Xây dựng hệ thống server quan trắc chất lượng không khí

ẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT MÁY TÍNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ẠI HỌC XÂY DỰNG HỆ THỐNG SERVER QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ Ngành: KỸ THUẬT MÁY TÍNH HỘI ỒNG: KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: GVPB: ThS PHAN ÌNH THẾ DUY TS PHẠM HỒNG ANH 4o0o4 SVTH: PHÙNG CHÍ MINH QUANG (1612786) TP HỒ CHÍ MINH, 12/2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM -TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA:KH & KT Máy tính BỘ MÔN:KTMT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Chú ý: Sinh viên phải dán tờ vào trang thuyết trình HỌ VÀ TÊN: PHÙNG CHÍ MINH QUANG MSSV: 1612786 NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY TÍNH LỚP: Đầu đề luận án: Xây dựng Phần mềm server để lưu trữ, hiển thị, rút trích báo cáo cho hệ thống quan trắc môi trường không khí Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): - Dựa đề tài LVTN “Xây dựng hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí”, sinh viên tiếp tục đề tài với nâng cấp tảng server phát triển thêm chức cho hệ thống, có tích hợp phần cứng thu thập liệu - Tìm hiểu cơng nghệ Server (.NET, Nodejs, Java,…) - Xây dựng ứng dụng máy chủ server đáp ứng tốn thu thập liệu, lưu trữ, hiển thị, trích xuất đánh giá liệu - Giao tiếp phản hồi với thiết bị thu thập thơng tin quan trắc mơi trường khí - Tích hợp với thiết bị phần cứng hoàn thiện hệ thống Ngày giao nhiệm vụ luận án: …/…/2022 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …/12/2022 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Phần hướng dẫn: 1) PHAN ĐÌNH THẾ DUY 100% 2) 3) Nội dung yêu cầu LVTN thông qua Bộ môn Ngày tháng … năm 2022 CHỦ NHIỆM BỘ MƠN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Phạm Quốc Cường Phan Đình Thế Duy PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: _ Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: _ Nơi lưu trữ luận án: _ Lời cam oan Chúng xin cam oan ây cơng trình nghiên cứu riêng chúng tơi hướng dẫn thạc sĩ Phan ình Thế Duy Nội dung nghiên cứu kết ều trung thực chưa ược công bố trước ây Các số liệu ược sử dụng cho trình phân tích, nhận xét ược tơi thu thập từ nhiều nguồn khác ược ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, chúng tơi có sử dụng số nhận xét, ánh giá số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác Tất ều có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận nào, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường ại học Bách Khoa - ại học Quốc gia TP.HCM không liên quan ến vi phạm tác quyền, quyền chúng tơi gây q trình thực Lời cảm ơn / Lời ngỏ ể hoàn thành kỳ luận văn tốt nghiệp này, tơi tỏ lịng biết ơn sâu sắc ến thạc sĩ Phan ình Thế Duy ã hướng dẫn tận tình suốt trình nghiên cứu Chúng chân thành cảm ơn quý thầy, cô khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính, Trường ại học Bách Khoa - ại học Quốc gia TP.HCM ã tận tình truyền ạt kiến thức năm chúng tơi học tập trường Với vốn kiến thức tích lũy ược suốt q trình học tập khơng chß tảng cho q trình nghiên cứu mà cịn hành trang ể bước vào ời cách tự tin Cuối cùng, xin chúc quý thầy, cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao q Tóm tắt nội dung Nội dung luận văn tốt nghiệp nhằm tìm hiểu, thay dịch vụ máy chủ ã ược thực hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí học kỳ 212 Trong q trình nghiên cứu, chúng tơi ã tiến hành tổng hợp, ánh giá ưu nhược iểm phương pháp, công nghệ, hệ thống ã ang ược nghiên cứu, sử dụng Từ ó ưa lựa chọn giải pháp ể thực hệ thống Server phục vụ cho quan trắc chất lượng khơng khí Sau chọn lựa giải pháp ưa thiết kế tập trung vào việc thực hệ thống hồn chßnh ánh giá kết ạt ược, ồng thời phân tích ưu, nhược iểm hệ thống quan trắc ã ược so với hệ thống khứ thảo luận vấn ề mà hệ thống gặp phải Cuối cùng, nhóm chúng tơi ề xuất hướng phát triển ề tài tương lai Mục lục GIỚI THIỆU TỔNG QUAN LUẬN VĂN 1.1 Tình hình nhiễm khơng khí giới Việt Nam 1.1.1 Tình hình nhiễm khơng khí giới 1.1.2 Tình hình nhiễm khơng khí Việt Nam 1.2 Số hố quan trắc mơi trường 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Tìm hiểu IoT 1.3 Quan trắc môi trường tự ộng 1.3.1 Giới thiệu quan trắc môi trường tự ộng 1.3.2 Các thành phần quan trắc môi trường tự ộng 1.3.3 Ý nghĩa quan trắc môi trường tự ộng 1.3.4 Hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí tự ộng 1.4 Tìm hiểu hệ thống quan trắc ã ược thực kì trước 1.4.1 Phần cứng 1.4.2 Ứng dụng di ộng 1.4.3 Máy chủ Server 1.4.4 Những kết ã ạt ược hạn chế 1.5 Sự cần thiết ề tài 1.6 Mục tiêu ề tài 1.7 Phạm vi nghiên cứu ề tài 1.8 Phương pháp nghiên cứu 1.9 Kết luận chương 7 7 8 9 9 9 11 12 13 14 14 14 14 14 XÁC àNH CÁC YÊU CẦU VỀ CHỨC NĂNG VÀ KĨ THUẬT CỦA HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ 2.1 Giới thiệu 2.2 Những chất nhiễm tác ộng ảnh hưởng trực tiếp ến chất lượng khơng khí 2.2.1 Khí carbon monoxide (CO) 2.2.2 Khí nitơ ioxit (NO2 ) 2.2.3 Khí lưu huỳnh ioxit (SO2 ) 2.2.4 Khí ozone (O3 ) 2.2.5 Bụi mịn (PM2.5 , PM10 ) 2.3 Chức hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí tự ộng 2.4 Yêu cầu kỹ thuật Server hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí 2.5 Kết luận chương 15 15 16 16 16 17 17 17 18 18 19 Kiến thức tảng IoT ịnh hướng xây dựng Server 3.1 Kiến thức tảng Web Server 3.1.1 Web Server 3.1.2 Phần mềm Web Server 3.2 Kiến thức tảng IoT Platform 3.2.1 Khái niệm tảng IoT Platform 3.2.2 Khái niệm Paas IoT Platform 3.3 So sánh xây dựng Server sử dụng dịch vụ Paas 3.3.1 Ưu nhược iểm việc sử dụng dịch vụ Paas IoT Platform 3.3.2 Ưu nhược iểm tự xây dựng Web Server 3.3.3 Kết luận 20 20 20 20 21 21 21 22 22 23 23 3.4 23 23 25 26 26 27 27 28 28 28 29 30 30 30 31 32 33 34 34 34 34 34 36 37 37 37 39 39 40 41 41 42 42 43 44 44 44 45 46 46 47 THIẾT KẾ MODEL VÀ HIỆN THỰC GIẢI THUẬT 5.1 Thiết kế server 5.1.1 Xây dựng cấu trúc quản lý mã nguồn API 5.1.2 Xây dựng model liệu 5.1.3 Xây dựng dịch vụ cho Serser 5.1.4 Tính giá trị VN_AQI server 5.2 Hiện thực giải thuật: 5.2.1 Dịch vụ xác thực cho tài khoản 5.2.2 Dịch vụ lưu, truy xuất, phân trang liệu tính toán VN_AQI 5.3 Deploy Server 5.4 Kết luận chương 50 50 50 50 52 56 60 60 60 62 65 KIỂM THỬ HỆ THỐNG 6.1 Kịch kiểm thử Server 6.1.1 Thử nghiệm Server ộc lập 6.1.2 Thử nghiệm tích hợp Server phần cứng 6.1.3 Thử nghiệm tích hợp Server với phần mềm 6.1.4 Kiểm tra khả chịu tải Server 66 66 66 67 67 68 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Khái niệm API 3.4.1 Khái niệm RESTFUL API Khái niệm Docker Các hệ thống quản lí sở liệu 3.6.1 Relational DBMS 3.6.2 Non-relational DBMS 3.6.3 Lựa chọn hệ quản trị sở liệu (database) 3.6.4 ánh giá lựa chọn hệ quản lí sở liệu Các hệ quản trị sở liệu không quan hệ (Non-relational DBMS) 3.7.1 MongoDB 3.7.2 Redis 3.7.3 ánh giá lựa chọn hệ quản trị sở liệu không quan hệ Một số ngôn ngữ thiết kế Server (Script Language) 3.8.1 NodeJs (JavaScript) 3.8.2 Java 3.8.3 Python 3.8.4 NET 3.8.5 ánh giá lựa chọn ngôn ngữ thiết kế Server Nguyên lí hoạt ộng phần cứng Mô tả chức ứng dụng di ộng 3.10.1 Mục tiêu chung 3.10.2 Tổng quan ứng dụng Sơ ồ khối hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí datalogger ịnh hướng xây dựng Server 3.12.1 Tổng quan chức 3.12.2 Lựa chọn khuôn mẫu liệu (Pattern) 3.12.3 Bucket pattern 3.12.4 Lựa chọn mơ hình bố trí mã nguồn Kết luận chương THIẾT KẾ API 4.1 Sơ ồ bước xử lí tiêu chuẩn dịch vụ API 4.2 ối với API cho tài khoản quản lí trạm 4.2.1 Dịch vụ ăng kí tài khoản 4.2.2 Dịch vụ ăng nhập tài khoản 4.2.3 Dịch vụ xóa tài khoản 4.3 Dịch vụ ối với trạm 4.3.1 Dịch vụ tạo trạm 4.3.2 Dịch vụ xóa trạm 4.4 Dịch vụ ối với liệu 4.4.1 Gửi liệu từ phần cứng 4.4.2 Lấy liệu 6.2 6.3 6.4 Kết kiểm thử Server 6.2.1 Kết hoạt ộng Server cách ộc lập 6.2.2 Kết hoạt ộng Server chạy tích hợp với phần cứng 6.2.3 Kết chức ứng dụng di ộng ã tích hợp với Server 6.2.4 Kết khả chịu tải Server Kết ánh giá Kết luận chương KẾT LUẬN, NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 Kết thực 7.2 Những hạn chế ề tài 7.3 Hướng phát triển 7.4 Kết luận chương 70 70 71 79 81 83 83 84 84 84 84 85 • Chạy thử phần cứng với Server vịng ngày ã có nhiều iểm liệu ược gửi thành cơng iểm liệu ều có ịnh dạng úng mong ợi, tối a document có 1000 iểm liệu (Hình 6.3) ạt Hình 6.3: Các BucketDoc chứa tối a 1000 iểm liệu ã cài ặt 73 • Dùng Postman thử nghiệm lấy liệu VN_AQI với interval 15 phút khoảng time vịng tiếng Kết trả ã tính tốn ược úng chß số VN_AQI dự ốn Tuy nhiên gặp gói bị lặp dịch vụ ngưng báo lỗi status 500 {{ s s h } } / a p i / d a t a / g e t D a t a ? s t a t i o n I d =2 &pageNum=1 &p a g e S i z e =30 & i n t e r v a l =15 &s t a r t T i m e =2022 −12 −16 T00 : : &endTime =2022 −12 −16 T01 : : 74 ây gói trả thành cơng nhiên gói bị lặp giá trị Khơng ạt { " totalPage ": , " totalDataCount ": , " currentPage ": , " pageSize " : 30 , " currentDataCount ": , " nextPage " : false , " prevPage " : f a l s e , " data ": [ { " AQI " : , " HappenedTime " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " ValueDict " : { " Pm25 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Pm10 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "CO " : { " ParamValue " : 4 , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "NO2 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "O3 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Temp " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Humi " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " g / m3" }, " Bat " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , 75 " Unit " : " Volt " } } }, { " AQI " : , " HappenedTime " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " ValueDict " : { " Pm25 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Pm10 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "CO " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "NO2 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "O3 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Temp " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Humi " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " g / m3" }, " Bat " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " Unit " : " Volt " } } }, { " AQI " : , " HappenedTime " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , 76 " ValueDict " : { " Pm25 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Pm10 " : { " ParamValue " : 3 , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "CO " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "NO2 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, "O3 " : { " ParamValue " : 2 , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Temp " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, " Humi " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " U n i t " : " g / m3" }, " Bat " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T00 : : 0 " , " Unit " : " Volt " } } }, { " AQI " : , " HappenedTime " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " , " ValueDict " : { " Pm25 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " , " U n i t " : " ug / m3" }, 77 " Pm10 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " U n i t " : " ug / m3" }, "CO " : { " ParamValue " : 9 , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " U n i t " : " ug / m3" }, "NO2 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " U n i t " : " ug / m3" }, "O3 " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " U n i t " : " ug / m3" }, " Temp " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " U n i t " : " ug / m3" }, " Humi " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " U n i t " : " g / m3" }, " Bat " : { " ParamValue " : , " ParamStatus ": , " Time " : "2022 −12 −16 T01 : : 0 " " Unit " : " Volt " } } } ] } , , , , , , , Với chức tính tốn giá trị VN_AQI gói liệu trả từ phần cứng ang bị lặp sai thời gian, công thức tính VN_AQI bị lỗi gặp gói bị lặp, nên gây ảnh hưởng tới giải thuật tính tốn, nhóm ang q trình khắc phục vấn ề này, nhóm cố gắng khắc phục trước bảo vệ trước Hội ồng Tuy nhiên truy xuất khoảng thời gian khơng có gói lỗi hàm hoạt ộng bình thường 78 6.2.3 Kết chức ứng dụng di ộng ã tích hợp với Server Em kiểm thử chức tương tác ứng dụng di ộng Server cách dùng liệu mẫu có sẵn liệu thực ược o ạc từ phần cứng chưa ổn ịnh ã trình bày phần trước a Chức ăng nhập • Khi người dùng ăng nhập úng tài khoản mật phải vào ược trang chủ Hình 6.4: Màn hình ăng nhập thành cơng • Khi người dùng ăng nhập sai tài khoản mật pop up báo lỗi Hình 6.5: Màn hình ăng nhập không thành công 79 b Trang chủ hiển thị danh sách trạm • Danh sách trạm ược liệt kê úng số lượng thứ tự server ồng thời chß số ánh giá mơi trường thơng tin trạm ược hiển thị úng Hình 6.6: Màn hình home hiển thị danh sách trạm b Bản ồ hiển thị vị trí trạm • Vị trí trạm hiển thị úng ồ Và chß số AQI gần hiển thị úng Marker Hình 6.7: Màn hình map hiển thị vị trí trạm c Tạo báo cáo • Dữ liệu xuất dạng bảng biểu ồ hiển thị úng với liệu server, ồng thời chß số thời gian liệu nằm khoảng thời gian ã chọn 80 Hình 6.8: Màn hình báo cáo hiển thị trực quan liệu 6.2.4 Kết khả chịu tải Server Chúng ta thực bước kiểm tra theo kịch ã ề cập phần "6.1 Kịch kiểm thử Server" a Lấy thông tin tài nguyên Server Sử dụng câu lệnh watch free -h ể kiểm tra ịnh kỳ tài nguyên máy chủ giây lần Kết ta thấy dung lượng RAM sẵn có Server khoảng 2,2GB Mem: Swap : total 9G 0B used 4G 0B free 649M 0B shbuff / cache 8G available 2G b Kiểm tra khả xử lí request Ta dùng Apache Bench ể tạo luồng gửi liệu ến Server khoảng thời gian ngắn sau ó chờ phản hồi từ Server Các thông số lần test ược thể bảng sau Các Hình 6.9: Kết thử nghiệm gửi gói tin ơn luồng với Apache Bench thơng số cấu hình cho lần test bao gồm: • Number of request: tổng số lượng gói tin • Concurrency: mức ộ dày ặc gói tin • Percentile 95%: thời gian áp ứng 95% gói tin • Fail request: số lượng gói tin thất bại, khơng ược Server phản hồi ược xem gói tin thất bại • Fail percent: phần trăm gói tin thất bại Với trường hợp ây em ã thử nghiệm 10 lần Thông số Concurrency cài ặt cho việc gửi ồng thời nhiều gói tin nhiên việc gửi thơng qua internet nên gói tin ều chịu nhiều thời gian delay khác nên ến ược Server lúc Và kết cho thấy Server xử lí gói tin với tần suất gói tin cao Server xử lí ầy ủ gói tin Sau kiểm tra database số lượng iểm liệu ược lưu ầy ủ 81 Tuy nhiên, xét ến thơng số percentile thời gian áp ứng ối với concurrency 200 lâu (96s phút 36s), việc dẫn ến trải nghiệm người dùng tệ Giới hạn viêc có ể ến từ việc tốc ộ xử lí gói tin từ MongoDB em xử dụng miễn phí nên tốc ộ ghi ọc chậm Em loại trừ ược khả lỗi giới hạn từ phần cứng Server trình test em ều có o thơng số CPU usage available RAM ều không chạm ngưỡng tải Với hệ thống khả xử lí việc gửi 1000 gói tin với tần suất 100 gói lúc phù hợp với thời gian ợi người dùng Nếu xem 1000 gói tin ược gửi từ trạm, gói cách 5ph tức gói tin ược lưu datalogger khoảng 83 tiếng, tức 83 tiếng datalogger không gửi ược liệu Server trường hợp xảy ra, ây trường hợp khó xảy Server có chế kiểm tra kết nối trạm sau phút Việc phải gửi 1000 gói tin khoảng thời gian ngắn phụ thuộc vào dung lượng nhớ phần cứng datalogger nên việc phải nâng cấp ể áp ứng việc xử lí chưa thực cần thiết c Kiểm tra khả xử lí request với thơng lượng cao Em dùng Jmeter ể tạo nhiều thread gửi liệu lên Server lúc khoảng thời gian ngắn chờ phản hồi từ Server Các thông số lần test ược thể bảng sau Hình 6.10: Kết thử nghiệm gửi gói tin a luồng với Jmeter Các thơng số cấu hình cho lần test bao gồm: • Number of thread: tổng số luồng • total request: tổng lượng gói tin • request/second: số lượng request gửi giây luồng • Percentile 95%: thời gian áp ứng 95% gói tin • Fail: số lượng gói tin thất bại, khơng ược Server phản hồi ược xem gói tin thất bại • Fail percent: phần trăm gói tin thất bại Dựa vào kết sau thử nghiệm ta thấy ược hệ thống phục vụ 100 trạm ã bị gói ạt ến thông lượng 400 request giây Nhưng hệ thống phục vụ tốt 100 trạm tần suất gửi gói tin khoảng tầm 200-300 gói giây Nếu tương lai hệ thống mở rộng em phải chuyển ổi dịch vụ database MongoDB sang gói có tốc ộ ọc ghi liệu cao Vì trình chạy test case dung lượng RAM tß lệ sử dụng CPU ều không chạm ngưỡng tải d Kiểm tra khả chịu tải với số lượng trạm lớn Em dùng Jmeter ể tạo nhiều thread với thread ược coi trạm chß gửi gói tin ể kiểm tra số trạm tối a mà hệ thống chịu ược Kết ược thể bảng sau Hình 6.11: Kết thử nghiệm khả xử lí tối a ối với số lượng trạm lớn Các thông số cấu hình cho lần test bao gồm: • Number of thread: tổng số luồng, luồng tương ương trạm • total request: tổng lượng gói tin 82 • Percentile 95%: thời gian áp ứng 95% gói tin • Fail: số lượng gói tin thất bại, khơng ược Server phản hồi ược xem gói tin thất bại • Fail percent: phần trăm gói tin thất bại Kết từ thực nghiệm cho thấy trạm hoạt ộng tốt dù số lượng trạm lớn ngồi việc khơng bị bỏ sót gói tin cịn thơng số quan trọng khác ó thời gian áp ứng gói tin Ta khơng thể chấp nhận thời gian áp ứng lớn trường hợp có 300 trạm, thời gian áp ứng 100 giây, nhiều cho gói tin ể có thời gian áp ứng tốt em xin khuyến cáo sử dụng Server với hệ thống 200 trạm 6.3 Kết ánh giá Tính thời iểm viết báo cáo 21:00 ngày 11/12/2022 hệ thống ã ược chạy thử nghiệm tuần việc chạy thử phần mềm quan trắc cho thấy số kết sau: • Hệ thống hoạt ộng ạt thử nghiệm ộc lập với hỗ trợ kiểm tra công cụ postman với chức xác thực, ăng kí, xóa, sửa tài khoản Các chức quản lí trạm ạt • Hệ thống hoạt ộng nhận ầy ủ gói tin ược gửi lên từ phần cứng ạt • Chức tính tốn VN_AQI ạt • Chức kiểm tra lỗi lặp gói bỏ qua gói lặp ạt • Chức kiểm tra trạng thái kết nối trạm ạt • Hệ thống hoạt ộng tích hợp với ứng dụng di ộng, hiển thị danh sách trạm, ăng nhập ăng xuất, hiển thị úng ược lưu database mẫu ạt • Chức thơng báo từ Server Khơng ạt • Khả chịu tải với nhiều trạm tần suất request cao ạt • Server hoạt ộng tốt tích hợp với hệ thống 100 trạm chịu ược tần suất gói tin 200 gói giây ạt Hướng nâng cấp hệ thống trường hợp tải hệ thống tăng lên vượt khả xử lí hệ thống tương lai: • Sử dụng message queue ể log lại request, hạn chế trường hợp bị request Tuy nhiên giải pháp không giải ược thời gian phản hồi dài gói tin • Sử dụng tính load balance Docker Swarm ể tăng performance • Chia nhỏ database thành nhiều cluster khác ể tăng tốc ộ ọc ghi sở liệu • Nâng cấp CPU RAM ể tăng tốc khả tính tốn • Nâng cấp gói sử dụng database thành gói có tốc ộ ọc ghi cao 6.4 Kết luận chương Chương ã trình bày phương án kiểm thử Server ứng ộc lập, tích hợp với phần cứng ứng dụng di ộng quan trắc chất lượng khơng khí Cơng việc em phối hợp với em phần cứng ể sửa lỗi liên quan ến phần cứng ể hoàn thiện hệ thống sở liệu Hiện thực thêm chức kiểm tra lỗi lặp gói sai thời gian từ phần cứng có Cải thiện giải thuật ể tính tốn trường hợp thiếu gói lặp gói 83 Chương KẾT LUẬN, NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Ngoài kết ã ạt ược hạn chế trình thử nghiệm, chương trình bày tổng thể kết ưa phương hướng tiếp tục hoàn thiện sản phẩm tương lai 7.1 Kết thực Sau thời gian nghiên cứu thực hiện, luận văn ã hoàn thành ược mục tiêu ề ạt ược số kết sau: • Server thu nhận xác ược phần cứng gửi lên trả úng với ịnh dạng Model ã ược thiết kế • Tính tốn tốt dựa liệu ã lưu Server trả chß số VN_AQI cho ứng dụng di ộng ối với gói tin khơng bị lỗi • Tận dụng tốt pattern MongoDB ể làm giảm thời gian truy xuất liệu • áp ứng tốt yêu cầu ịnh dạng liệu từ ứng dụng di ộng • áp ứng tốt nhu cầu IoT Server phục vụ 100 trạm lúc với tần suất 200 request giây 7.2 Những hạn chế ề tài Ngoài kết ã ạt ược trình bày mục 7.1 Hệ thống cịn có hạn chế ịnh, xuất phát từ yếu tố: thời gian, cơng nghệ, thiết kế, • Chưa hệ thống khoa học mã lỗi gửi cho ứng dụng di ộng server gặp lỗi • Chưa thực chức thơng báo có thơng số vượt ngưỡng giới hạn thời gian dự án 7.3 Hướng phát triển Những chức chưa ược thực ược phạm vi ề tài ịnh hướng phát triển tương lai: • Ứng dụng mơ hình phân tích ể trả ánh giá liệu chất lượng khí: chức hệ thống thu thập, giám sát chß số khơng khí lưu trữ server Tất liệu ược lưu thành tập liệu ể sau kết hợp với trí tuệ nhân tạo, hệ thống ưa chẩn ốn, phân tích, dự ốn tình hình khơng khí • Bổ sung chế log lại request ề phòng trường hợp tải ột ngột lượng request lớn • Sử dụng giao thức MQTT ể tăng thời gian áp ứng: hệ thống ang sử dụng 4G ể gửi liệu lên server bị ảnh hưởng nhiều tượng sóng gây lặp gói thời gian trễ gói tin cao 84 • Lưu AQI trung bình vào collection riêng ể tiết kiệm thời gian tính tốn chß số VN_AQI 1h 7.4 Kết luận chương Chương ã trình bày kết ạt ược ề tài, iểm hạn chế cần tiếp tục cải tiến ề xuất phương hướng phát triển tương lai Qua luận văn này, em hy vọng óng góp giúp hồn thiện hệ thống quan trắc chất lượng khơng khí ang có, ồng thời cung cấp thơng tin chất lượng khơng khí cách kịp thời ến người dùng ể họ theo dõi, ánh giá ưa ịnh phù hợp với iều kiện không khí ảnh hưởng ến sức khoẻ 85 Tài liệu tham khảo [1] TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MƠI TRƯỜNG - ETM Tình hình nhiễm khơng khí tồn cầu Việt Nam Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://etmcenter.com.vn/tinh-hinh-o-nhiem-khong-khi-toa n-cau-va-tai-viet-nam.html [2] BÁO TUỔI TRẺ TP.HCM o ô nhiễm thủ công Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://tuoitre.vn/tp-hcm-van-do-o-nhiem-bang-thu-cong-2 0200718080811468.htm [3] Báo iện tử tài ngun, mơi trường TP.HCM ại hóa mạng lưới quan trắc môi trường Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://baotainguyenmoitruong.vn/tp-hcm-hien-dai-hoa-man g-luoi-quan-trac-moi-truong-296736.html [4] Cổng thông tin quan trắc môi trường Thực trạng quan trắc môi trường Việt Nam Truy cập lần cuối: 29/5/2022 http://cem.gov.vn/mang-luoi-quan-trac-moi-truong/thuc-tra ng-he-thong-quan-trac-moi-truong-o-viet-nam [5] Wikipedia Internet Vạn Vật Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://vi.wikipedia.org/wiki/Internet_V%E1%BA%A1n_V%E1% BA%ADt#:~:text=Li%C3%AAn%20k%E1%BA%BFt%20ngo%C3%A0i-,Thu%E1%BA%ADt%20ng%E1%BB%AF,Ke vin%20Ashton%20v%C3%A0o%20n%C4%83m%201999 [6] V-PROUND MASTER QUALITY Tương lai Internet of Things: Những dự oán cho năm 2021 Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://v-proud.vn/vi/tuong-lai-cua-internet-of-things-n hung-du-doan-cho-nam-2021.html [7] MARKETING TECHNOLOGY/TECHNICAL Internet of Things viết tắt IoT Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://www.thuatngumarketing.com/internet-things-viet-t at-iot/ [8] Nurul Azma Zakaria, Zaheera Zainal Abidin Norharyati Harum Wireless Internet of Things-based Air Quality Device for Smart Pollution Monitoring Truy cập lần cuối: 12/6/2021 https://pdfs.semanticscholar.org/37f9/64c6f0860853d46b06 1564c9559ac0941e31.pdf [9] Mehmet Tas¸tan, Hayrettin Gokozan Real-Time Monitoring of Indoor Air Quality with Internet of ThingsBased E-Nose Truy cập lần cuối: 12/6/2021 https://doi.org/10.3390/app9163435 [10] MIHIR MOHAN M, S MEGHANA PESHWA IoT based Air Pollution Monitoring Truy cập lần cuối: 12/6/2021 http://203.201.63.46:8080/jspui/bitstream/123456789/6212/ 1/PR3209%20-%20IoTBasedAir%20PollutionMonitoring_report%20-%20MIHIR%20MOHAN%20M.pd f [11] Tạp chí mơi trường Nghiên cứu thiết kế thử nghiệm hệ thống cảm biến chi phí thấp, sử dụng cơng tác quan trắc chất lượng khơng khí Truy cập lần cuối: 12/6/2021 http://tapchimoitruong.vn/giai-phap-cong-nghe-xanh-22/ngh ien-cuu-thiet-ke-thu-nghiem-he-thong-cam-bien-chi-phi-thap-su-dung-trong-cong-ta c-quan-trac-chat-luong-khong-khi-23029 [12] Viettel Solutions Viettel Solutions tiên phong thương mại hóa cơng nghệ NB-IoT Việt Nam Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://solutions.viettel.vn/vi/vi/news-events/viettel-s olutions-tien-phong-thuong-mai-hoa-cong-nghe-nb-iot-tai-viet-nam.html 86 [13] Sở tài ngun mơi trường tßnh Vĩnh Phúc Các chất gây nhiễm khơng khí Truy cập lần cuối: 12/6/2021 http://tnmtvinhphuc.gov.vn/index.php/vi/news/Moi-truong/C ac-chat-gay-o-nhiem-khong-khi-4166/ [14] ThuKyLuan.vn Yêu cầu ặc tính kỹ thuật ối với trạm quan trắc chất lượng không khí xung quanh tự ộng, liên tục Truy cập lần cuối: 12/6/2021 https://nganhangphapluat.thukyluat.vn/tu-van-phap-luat/t ai-nguyen moi-truong/yeu-cau-ve-dac-tinh-ky-thuat-doi-voi-tram-quan-trac-chat-l uong-khong-349027 [15] TtecH Cảm biến iện hóa o khí ộc CO Truy cập lần cuối: 12/6/2021 https://maydokhinhatban.com/2020/05/03/cam-bien-dien-hoa -do-khi-doc-co/ [16] t1.daumcdn.net Pollutant visualizer Truy cập lần cuối: 29/5/2022 https://t1.daumcdn.net/cfile/tistory/996D174C5DA1725335?d ownload [17] LUFTMY The working principle of dust particle sensor is briefly introduced Truy cập lần cuối: 12/6/2021 http://www.luftmy.net/sensor-news-273.html [18] LUFTMY What is the working principle of dust laser sensor Truy cập lần cuối: 12/6/2021 http://www.luftmy.net/sensor-news-92.html [19] SMART FACTORY Các chuẩn kết nối không dây thường gặp Truy cập lần cuối: 12/6/2021 https://smartfactoryvn.com/smart-factory/scada-iiot/motso-chuan-truyen-thong-khong-day-thong-dung-trong-cong-nghiep/ [20] insights.stackoverflow.com Danh mục công nghệ ược yêu thích Truy cập lần cuối: 13/5/2022 https://insights.stackoverflow.com/survey/2020?#technolog y-most-loved-dreaded-and-wanted-other-frameworks-libraries-and-tools-loved3 [21] Cem.gov.vn Chß số chất lượng khơng khí Việt Nam Truy cập lần cuối: 13/5/2022 http://cem.gov.vn/storage/news_file_attach/QD%201459%20TC MT%20ngay%2012.11.2019%20AQI.pdf [22] en.wikipedia.org Web Servers Truy cập lần cuối: 10/12/2022 https://en.wikipedia.org/wiki/Web_server [23] courses.lumenlearning.com chapter-3-web-servers Truy cập lần cuối: 10/12/2022 https://courses.lumenlearning.com/suny-the-missing-linkan-introduction-to-web-development-and-programming/chapter/chapter-3-web-servers/ [24] vn.got-it.ai Ưu iểm Nodejs Truy cập lần cuối: 10/12/2022 https://vn.got-it.ai/blog/tim-hieu-ve-nodejs-va-nhung-uu -nhuoc-diem-cua-nodejs [25] www.mongodb.com MongoDB giới thiệu patterns Truy cập lần cuối: 10/12/2022 https://www.mongodb.com/blog/post/building-with-patterns -a-summary [26] www.mongodb.com MongoDB giới thiệu Bucket Pattern Truy cập lần cuối: 10/12/2022 https://www.mongodb.com/blog/post/paging-with-the-bucket -pattern part-1 87