Thông tin tài liệu
B®GIÁODỤCVÀÐÀOTẠO TRỜGÐI HỌQ U Y H NGUYỄNCHÍTHANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHG PHÁP GIAO TIẾP GIỮACÁC CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG IoT TRONG GIÁM SÁTTHIẾT BỊÐIỆNPHÒNGHỌC UV T H S H O A HỌCMÁYTÍNH nhÐịnh–ă m 2021 NGUYỄNCHÍTHANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHG PHÁP GIAO TIẾP GIỮACÁC CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG IoT TRONG GIÁM SÁTTHIẾT BỊÐIỆNPHÒNGHỌC hun ng nh: K h o a h ọ c m y t í n h Mã so 8480101 gờihớngdnT S G U Y Ễ T H À HÐT LỜICAMÐOAN Tôixin camđoan: - Nhữngnộidungtrongluậnvănnàylàdotôithựchiệndướisựhướngdẫntrựct iếpcủathầy TS.Nguyễn ThànhĐạt - Mọitham khảo dùng t rong luậnv ă n đượ c tríchdẫnrõ ràngv trun gthựctêntácgiả,tên cơngtrình,thờigian,địađiểmcơngbố - Mọisaochépkhơnghợplệ,viphạmquychếđàotạo,haygiantrá,tơixinchịu hồntồntráchnhiệm Tácgiảluậnvăn NguyễnChí Thanh LỜICẢMN Ðể hoàn thành luận văn này, cố gắng thân, đãnhận đƣợc giúp đỡ q thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp gia đình Xinchân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ tận tình thầy TS Nguyễn ThànhÐạt đểluậnvănthực hiệnđúngtiếnđộ vàhồnthànhtốtđẹp Xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Công nghệ Thơng tin, PhịngSau đại học - Trƣờng Ðại học Quy Nhơn tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồnthành chƣơng trình đào tạo thạc sĩ ngành Khoa học máy tính khóa 22, khóahọc2019-2021 MỤCLỤC Trang MỤCLỤC i DANHMỤCCÁCTHUẬTNGỮ,CHỮVIẾTTẮT v DANHMỤCCÁC HÌNHVẼ vi DANHMỤCCÁCBẢNG ix MỞÐẦU 1.Lýdochọnđềtài 2.Tổngqu an tì nh h ình ngh iên cứuđề tài 3.Mụcđ í c h vàn h i ệ m vụ n g hi ên cứu Ðốitƣợngvàphạmvinghiêncứu 5.Phƣơngp h p n g h i ê n c ứ u 6.Ýnghĩakh oahọc vàýnghĩathựctiễn CHƢƠNG1.CƠSỞLÝTHUYẾT .6 1.1 TỔNGQUANVỀINTERNETOFTHINGS(IoT) 1.1.1 Giớithiệu vềInternetof Things(IoT) .6 1.1.2 Gócnhìnkỹthuật vềIoT 1.1.3 Côngnghệ trongIoT 1.1.4 ÐặcđiểmcủamộthệthốngIoT .9 1.1.5 Mơhìnhcủa hệthốngIoT .11 1.1.6 Ứngdụngcủa IoT 13 1.2 MẠNGC Ả M B I Ế N K H Ô N G D Â Y W S N S ( W I R E L E S S S E N S O R NETWORKS) 13 1.2.1 Giớithiệutổngquanvềmạngcảmbiếnkhôngdây 13 1.2.2 Kỹthuậtxâydựngmạngcảmbiến 14 1.2.3 Phânloại mạngcảmbiến .16 1.2.4 Cácthamsốđánhgiáhiệunăngcủamạngcảmbiếnkhôngdây 17 1.2.5 Ứngdụngcủamạng cảmbiếnkhôngdây 20 1.3 M®TSỐ GIAOTHỨCTRUYỀNDỮLIỆUTRONGIoT 21 1.3.1 GiaothứcMQTT 21 1.3.1.1 Giớithiệu 21 1.3.1.2 Lịchsử 21 1.3.1.3 ThànhphầncủaMQTT: .21 1.3.1.4 MQTTQoS 22 1.3.1.5 MQTTBrokertrongIoT .23 1.3.1.6 Cáchthức hoạtđộngcủagiao thứcMQTT 23 1.3.1.7 ƢuđiểmcủagiaothứcMQTT .25 1.3.1.8 Bảo mậtcủagiaothứcMQTT .25 1.3.2 GiaothứcCOAP 27 1.3.2.1 Giớithiệu 27 1.3.2.2 MộtsốđặcđiểmvàtínhnăngcủagiaothứcCOAP 27 1.3.3 GiaothứcAMQP .28 1.3.3.1 Giớithiệu 28 1.3.3.2 MộtsốđặcđiểmvàtínhnăngcủagiaothứcAMQP 28 1.3.4 GiaothứcDSS 29 1.3.4.1 Giớithiệu 29 1.3.4.2 MộtsốđặcđiểmvàtínhnăngcủagiaothứcDSS .29 1.3.5 GiaothứcXMPP 30 1.3.5.1 Giớithiệu 30 1.3.5.2 MộtsốđặcđiểmvàtínhnăngcủagiaothứcXMPP 30 1.4 CƠNGNGHỆWIFI 30 1.4.1 Giớithiệu 30 1.4.2 Côngnghệtruyềnnhận liệu 31 1.4.3 ThànhphầncủamạngWifi 34 1.4.4 Cấutrúcliênkết 34 1.4.5 Hotspot .35 1.4.6 Cáchthức hoạtđộng 35 1.4.7 GiaotiếptrongWifi 35 1.4.8 Ƣunhƣợcđiểm 36 1.4.9 Sosánh WiFivớimộtsốcôngnghệkhông dâykhác .36 1.4.10 Bảomật 38 1.5 HOMEASSISTANT(HASS) 38 1.5.1 Kháiniệm 38 1.5.2 MộtsốđặcđiểmcủaHomeAssistant .39 1.5.3 TínhnăngcủaHomeAssistant .39 1.6 CẢMBIẾNKHÔNGDÂY .40 1.6.1 Giớithiệu chipWifiESP32 40 1.6.1.1 TổngquanESP32 40 1.6.1.2 ÐặcđiểmESP32 42 1.6.1.3 Sơđồchâncủamodule ESP32-WOOM-32 43 1.6.1.4 ChứcnăngtíchhợptrongESP32 45 1.6.1.5 Thiếtbịngoạivivà cảmbiếncủaESP32 49 1.6.1.6 Ðặctínhvềđiện 51 1.6.1.7 Sơđồnguyênlý moduleESP32-WOOM-32[26] 51 1.6.2 CảmbiếnDTH11 .52 1.6.2.1 Giớithiệu cảmbiếnDTH11 52 1.6.2.2 Nguyênlý hoạtđộng: 52 1.7 M®TSỐ NGHIÊNCỨULIÊNQUAN 54 1.7.1 NghiêncứuxâydựngmhìnhđiềukhiểnnhàthơngminhsửdụngkếtnốiBlue tooth,GSM 54 1.7.2 Ứngdụnginternetofthingsxâydựng ngơinhàthơngminh 55 1.7.3 Nghiêncứutíchhợpmạng WSNSdựatrêncơngnghệZigbee 56 CHƢƠNG2 M Ơ H Ì N H C Ả M B I Ế N Ð I Ề U K H I Ể N T H I Ế T B Ị Ð I Ệ N P H Ò N G HỌC 57 2.1 GIỚITHIỆU 57 2.2 TÍNHTỐNVÀ THIẾTKẾ HỆTHỐNG 59 2.2.1 Thiếtkếsơđồkhốihệthống 59 2.2.2 Tínhtốnvàthiếtkế .61 2.3 ÐĨNGGĨIVÀTHICƠNGMƠHÌNH 64 2.3.1 Ðónggóibộđiềukhiển 64 2.3.2 Thicơngmơhình 65 2.3.3 Phần mềmlậptrìnhvi điềukhiển: VSCode(VisualStudioCode) 65 2.3.4 CàiđặtHassiohomeassistanttrênTVboxREDBOX .69 2.3.5 WebServer 78 CHƢƠNG3.THỰC NGHIỆMVÀÐÁNHGIÁ .82 3.1 GIỚITHIỆU 82 3.2 MÔTẢTHỰCNGHIỆM 82 3.2.1 Môtảyêucầuhệthống 82 3.2.2 Lƣuđồgiảithuật mạchđiềukhiển 83 3.2.3 LƣuđồgiảithuậtWebServer .85 3.2.4 Phầncứng 86 3.2.5 Phần mềmlậptrình(VisualStudioCode) .87 3.3 TIẾNHÀNHTHỰCNGHIỆM 88 3.3.1 Thựchiệnkiểmtratraođổidữliệugiữapublishvàsubcribe 88 3.3.2 Thựchiệnđonhiệtđộ,độ ẩmgửilênMQTTBroker .90 3.3.3 Ðánhgiákếtquảmôphỏng 91 3.4 KẾTQUẢTHỰCNGHIỆM 92 3.4.1 Mơhình .92 3.4.2 Ðiềukhiểnvàgiámsát thiếtbịcảmbiếnquaWebServer 92 3.5 NHẬNXÉTVÀÐÁNHGIÁ 94 3.5.1 Nhậnxét 94 3.5.2 Ðánhgiá 94 3.6 KẾTLUẬNVÀHƢỚNGPHÁTTRIỂN 98 3.6.1 Kếtluận .98 3.6.2 Hƣớngpháttriển 99 DANHMỤCTÀILIỆUTHAMKHẢO i PHỤLỤC iv DANHMỤCCÁCTHUẬTNGỮ,CHỮVIẾTTẮT Viếttắt MQTT TiếngAnh Message Queuing TiếngViệt Telemetry Transport Bảntinhàngđợi truyềntừxa BLE Bluetooth lowenergy Bluetoothnănglƣợngthấp CoAP ConstrainedApplicationProtocol Giaothứcứngdụnghạnchế DSL DigitalSubcriberLineInstituteof Electricaland Kênhthuê baosố Hass HomeAssistant Trợlýtại nhà HTTP HyperText TransferProtocol Giaothứctruyềntảisiêuvănbản IEEE ElectronicsEngineers Việnkỹthuậtđiện-điệntử IMAP InternetMessageAccessProtocol Giaothứctruycậpthngđiệpinternet IoT InternetofThing Internetcủa vạnvật LTE LongTermEvolution Tiếnhóadàihạn M2M Mobiletomobile Thoạivớithoại MAC MedicumAccessControl Kiểmsốttruycậptrung bình PSTN Public Switched Network Telephone Mạngđ i ệ n t h o i c h u y ể n m c h công QoS QualityofService cộng Chấtlƣợngdịchvụ RFID RadioFrequencyIdentification Nhậnd n g đ ố i t ƣ ợ n g b ằ n g s ó n g vơ SMTP SimpleMailTransferProtocol tuyến Giaothứctruyềntảithƣtínđơngiản TCP TransmissionControlProtocol Giaothứcđiều khiểntruyền WSN WirelessSensorNetworks Mạngcảmbiếnkhơng dây XMPP Extensible Messaging PresenceProtocol and Giaot h ứ c h i ệ n d i ệ n v n h ắ n t i n m rộng DANHMỤCCÁCHÌNHVẼ Trang Hình1.1.Internetofthings Hình1.2.IoTkếtnốivạnvật[3] Hình1.3.Nănglựctruyềnthơng Hình1.4.Thờigianđáp ứngchoứngdụngIoT .9 Hình1.5.MơhìnhIoT .11 Hình1.6.Kiếntrúccủamộtnútcảmbiến .14 Hình1.7.Phầnmềmđiềukhiểnnodecảmbiến .14 Hình1.8.MơhìnhthamkhảoOSIvàcấutrúclớpliênkếtdữ liệu .16 Hình1.9.Mạngphức tạp 16 Hình1.10.Mạngđơngiản 17 Hình1.11.CáckháiniệmliênquantớithờigiansốngtrongWSN 19 Hình1.12.Phânloạikháiniệmđộtincậytruyền tintrongWSN .20 Hình1.13.Hoạtđộngcủa client 22 Hình1.14.Hoạt độngcủa Topic .22 Hình1.15.Thànhphần củamộtMQTTtronghệthốngIoT 23 Hình1.16.GiaothứcCOAP 27 Hình1.17.Hoạtđộngcủa giao thứcCOAP 28 Hình1.18.GiaothứcAMPQ .29 Hình1.19.Dịch vụphânbổdữ liệucủaDSS .29 Hình1.20 Biểutƣợng sóng WIFI 31 Hình1.21.Cấutrúcliênkếtnganghàng .34 Hình1.22.CấutrúcliênkếtdựatrênAP .34 Hình1.23.Cáchthứchoạtđộngcủamạng Wifi 35 Hình1.24.CáchthứcgiaotiếptrongmạngWifi 35 Hình1.25.GiaodiệnmànhìnhHomeAssistant 38 Hình1.26.ModuleESP32-WOOM-32 .41 Hình1.27.KiếntrúccủaESP32 42
Ngày đăng: 31/08/2023, 07:42
Xem thêm:
