận văn nhằm tạo hệ thống theo dõi bãi đỗ xe thông minh cảm biến nhận truyền liệu trung tâm thông qua công cụ giao tiếp Đồng thời bãi đỗ, có trang bị đèn tín hiệu báo trạng