Xây dựng hệ thống giám sát phòng server của bệnh viện quy mô vừa và nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG  XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÒNG SERVER CỦA BỆNH VIỆN QUY MÔ VỪA VÀ NHỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒNG NAI - NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG  XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÒNG SERVER CỦA BỆNH VIỆN QUY MÔ VỪA VÀ NHỎ Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Mã số chuyên ngành: 8480201 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒNG NAI - NĂM 2022 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn nhận nhiều quan tâm giúp đỡ Quý Thầy Cô, bạn bè tập thể cán trường Đại học Lạc Hồng Xin trân trọng cảm ơn PGS.TS thầy hướng dẫn khoa học luận văn, hướng dẫn tận tình giúp đỡ mặt để em hồn thành luận văn Xin cảm ơn Quý Thầy Cô khoa Công Nghệ Thông Tin, khoa Sau Đại Học trường Đại học giúp đỡ suốt trình học thực luận văn Xin trân trọng cảm ơn Quý Thầy Cơ Hội Đồng chấm luận văn có góp ý thiếu sót luận văn giúp cho luận văn hoàn Cuối cùng, để có kiến thức quý báu ngày hôm nay, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quý Thầy Cô trường Đại học Quý Thầy Cô thỉnh giảng thời gian qua truyền thụ bảo cho em kiến thức quý báu Xin trân thành cảm ơn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận văn hồn tồn hình hành phát triển từ nghiên cứu cá nhân tôi, hướng dẫn khoa học PGS.TS Trường Đại Học Các số liệu kết có luận văn hoàn toàn trung thực Tác giả luận văn TĨM TẮT Luận văn trình bày phương pháp thiết kế thi công hệ thống thu thập liệu điều khiển hệ thống giám sát, cảnh báo phòng máy chủ cách tự động Hệ thống thiết kế dựa kết hợp thiết bị thu thập, xử lý liệu công nghệ truyền thông không dây (IoT) Các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm cung cấp cho giá trị nhiệt độ, độ ẩm thông qua tảng phần cứng trung tâm NodeMCU ESP8266 Các liệu nhiệt độ, độ ẩm thu thập dùng để sử dụng liệu đầu vào cho thuật toán fuzzy logic hệ thống để xuất tín hiệu điều khiển hệ thống giám sát cảnh báo phòng máy chủ để đảm bảo ln chạy mơi trường có nhiệt độ, độ ẩm tốt nhất, cảnh báo sớm trường hợp vượt ngưỡng cho phép nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định tránh rủi ro xảy Các liệu nhiệt độ, độ ẩm relay điều khiển thiết bị đưa lên tảng online sau hiển thị, lưu trữ máy chủ Thingspeak thông qua kết nối wifi hệ thống Các liệu để lên máy chủ Thingspeak lưu trữ truy xuất cần để xử lý tình cần theo dõi liên quan đến thông số nhiệt độ, độ ẩm phịng máy chủ Từ khóa: IoT, NodeMCU ESP8266, nhiệt độ - độ ẩm phòng máy chủ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung thực 1.5 Phương pháp thực 1.6 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN .5 2.1 Một số sở lý thuyết 2.2 Các công trình nguyên cứu liên quan 15 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÒNG SERVER 19 3.1 Giới thiệu 19 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 19 3.3 Vị trí triển khai hệ thống thực tế 40 3.4 Thiết kế hệ thống giao diện ThingSpeak 41 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 44 4.1 Giới thiệu 44 4.2 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm phòng máy chủ 44 4.3 Một số hình ảnh thực tế hệ thống thực nghiệm 45 4.4 Kết thực nghiệm 45 4.5 Kết Quả Hiển Thị Thingspeak 53 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 55 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt Nội dung viết tắt 3G Third-generation Technology 4G Fourth-generation Technology BVĐN -2 Bệnh Viện Đồng Nai -2 CNTT Công Nghệ Thông Tin IDE Integrated Development Environment IoT Internet of Things LAN Local Area Network LTE Long Term Evolution MCU Microcontroller Unit 10 QCVN Quy Chuẩn Việt Nam 11 UBND Ủy Ban Nhân Dân 12 WHO World Health Organization DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Các kết nối cảm biến DHT22: 24 Bảng 3.2: Các thiết bị hệ thống giám sát 26 Bảng 3.3: Kết nối ESP8266 DTH22 26 Bảng 3.4: Kết nối ESP8266 RELAY1 27 Bảng 3.5: Kết nối ESP8266 RELAY2 27 Bảng 3.6: Kết nối ESP8266 RELAY3 27 Bảng 3.7: Các thang đo thông số nhiệt độ 31 Bảng 3.8: Các thang đo thông số độ ẩm 31 Bảng 3.9: Các tập mờ cho tham số nhiệt độ .32 Bảng 3.10: Các tập mờ cho tham số độ ẩm .33 Bảng 3.11: Luật mờ cho điều khiển máy lạnh 34 Bảng 3.12: Luật mờ cho điều khiển máy hút ẩm 35 Bảng 4.1: Dữ liệu độ ẩm trung bình ngày 47 Bảng 4.2: Số liệu độ ẩm thay đổi theo thời gian phòng máy chủ 48 Bảng 4.3:Dữ liệu nhiệt độ thay đổi tình .51 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Quy trình làm việc arduino .10 Hình 2.2: ThingSpeak cho IoT .12 Hình 2.3: Giao tiếp I2C 13 Hình 2.4: Giao tiếp One – Wire 14 Hình 2.5: Cơ sở truyền nhận liệu chuẩn One – Wire .15 Hình 2.6: Nhiệt độ độ ẩm ban đầu, xây dựng logic mờ 16 Hình 2.7: Kết đạt sau áp dụng nghiên cứu 16 Hình 2.8: Kết đạt sau áp dụng nghiên cứu 17 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống .19 Hình 3.2: Sơ đồ thiết bị hệ thống 20 Hình 3.3: Sơ đồ chân Module thu phát Wifi NodeMCU ESP8266 .21 Hình 3.4: Mặt mặt NodeMCU ESP8266 22 Hình 3.5: Cảm biến DTH22 23 Hình 3.6: Sơ đồ chân cảm biến DHT22 .23 Hình 3.7: Sơ đồ kết nối cảm biến 24 Hình 3.8: Mơ q trình gửi tín hiệu DHT22 .24 Hình 3.9: Module relay 25 Hình 3.10: ESP8266 kết nối DTH22 .26 Hình 3.11: ESP8266 kết nối RELAY 27 Hình 3.12: Sơ đồ kết nối ESP8266 với cảm biến relay 28 Hình 3.13: Bên ngồi thiết bị thực tế nhìn theo nhiều hướng .28 Hình 3.14: Bố trí kết nối thiết bị thực tế 29 Hình 3.15: Bảng thơng số kỹ thuật dịng máy chủ hãng HP 30 Hình 3.16: Code khai báo không gian 32 Hình 3.17: Code khai báo tập mờ 34 Hình 3.18: Hình biểu diễn tập mờ 34 Hình 3.19: Code khai báo luật mờ nhiệt độ 35 Hình 3.20: Code khai báo luật mờ độ ẩm .36 Hình 3.21: Code lấy liệu nhiệt độ, độ ẩm từ thiết bị 36 Hình 3.22: Code lấy giá trị đầu output1 output2 36 45 4.3 Một số hình ảnh thực tế hệ thống thực nghiệm Hình 4.2 : Phịng máy chủ Bệnh Viện Đồng Nai -2 Hình 4.3: Lắp đặt hệ thống thực tế 4.4 Kết thực nghiệm 4.4.1 Thực nghiệm hệ thống điều khiển độ ẩm Hiện trạng: Hiện hệ thống máy chủ Bệnh Viện Đồng Nai -2 hoạt động mức độ ẩm đo trung bình qua ngày trì từ 50% đến 55% Đối với ngày có thời tiết oi mưa gió liên tục mức độ ẩm thay đổi từ 0% đến 5% tùy thời tiết 46 Ngoài trường hợp nhân viên vào thường xun phịng máy chủ trập trung đơng người phòng dẫn đến độ ẩm phòng tăng lên bất thường từ 5% đến 10% Ngồi cịn có nguyên nhân khác xảy như: ngưng tụ đường ống máy lạnh chênh lệch nhiệt độ phòng nhiệt độ ống máy lạnh ( ngày nắng nóng) dẫn đến ngưng tụ nước làm cho độ ẩm phòng làm ảnh hưởng nhiệt độ phịng server Hình 4.4 : Biểu đồ độ ẩm trì phịng máy chủ Hiện phịng máy chủ BVĐN -2 có máy hút ẩm (1 chạy chính, dự phịng), đề tài sử dụng máy dự phòng để chạy đồng thời máy chạy tăng khả xử lý độ ẩm tăng nhanh cho hệ thống phòng server để chạy xảy trục trặc với máy máy phụ tự động bật có cố xảy nhằm đảm bảo hệ thống ln hoạt động trạng thái tốt Hình 4.5: Hai máy hút ẩm trang bị phòng máy chủ 47 Dữ liệu thực tế: Bảng 4.1: Dữ liệu độ ẩm trung bình ngày STT Ngày Độ ẩm trung bình Ngày 53.5 Ngày 53.6 Ngày 54.2 Ngày 54.4 Ngày 53.5 Ngày 53.6 Ngày 53.6 Từ số liệu trung bình đo qua ngày ta thấy độ ẩm trung bình phịng máy chủ có độ biến thiên khơng cao ổn định (phịng máy chủ khơng có người vào thường xuyên ngày lấy số liệu) Giả sử tình huống: Giả sử đặt tình phịng máy chủ BVĐN -2 thực bảo trì năm, thời gian tiến hành bảo trì 30 phút, số lượng người tham gia có mặt phịng máy chủ để thực vấn đề người trình bảo trì tiền hành làm nhân viên qn đóng cửa hệ thống phịng máy chủ Từ độ ẩm phịng máy chủ tăng lên trực tiếp từ nguyên nhân có người trực tiếp phòng máy chủ gián tiếp việc đối lưu khơng khí từ phía phịng bên ngồi nhân viên làm việc ( độ ẩm >=60%) Từ tình giả sử ta thu kết sau: 48 Bảng 4.2: Số liệu độ ẩm thay đổi theo thời gian phòng máy chủ Thời gian Số lượng người Độ ẩm Chênh lệch Fuzzy điều khiển 15h30 55.2% ~0% 0.5 15h40 55.5% ~0% 0.5 15h45 57.7% ~2% 0.6 15h46 58.5% ~3% 0.8 15h53 59.3% ~4% 0.9 15h54 61.5% ~6% 15h56 60.8% ~5% 16h00 58,6% ~4% 16h03 56.6% ~3% 16h04 55.4% ~2% 16h05 54,7% ~-1% 16h07 53.8% ~-2% 16h09 52.8% ~-3% Từ tình ta thấy có số lượng người lớn tham gia vào phịng tác động từ độ ẩm bên độ ẩm phịng thay đổi nhanh Ta thấy từ số liệu độ ẩm tăng dần từ kết đưa logic mờ tăng dần đạt giá trị “1” hệ thống tự bật Relay máy hút ẩm để hoạt động từ độ ẩm phịng khống chế không tiếp tục tăng đạt giá trị tối ưu có tác động từ nguyên nhân nêu Cho đến việc bảo trì hồn tất khơng có tác nhân trực tiếp gián tiếp tăng độ ẩm độ ẩm bắt đầu giảm dần relay tắt đạt ngưỡng giá trị đầu hàm logic mờ 0, giá trị độ ẩm lúc này thấp giá trị trì bình thường trung bình phịng server 49 Hình 4.6: Sự thay đổi độ ẩm phòng, đầu hàm logic trạng thái relay máy hút ẩm Kết luận: Từ tình giả sử thực tế ta thấy hàm logic mờ thay đổi biến thiên theo giá trị độ ẩm đo từ cảm biến phòng Mặc dù độ ẩm phòng sau thời gian dài đạt mức trung bình thường ngày đo ngưng hàm logic mờ trả giá trị ngưỡng độ ẩm ~52% Từ biểu đồ ta thấy hàm logic mờ cho chúng kết độ ẩm tốt khoảng từ >=52% đến