(TIỂU LUẬN) ứng dụng internet of things xây dựnggiải pháptriển khai hệ thống đếm số người ra vào để cảnh báo khu vực tụ tập đông người cho thư viện tại trường đại học kinh tế quốc dân

Trường Đại học Kinh tế Quốc dân Viện Công nghệ thông tin Kinh tế số _   _ BÀI TẬP LỚN Môn Mạng kết nối vạn vật Đề tài: Ứng dụng Internet of Things: Xây dựng/Giải pháp/Triển khai hệ thống đếm số người vào để cảnh báo khu vực tụ tập đông người cho thư viện trường Đại học Kinh tế Quốc dân Giáo viên hướng dẫn Họ tên Mã sinh viên Lớp HP : : : : ThS Nguyễn Thanh Hương Vũ Thị Thắm 11194652 Mạng kết nối vạn vật (221)_01 Mục lục Tổng quan ứng dụng IoT Đại học Kinh tế Quốc dân .5 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan đề tài 1.3 Giải pháp công nghệ 1.4 Giái pháp thiết kế .7 Nội dung đề tài 2.1 Sơ đồ hệ thống 2.2 Sơ đồ chức 2.3 Ưu điểm, hạn chế hệ thống 2.3.1 Ưu điểm: 2.3.2 Hạn chế 2.4 Nguyên tắc hoạt động 2.5 Danh mục thiết bị cần thiết 10 Mô hệ thống 10 3.1 Lắp đặt hệ thống 10 3.2 Lập trình 12 Danh mục hình ảnh Figure Sơ đồ tổng quát hệ thống đếm số người vào cảnh báo tụ tập đông người .8 Figure Sơ đồ chức hệ thống Figure Tồn hệ thống mơ tinkercad 11 Figure Thư viện LiquidCrystal 12 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, việc ứng dụng cho hệ thống IoT ngày trở nên phổ biến: từ ứng dụng đơn giản điều khiển chốt đèn giao thông định thời, đếm sản phẩm dây chuyền sản xuất, điều khiển tốc độ động điện chiều, thiết kế biển quảng cáo dùng Led ma trận, đồng hồ thời gian thực … đến ứng dụng phức tạp hệ thống điều khiển robot, kiểm soát nhà máy hệ thống kiểm soát máy lượng hạt nhân Các hệ thống tự động trước sử dụng nhiều công nghệ khác hệ thống tự động hoạt động nguyên lý khí nén, thuỷ lực, role điện, mạch điện tử số, thiết bị máy móc tự động cam chốt khí… thiết bị, hệ thống có chức xử lý mức độ tự động thấp so với hệ thống tự động đại xây dựng tảng hệ thống IoT Với mong muốn giới thiệu ứng dụng hệ thống IoT đời sống đại, em đưa mơ hình thiết kế hệ thống đếm số lượng người vào khu vực cảnh báo khu vực tập trung đông người dùng thư viện Tuy Mạng kết nối vạn vật môn học với cô sinh viên chúng em em chưa có nhiều kinh nghiệm kiến thức chuyên sâu môn học em mong muốn mang đến mơ hình đơn giản, ổn định tính ứng dụng cao Dù cịn nhiều thiếu sót em mong muốn nhận lời đóng góp từ để hồn thiện sản phẩm Em xin chân thành cảm ơn cô! Tổng quan ứng dụng IoT Đại học Kinh tế Quốc dân 1.1 Đặt vấn đề Cùng với phát triển xã hội, ngày nhu cầu người ngày tăng cao từ ké theo phát triển lĩnh vực nhằm phục vụ nhu cầu người điện tử, công nghệ thông tin, y tế … Sự phát triển mạnh lĩnh vực góp phần to lớn giải nhu cầu sống người biến điều tưởng chừng kỷ trước điều khiển, giám sát thiết bị nhà tở thành thực Khơng nằm ngồi xu đó, để hội nhấp quốc tế cá trường học mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin cà việc quản lý sở vật chất quản lý nhằm nâng cao chất lượng tiết kiệm chi phí vận hành Ngồi ra, mạng lưới internet phát triển mạnh có độ phủ sóng rộng lớn, với mạng điện thoại phát triển công nghệ nhằm phục vụ cho xu IoT việc phát triển hệ thống tự điều khiển cảnh báo nguy cho phòng học trọng Mang sứ mệnh trường tiên phong phong trào đổi mới, phát triển, thu hút đào tạo nhân tài, “Chiến lược phát triển trường Đại học Kinh tế Quốc dân gia đoạn 2021-2030” nhấn mạnh bên cạch chiến lược nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực nâng lực tài chính, trường đặc biệt quan tâm đến vấn đề tăng cường sở vật chất hướng tới mơ hình trường học thơng minh để tồn giảng viên sinh viên nhân viên nhà trường có môi trường học tập làm việc tốt nước Trên thực tế, Trường đưa vào sử dụng số hệ thống thông minh vài năm dần hồn thiện hệ thống để nâng cao chất lượng dễ dàng quản lý Dạo vịng quanh trường liệt kê đến số hệ thống IoT như:  Hệ thống quản lý bãi gửi xe thông minh: hệ thống bao gồm thẻ từ để lưu trự liệu biển số xe, hình ảnh phương tiện, ngày giừo vào….; đàu đọc thẻ để truyền đữ liệu ghi lại phương tiện vào vị trí kiểm tra đồng thời kiểm tra lại liệu bên thẻ phương tiện khỏi bãi dỗ; camara chuyên dụng có tác dụng cung cấp liệu ác biển số hình ảnh phương tiện avf cuối máy tính để lưu trữ liệu cài đặt phần mềm quản lý  Hệ thống đo thân nhiệt thông minh đã lắp đặt kịp thời giai đoạn dịch Covid 19 Hệ thống bao gồm camara cảm biến nhiệt độ hình quan sát  Hệ thống mà hình tương tác thơng minh với cơng nghệ lắp đạt quán café Synary Smart Hub tào nhà A2 Mà hình tương tác thông minh đầu tư làm mặt bàn nhằm thay máy tính để bàn, laptop, điện thoại nhờ sinh viên giảng viên thoải mái truy cập giới mạng thưởng thức café  Hệ thống sấy khô tay tự động tất nhà vệ sinh khuôn viên trường: thiết bị nhỏ với cảm biến cánh quạt tạo gió cho thấy quan tâm trường đến từ ngóc ngách tạo thuận lợi gia tăng trải nghiệm sử dụng  Hệ thống chng báo phịng cháy chữa cháy tự động triển khai nhà  … Có thể nói, Trường Đại học Kinh tế Quốc dân có bước đầu cải thiện sở hạ tầng với nhiều hệ thống IoT áp dụng Tuy nhiên thấy có nhiều tiềm để phát triển ví dụ hệ thống đèn chiếu sáng, quạt mát (tại tồ nhà B, C, D) phịng học tiến hành thủ công Hay sinh viên chưa chủ động việc mượn phòng đọc thư viện mà sinh viên thường phải tự lên thư viện để tìm kiếm phịng trống nhiều nhím sinh viên phải khơng mượn phịng đặc biệt giai đoạn ơn thi cac phịng thường kín nhanh Việc sinh viên hồn tồn chủ động đến thư viện chọn đĩa điểm khác có hệ thống theo dõi đặt phịng từ xa Ngồi ra, cịn nhiều lĩnh vực khác mà khai thác bién trở thành hệ thống thơng minh Nhận thấy tiềm em định thực đề tài: “Ứng dụng Internet of Things: Xây dựng/Giải pháp/Triển khai hệ thống đếm số người vào để cảnh báo khu vực tụ tập đông người cho thư viện trường Đại học Kinh tế Quốc dân.” 1.2 Tổng quan đề tài Ý tưởng đề tài lấy cảm hứng từ trải nghiệm thân em khảo sát bạn bè lớp Như biết, thư viện môi trường học tập cần yên tĩnh người đến để học tập nghiên cứu với sựu tập trung cao độ Tuy nhiên tuỳ vào nhu cầu mục đích sử dụng thư viện với tính chất phân bổ ácc khu vực tài liệu nên phân bố lượng sinh viên khu vực không khu vực thư viện Ví dụ khu vực tầng thường đơng khu vực sách trang bị nhiều ghế ngồi nhất, có máy tính để tìm kiếm tài liệu có khu vực sách ngoại văn – loại sách chủ phép đọc chỗ Các sinh viên thường thích ngồi nhũng khu vực cạnh cửa có nhiều ánh sánh Khu vực có ổ điện tập trung nhiều sinh viên nhu cầu sạc thiết bị điện tử Chính phân bố khơng đồng nên cần thiết để có hệ thống cho phép đo lường lượng sinh viên khu vực để đưa cảnh báo để sinh viên lựa chọn khu vực yên tĩnh có nhu cầu đồng thời cảnh báo giúp phận quản lý thư viện có biện pháp kịp thời để can thiệp giúp bạn đọc có trải nghiệm tốt ví dụ đưa lời cảnh báo khu vực tập trung đông gây nhiều tiếng ồn hay xếp lại gia tăng diện tích giãn cách khu vực tập trung đơng người nhằm giữ gìn môi trường yên tĩnh thư viện Đặc biệt, giai đoạn dịch Covid 19 hệ thống đếm số người vào giúp phận quản lý can thiệp kịp thời tránh gây tượng tụ tập đông người gây lây lan dịch bệnh 1.3 Giải pháp cơng nghệ Qua phân tích trên, em đưa giải pháp xây dựng hệ thống đếm số người vào khu vực cảnh báo khu vực tụ tập đơng người thơng qua việc thu nhận tín hiệu xử lý tín hiệu, có người ra/vào khu vực hệ thống tự động đểm hiển thị số lượng người có khu vực để vào số lượng điểm kiện để đưa cảnh báo xem có phải khu vực đơng người khơng thơng qua hình đèn báo 1.4 Giái pháp thiết kế Để phát người ra/vào ta dùng cảm biến hồng ngoại mắc cổng cổng vào Xử lý, điều khiển dùng vi điều khiển: lập trình để nhận tín hiệu vào từ cảm biến hồng ngoại, tính tốn để xử lý để đưa lệnh Dùng hình để hiển thị số lượng người khu vực Dùng đèn led để đưa cảnh báo Nội dung đề tài 2.1 Sơ đồ hệ thống Hệ thống đếm số người vào cảnh báo thông minh gồm khối Khối hiển thị Khối cảm biến Khối vi xử lý Khối chấp hành Figure Sơ đồ tổng quát hệ thống đếm số người vào cảnh báo tụ tập đông người  Khối cảm biến: sử dụng sensor hồng ngoại dùng để thu nhận tín hiệu người vào phòng Để nhận biết người vào hay ta dùng thu phát hồng ngoại lắp cổng vào cổng 1khu vực  Khối xử lý: sử dụng mạch Arduino R3 để lấy tín hiệu cảm biến, tính tốn, lưu trữ đưa khối hiển thi chấp hành  Khối hiển thị: sử dụng mà hình LCD để hiển thi số lượng người khu vực cảnh báo (nếu có)  Khối chấp hành: nhận tín hiệu từ khối xử lý để bật tắt đèn cảnh báo 2.2 Sơ đồ chức Figure Sơ đồ chức hệ thống 2.3 Ưu điểm, hạn chế hệ thống 2.3.1 Ưu điểm:  Đáp ứng nhu cầu hệ thống  Quyển riêng tư khơng xác định  Chi phí thấp  Dễ dàng cài đặt 2.3.2 Hạn chế  Độ xác có xu hướng giảm với lối vào rộng đông đúc Ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào chùm tia sáng ảnh hưởng đến hệ thống Các điều kiện khó khăn đưa dộ xác xuống 80%  Mơ hình chưa thực hoàn thiện mặt thẩm mỹ 2.4 Nguyên tắc hoạt động Nguyên lý hoạt động toàn hệ thống:  Bước 1: Khởi tạo phiên làm việc, thiết bị, kết nối  Bước 2: Khởi tạo chuỗi, biến đếm, thiết lập cổng với giá trị mặc định sẵn  Bước 3: Đọc thông số từ môi trường, thực thi lệnh tự động hóa tùy theo kịch  Bước 4: Nhận giá trị xử lý tính tốn  Bước 5: Hiển thị hình  Bước 6: Nếu có lệnh từ người dùng thực thi lệnh  Bước 7: Kết thúc 2.5 Danh mục thiết bị cần thiết  cảm biến vật cản hồng ngoại  Arduino UNO R3  Đèn Led  module LCD 1602  Breadboard  Dây cắm breadboard  biến trở Mô hệ thống Hệ thống lập trình mơ trang web Tinkercad Tinkercad là chương trình tạo mơ hình 3D trực tuyến, miễn phí chạy trình duyệt web. Kể từ có mặt vào năm 2011, trở thành tảng phổ biến để tạo mơ hình cho in 3D cũng giới thiệu sơ cấp về hình học rắn xây dựng trong trường học 3.1 Lắp đặt hệ thống Hệ thống chia làm loại tưng ứng với loại hình khu vực khác nhau:  Khu vực cửa: phòng học, …  Khu vực cửa: hành lang, phòng học cửa, … Về hai hệ thống gần giống nhau, điểm khác vị trí đặt cảm biến Nếu hệ thống cửa hai cảm biến đặt gần hệ thống cửa hai cảm biến đặt phân biệt cửa vào tương ứng 10 Figure Tồn hệ thống mơ tinkercad Module LCD 1602 – Arduino Uno R3              GND - cực âm Power – 5V Constrast Voltage (Vo) - GND Register Select (RS) - 12 Read/Write (RW) - GND Enable pin - 11 D4, D5, D6, D7 – 4, 5, 6, LED Anode (+) – 5V LED Cathode (-) – GND Cảm biến vật cản hồng ngoại – Arduino Uno R3 VCC – 5V GND - GND Out – Cảm biến vật cản hồng ngoại – Arduino Uno R3  VCC – 5V  GND - GND  Out – Đèn led đỏ - Arduino Uno R3 11  Cathode – GND  Anode – Đèn led xanh – Arduino Uno R3  Cathode – GND  Anode - 10 3.2 Lập trình Để giao tiếp LCD với Arduino, ta cần sử dụng thư viện LiquiCrytal thư viện điều khiển Arduino cho phép bạn lập trình điều khiển module LCD vng cách nhanh chóng mà khơng cần phải lập trình nhiều Figure Thư viện LiquidCrystal Đầu tiên, ta cần khai báo biến để lưu trữ: Khởi tạo biến lcd với chân: Trong setup, các chân được cấu hình bằng pinMode() Kết nối serial monitor được thiết lập bằng Serial.begin Các chân digital cảu cảm biến vào cảm biến cấu hình làm đầu vào để thu tín hiệu Các chân led cấu hình làm đầu Số lượng người khu vực khởi tạo với giá trị ban đầu Màn hình LCD thơng báo 1602 12 Trong void loop(), đọc giá trị chân digital vào cảm biến in hình Serial Để đưa cảnh báo, ta kiểm tra số lượng người phòng điều kiện if Nếu khu vực khơng có người đèn xanh đỏ chế độ tắt thông báo đưa “Vacant Area”- khu vực trống Nếu số lượng người lớn nhỏ 20 đèn xanh bật, đèn đỏ tắt thông báo đưa “Occupied” – khu vực có người Nếu số lượng người lớn 20 thi đèn chuyển từ xanh sang đèn cảnh báo đỏ cảnh báo đưa “Crowded Area” – khu vực đông người TH1: Hệ thống cửa Khi cảm biến vào nhận tín hiệu tín hiệu “1” thêm vào hangdoi, cảm biến nhận tín hiệu “2” thêm vào hangdoi Nếu hangdoi “12” tức 13 có người vào soluong tăng thêm đơn vị Ngược lại hangdoi “21” tức có người soluong bị giảm đơn vị Giá trị hàng đợi thiết lập lại trường hợp hangdoi == “11” (có người đứng cảm biến vào mà không vào luôn) “22” (có người đứng cảm biến chưa đi) hết thời gian chờ TH2: Hệ thống cửa Khi cảm biến vào nhận tín hiệu tín hiệu “v” thêm vào hangdoi, cảm biến nhận tín hiệu “r” thêm vào hangdoi Nếu hangdoi “v” tức có người vào soluong tăng thêm đơn vị Ngược lại hangdoi “r” tức có người soluong bị giảm đơn vị 14 In giá trị tính tốn hình Serial hình LCD: 15 16 Danh mục tham khảo Arduino Điều khiển LCD1602 Arduino UNO [Trực tuyến]. - http://arduino.vn/bai-viet/531-dieukhien-lcd-bang-arduino-uno Fuvitech Danh mục: Dự án Arduino [Trực tuyến]. - https://fuvitech.vn/category/huong-dan/du-anarduino/ Lê Minh Hải Phan Vũ Đình Nguyên, Trương Quốc Dũng ỨNG DỤNG HỆ THỐNG INTERNET OF THINGS XÂY DỰNG HỆ THỐNG MINH PHẠM CHÍ XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH Thanh Tú Vlogs [Trực tuyến]. - https://youtu.be/AkmyGDVAA48 Thanh Tú Vlogs [Trực tuyến]. - https://youtu.be/aHxARztNNLI Wikipedia [Trực tuyến]. - https://en.wikipedia.org/wiki/Tinkercad 17 ... dựng/Giải pháp/Triển khai hệ thống đếm số người vào để cảnh báo khu vực tụ tập đông người cho thư viện trường Đại học Kinh tế Quốc dân. ” 1.2 Tổng quan đề tài Ý tưởng đề tài lấy cảm hứng từ trải nghiệm... hệ thống đếm số người vào khu vực cảnh báo khu vực tụ tập đơng người thơng qua việc thu nhận tín hiệu xử lý tín hiệu, có người ra/ vào khu vực hệ thống tự động đểm hiển thị số lượng người có khu. .. dụng hệ thống IoT đời sống đại, em đưa mơ hình thiết kế hệ thống đếm số lượng người vào khu vực cảnh báo khu vực tập trung đông người dùng thư viện Tuy Mạng kết nối vạn vật môn học với cô sinh viên