Ứng dụng iot trong y tế máy chia liều thuốc thông minh dùng trong gia đình

61Hình4.7 Trang cài đật người dùng...62Hình 4.8 Các giai đoạn ghidanhngười dùng...62Hình 4.9Trang cài đật thông tin thuốc của người đăngký bên phải, tên người đăngkýđược cập nhật Cloud b

BỘ CỔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN MINH TIỀN

Côngtrình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP HồChí Minh.

Người hướngdẫnkhoahọc: TS Nguyễn Thế Kỳ Sương

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại họcCôngnghiệp thành phổHồ ChíMinh ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận vănthạc sĩ gồm:

1 TS Mai Thăng Long - Chủ tịch Hội đồng

2 TS Trần Ngọc Huy - Phản biện 1

3 TS Trần ĐứcThiện -Phảnbiện 2

4 PGS.TS.Nguyễn Ngọc Sơn - ủy viên

5 TS TrầnHữuToàn - Thư ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VÃN THẠC sĩ

Họ tên học viên: Nguyễn Minh Tiền MSHV: 20000441

Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1997 Nơi sinh: TP HCM

Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã ngành: 8520203

I TÊN ĐÈ TÀI:

ứngdụng loT trong y tế: Máy chia liều thuốc thông minh dùng trong gia đình

- Thiếtkế chế tạo thử nghiệm hệthống cơ khí

- Thiếtkế ché tạoboard mạch (PCB)điều khiển và kết nối mạng

- Thiếtkế firmware để điều khiển, dựng browser cấu hình và kếtnối mạng

- Xây dựng ứngdụng di động đểnhận thôngbáonhắn tin

- Kếtnốithử nghiệm toàn hệ thống

- Viét quyển luận văn tổng kết

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ giao đề tàisố 1435/QĐ-ĐHCN ngày 22/07/2022của Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghiệp Tp HồChíMinh

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Theo đơnbảovệ Luận Văn ngày 25/09/2023

Tp Hồ Chí Minh, ngày 22 tháOng 12 năm 2023

TRƯỞNG KHOA

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thế Kỳ Sương đã trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ và tạo những điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu và Quý Thầy Cô khoa Công nghệ Điệntử - Trường Đại học Công nghệthành phố Hồ Chí Minh vàcác bạn học viên lớp Cao học điện tử 10A đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốtquá trình học tập tại trường

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ

Những người cao tuổi có vấn đề về sức khỏe thường phải sử dụng một lượng lớnthuốc nhiều lần trong một ngày Sức khỏe của họ phụ thuộc vào việc sử dụng đúng liều, đúng thờiđiểm trong ngày Đề tàinày tập trung thiết ké một thiết bị cókhả năng cài đặt để cấp phát nhiều loại thuốc đúng liều, nhắc nhở dùng thuốc đúngthời điểmtrongngày và gửi báo cáo vào ứng dụng cho người chăm sóc Liều dùng, thời điểmdùng thuốc và một số thông số khác được cài đặt thông qua Web browser, nhận tinnhắn qua smartphone Thiết bị phải hoạt động chính xác cho dù hình dáng, kích thước

vàtrọng lượng của các loại thuốc thườngkhác nhau

Elderlypeople with healthissues are frequently required to take numerous medicinesseveral times a day Their health is dependent upon taking the right dose, atthe righttime of day This paper focuses on designing device that can be configured to dispense multiple medicines atthe right dose as well as remind patients to take theirmedicines on time and send reports to caregivers via an application program Dosages, medication times and some other parameters are set through the Webbrowser, messages notifications are sent to the application on the smartphone Thisdevice works precisely despite the difference in shapes, sizes, and weights ofmedicines

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn: ứng dụng loT trong y tế: Máy chia liều thuốc thôngminh dùng trong gia đình” là sản phẩm nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của

TS Nguyễn Thế Kỳ Sưong Kết quả trình bày trong luận văn là trung thực vàchưađược công bố trong bất kỳ noi nào Mọi nguồn thông tin tham khảo sử dụng trongluận văn đều được trích dẫn đầy đủ

Học viên

(Chữ ký)

Nguyễn Minh Tiền

MỤC LỤC

LỜICẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ ii

ABTRACT iii

LỜI CAM ĐO AN iv

MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH ẢNH ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

MỞĐẦU 1

1 Đặtvấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượngvà phạm vinghiên cứu 1

4 Ý nghĩa thực tiễncủađề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH vực NGHIÊN cứu 3

1.1 Giớithiệu 3

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước vàquốctế 4

1.2.1 Tình hình quốc tế 4

1.2.2 Tình hình trongnước 4

1.2.3 Đối sánh nghiên cứu 4

1.3 Tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu 5

1.4 Hạn mục nghiêncứu 5

1.5 Dự kiến kếhoạch thực hiện ố CHƯƠNG 2 Cơ SỞ LÝ LUẬN 7

2.1 Cácphương pháp xác nhận người dùng và ưu nhượcđiểm 7

2.1.1 Nhận dạng vân tay (F ingerprint) 7

2.1.2 Sửdụng password truyền thống 8

2.1.3 Nhận dạngkhuôn mặt (facialrecognition) 8

2.2 Một sốcăn bệnh phổ biến của người cao tuổi 9

2.2.1 Thuốc cho người bệnh 10

2.3 Kiến thứcloT cần thiết trong đềtài 11

2.3.2 Các giao thức lớpứngdụng thường được sửdụng trong mạng loT 12

2.3.3 Nền tảng đám mây loT(loTCloudPlatform) 15

2.4 Giới thiệu các thành phần phần cứng được sử dụng 21

2.4.1 Thành phầnđiện tử 21

2.4.2 Thiết bịtruyền độngkhí nén 32

2.4.3 Thiết bịtruyền động điện-cơ 33

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNGHỆ THỐNG 35

3.1 Nội dung từng bước thiết kế 35

3.1.1 Nộidung 1: Thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống cơ khí 35

3.1.2 Nộidung 2: Thiết kế chế tạo board mạch (PCB) điều khiểnvà kết nốimạng 35 3.1.3 Nộidung 3: Thiết kế firmware để điềukhiển,dựng browser cấu hình và kết nốimạng 35

3.1.4 Nộidung 3: Xây dựng ứng dụng di động để nhận thông báo tin nhắn 35

3.1.5 Nộidung 4: Ketnổithửnghiệm toàn hệ thống 36

3.2 Đặc tả sản phẩmvà thông số kỹ thuật 36

3.2.1 Đặc tả sản phẩm 36

3.2.2 Thông số kỹthuật 36

3.3 Tổng quan cấu trúchệ thống 38

3.4 Thiết kế sơ đồ khối 39

3.4.1 Sơ đồ khối 39

3.4.2 Chức năngcáckhốithành phần 40

3.5 Tiêuchuẩn thiết kế 41

3.6 Thiết kế nguyên lý mạch phần điện tử 42

3.6.1 Kết nối khối cảm biến vàMCU khối điều khiển hệ cơ khí 42

3.6.2 Kết nối motor driver vàMCUkhối điều khiển hệ cơ khí 47

3.6.3 Ket nối khối báohiệu tại thiết bị và MCU 52

3.7 Môtảhệ cơ khí 53

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ FIRMWARECÁC CHIP 56

4.1 Giảithuật hoạt động chung củathiết bị 56

4.1.1 Cài đặt mạng 57

4.1.2 Đăng nhập 59

4.1.3 Cài đặt thông tin thuốc 60

4.1.5 Hướng dẫn kết nốiứng dụng và nhận thông báo tin 64

4.2 Tổng quan hàmsử dụng 65

4.3 Hướngdẫn sử dụng hàm 67

4.3.1 locateCurrentBoxNum() - Xác định vị trí lọ thuốc hiện tại 67

4.3.2 slider_goưp() Điều khiển thanh trượt xả thuốc đi lên 68

4.3.3 slider_goDown() - Điều khiển thanh trượt xả thuốc đi xuống 68

4.3.4 toBox(desirableBoxNum) - Xoay mâm đến vị trílọ thuốc mong muốn 68

4.3.5 openDoor(user) - Thực hiệnmởcửa lấy thuốc 69

4.3.6 shutDoor(user) Thực hiện đóng cửa lấy thuốc 69

4.3.7 pillAlreadyTaken() - Thựchiện gắp thuốc và kiểm tragắpđược thuốc không 70 4.3.8 dropPill() Thựchiệnthả thuốc 71

4.3.9 notPillTakenYet() - Kiểm tra cốc (hút) hút được thuốc không 71

4.3.10 cylindergoUp(time) - Điều khiển xi lanh đi lên 71

4.3.11 cylinder goDown(time) - Điều khiển xi lanh đi xuống 72

4.3.12 mediPreparation forUser(user) - Chuẩn bị thuốc ra khay nhận thuốc 72

4.3.13 takeMedi toBoxO(box) - Lấy thuốc từkhaytrữvào lọ xả (BoxO) 73

4.4 Phân vùng bộ nhớ 74

4.5 Thuậttoán chương trình chính 76

4.5.1 MCƯhệcơkhí 76

4.5.2 SoC khối cấu hình và kết nối mạng 77

4.5.3 SoC khối xử lý ảnh 78

4.6 Chương trình ngắt 80

4.6.1 Ngắt của MCƯ hệ cơ khí 80

4.6.2 Ngắt của SoCkhối xử lýảnh 83

CHƯƠNG 5 KÉT QUẢ 84

5.1 Các biện pháp để đảm bảo tính antoàn cho người dùng 84

5.1.1 Đốitượngsửdụng thiết bị 84

5.1.2 Đối tượng thiếtbị phân phối 84

5.1.3 Thời gian lưutrữ thuốc của thiết bị 84

5.1.4 Vị trí đật thiết bị 84

5.2 Tínhan toàncông nghệ 85

KẾTLUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

DANH MỤCCÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

PHỤ LỤC 101

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 109

DANH MỤC HỈNH ẢNH

Hình 2.1 Xác thựcbằng nhận dạng vân tay [17] 8

Hình 2.2 Xác thực bang password [18] 8

Hình2.3 Xác thực bằng nhận dạngkhuônmặt [19] 9

Hình2.4 Bức tranh tổng quansự kết nối của các thiết bị trong thế giới loT [29] 11

Hình 2.5 Kiến trúc MQTT Publish/Subcribe [31] 12

Hình 2.6 Giao thức HTTP [32] 13

Hình2.7 Một số nền tảng đám mây loT phổ biếnhiệnnay [34] 16

Hình 2.8 Điệntoán đám mây Firebase [36] 17

Hình 2.9 Minh hoạ dữliệu được truy cập ởmọi thiết bị từFirebase RTDB 18

Hình 2.10Minh họa thông báo gửi đến nhiều thiết bịtừFCM 19

Hình2.11 Minh họacác mối liên hệtrongviệc xây dự hệ thống tựđộng nhắn tin 19

Hình 2.12 Kiếntrúc FCM 20

Hình 2.13 Cảm biến XGZP6847100KPGN [40] 21

Hình 2.14 RP2040 MCƯ [41] 22

Hình 2.15 ESP32wrover-ib [43] 23

Hình 2.16 ESP32-camera [45] 25

Hình 2.17MSP3218 27

Hình 2.18 MSP3218 pin silkscreen picture [47] 28

Hình 2.19Opto quang ITR9606-F [48] 29

Hình 2.20 Coi SHD4216 29

Hình 2.21 KLS7-KW10 Micro Switch [49] 30

Hình 2.22 A4988 Microstepping driver [50] 30

Hình 2.23 L298N Dual full-brigde driver [51] 31

Hình 2.24 TA6586 motor driver [52] 32

Hình 2.25 Van điện 2V025-08 [53] 33

Hình 2.26 Các độngcơ điện-cơ dùngtrong nghiêncứu 34

Hình3.1 Tổng quan cấu trúc hệthống 38

Hình 3.2 Sơđồ khối máy phát thuốc 39

Hình3.3 Sơđồ tổng quát khốicảm biếnđịnh vị khay trữthuốckết nối MCU 42

Hình3.4 Sơđồ mạch nguyên lý cảm biếnđịnh vịkhaytrữthuốc 43

Hình3.5 Cảm biến chân không kết nốiMCƯ 43

Hình 3.6 Sơđồ tổng quát khối cảm biếnđịnh vị contrượtxả thuốc kết nối MCƯ 44

Hình3.7Mạchcông tắc hành trình 45

Hình 3.8 Sơđồ tổng quát khối cảmbiến khaynhậnthuốc kết nối MCƯ 46

Hình 3.9 Mạchcông tắc từ 46

Hình 3.10 Nguyên lý mạch điều khiển máy hút chân không 47

Hình 3.11 Nguyên lý mạch driver L298N cho điều khiển xi lanh điện 48

Hình 3.12 Mạch /A4988 driverđiều khiển độngcơ bước mâmxoay 49

Hình 3.13 Sơ đồ tổng quát điềukhiển độngcơ cửa lấy thuốc 51

Hình 3 lố Thiết kếhệ cơ khí củamáy chia liềuthuốc 53

Hình 4.1 Minh họa sơ lượcquátrình cấp thuốc bệnh nhân 56

Hình 4.2 Hướng dẫn cài đật mạng 58

Hình4.3 Trang đăngnhập vàgiải thuật đăng nhập ngườidùng 59

Hình4.4 Trang lịch thuốc hômnayvàcác chức năng cài đặt khác 59

Hình4.5 Giải thuật chương trình con cài đặt thông tin thuốc 60

Hình 4.6Trang cài đật thông tin thuốc bên phải, dữ liệu cài đặt thông tin thuốc đượccập nhật cloudbên trái 61

Hình4.7 Trang cài đật người dùng 62

Hình 4.8 Các giai đoạn ghidanhngười dùng 62

Hình 4.9Trang cài đật thông tin thuốc của người đăngký bên phải, tên người đăngký được cập nhật Cloud bên trái 63

Hình 4.10Trang cài đặt thông tin thuốc của người đăng ký bên phải, dữliệucài đặtthuốc cho người dùng được cập nhậtCloud bên trái 63

Hình4.11 Giao diện chính(Home) của ứng dụngbêntrái, giao diện cài đặt liên kết thiếtbị ([Dis]connected) bên phải của ứng dụng 64

Hình 4.12 Kết quả thực nghiệm ứng dùngmáy phát thuốc 65

Hình 4.13 Phân vùng bộnhớ cho firmware củaMCUhệ cơ khí 74

Hình 4.14 Lưu đồ thuật toán chương trìnhchính MCƯ hệ cơ khí 76

Hình 4.15 Lưu đồ thuật toán chương trình chính SoC khối cấu hình vàkếtnốimạng 78

Hình 4.16 Lưu đồ thuật toán chương trìnhchính SoC khối xử lý ảnh 79

Hình 4.17 Quá trình thực hiện chức năngghi danh người dùng 79

Hình 4.18 Dữ liệuvào-ra của firmware xử lý ảnh 80

Hình 4.19Giải thuật chương trình ngắtESP 32 vàESP camera của MCU hệcơ khí 81

Hình 4.20Giải thuật chương trình ngắt công tắc hànhtrình cho các cửa lấythuốc 82

Hình4.21 Giải thuật chương trình ngắt webSocket của SoC khối xử lý ảnh 83

Hình 5.1 Qui trình đảm bảo tính antoàn khi phátthiếuthuốc 86

Hình 5.2 Sử ảnhhưởng khi máy hút chân khôngkhởi động đốivới điện ápnguồn 12V 87

Hình 5.3 Dữliệu chuẩn bị 100 viên thuốc cho 4 loại thuốc khác 88

Hình 5.4 Dữ liệu thực hiện50 lần chuẩn bị thuốc và phát thuốc theo toa cho bệnh nhận 90

Hình 5.5 Dữliệu lịch sửdùng thuốccủa bệnh nhân lưu trữtrên nền tảng đámmây 91

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Ke hoạch dự kiến thực hiện luậnvăn 6

Bảng 2.1 So sánhưu nhược điểm của các phương pháp nhận dạng 7

Bảng 2.2 Đặt điểm kỹ thuật của ESP32 wrover-ib 24

Bảng 2.3 Đặc điểm kỹthuậtcủaESP32-camera 25

Bảng 2.4Đặc điểm kỹthuậtcủa MSP3218 27

Bảng 2.5 Thông tin kỹ thuật A4988Microstepping Driver 31

Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật L298N driver 32

Bảng 2.7Thông số kỹ thuật van điện2V025-08 [53] 33

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật về thiết bị 37

Bảng 3.2 Mô tả chức năngcác khối thành phần 40

Bảng 3.3 Bảng điều khiển driver L298N [51] 48

Bảng 3.4Mô tả cácthành phần cơ khí 53

Bảng 3.5 Bảngvẻkỹthuậtcác chi tiết chínhtrong lắp rắphệ cơ khí của máy phát thuốc 55 Bảng 4.1 Tồng quan hàm sử dụng 66

Bảng 4.2 function locateCurrentBoxNum() 67

Bảng 4.3 functionslider goưpo 68

Bảng 4.4 function slider_goDown() 68

Bảng 4.5 functiontoBox() 69

Bảng 4.6 function openDoor(user) 69

Bảng 4.7functionopenDoor() 70

Bảng 4.8 function pillAlreadyTaken() 70

Bảng 4.9 functiondropPill() 71

Bảng 4.10 function notPillTakenYet() 71

Bảng 4.11 function cylinder_goưp(time) 72

Bảng 4.12 function cylinder_goDown(time) 72

Bảng 4.13 function mediPreparation_forUser(user) 73

Bảng 4.14 function takeMedi_toBoxO(box) 73

Bảng 4.15 Môtảcácbiến trong vùng nhớ Data SRAMcủa MCU hệ cơkhí 75

Bảng5.1 Hình ảnh4loạithuốc thực nghiệm 89

Bảng5.2 Kích thước 4loạithuốc ở Bảng 5.1 90

DANH MỤC Từ VIẾT TẮT

EEPROM Electrically erasable programmableread-only memory

GPIO General-purposeinput/output

GPI General-purposeinput

GPO General-purpose output

loT Internet ofthings

LCD Liquid crystal display

MCƯ Microcontroller unit

MQTT Message Queuing Telemetry Transport

M2M Machine to Machine

PCB Printed circuit board

SoC System on a chip

SPI Serial peripheral interface

SPIFFS Serial peripheral interface flash file system

TFT Thin Film Transistor

UART Universal asynchronousreceiver-transmitte

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong thời buổi hiện nay, khi tỷ lệ cao tuổi tăng cao, song song đó người cao tuổikhôngnhững mắc những bệnh không truyền nhiễm mà còn mắcnhữngbệnh truyềnnhiễm, dẫn đến sự cần thiếtcho việc sử dụng thuốc đối vói đa phần người lớn tuổi Đối với những người lớn tuổi bị suy giảm trí nhớ, trong trường hợp họ phải sử dụng nhiều thuốctrongmột ngày, phần lớn họ thườngquên uống đúng liều hoặc đúng giờ Điều này dẫn đến sự cần có người săn sóc và dành thời gian để nhắc nhở cũng như quản lý việc dùng thuốc cho họ không để quên cữ thuốc dẫn tới bệnh tình chuyểnnặng Vì lẽ đó, thiết kế một máy chia liều thuốc thông minh dùngtrong gia đình là một trong những giải pháp để ngăn chặn việc uống nhầm thuốc và sai thời điểm củangười cao tuổi mà có thể giảm được chi phí thuê người săn sóc cũng nhưkhông mất nhiều thời gian nhắc nhỏ để quản lý thuốc của người lớn tuổi

2 Mục tiêu nghiên cứu

a) Mục tiêu tổng quát

Đe tàisẽ nghiêncứu và chế tạo một thiết bịkết nốimạng cókhả năngphân liều thuốc,nhắc nhở bệnh nhân uống thuốc đúng thời gian được cài đặt Neu quá giờ mà bệnhnhân chưa hoàn thành việcuống thuốc, thiết bị sẽ gửi thông báo cho người thân củabệnh nhân

b) Mục tiêu cụ thể

- Khả năng kết nối mạng của thiết bị, dữ liệu dùng thuốc và các cấu hình cài đặtcủa thiết bị có thể truy cập và cài đặttừ xa, giúp người thân hoặc bác sĩriêng cóthể quản lý việc dùng thuốc của bệnhnhân thông qua các ứngdụng di động

- Khảnăng tự gắp thuốctheo đúng liều lượng và loại thuốc

- Khảnăng nhắcnhở bệnh nhân dùng thuốcthông qua âm thanh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Hệ cơ khí dùngcho máy phân phối thuốc

- Các dòng chip SoC ứng dụng trong loT của các công ty như: Raspberry Pi Foundation, Microchip, Espressif để chọn lựa loại phù hợp.

- Phưong pháp lập trình các chip SoC sau khi chọn được loại phù họp

- Phưong thức kết nối mạng cho thiết bị

- Web browser hay software application liên kếtđến thiết bị

- Các nền tảng đám mây ArduinoCloud, AWS loT Core tập trung vào nền tảng Google Cloud databases

- Các tình huống có thể xảy ra đối vói thiết bị trong hệ thống cụcbộ khi két nối internet bị gián đoạn

4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Máy chia liều thuốc có lợi ích chonhữngngười caotuổi khi vốn dĩ việc dùng thuốcđúng liều và đúng giờ của họ thường diễn ra không đều đặn nguyên nhân do quênhoặc chưa được quan tâm kỹ lưỡng Song song đó, vì máy chia liều thuốc có khả năng kếtnối mạng nên dữ liệu dùng thuốccó thể truy xuất và cài đặt từ xa Điều này giúpcho người chăm sóc và bác sĩkhi họ có thể theo dõi tình trạng dùng thuốc của bệnhnhân, nhắcnhởviệc dùng thuốc cho bệnh nhân

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH vực NGHIÊN cứu

1.1 Giới thiệu

Trong những năm gần đây khi những thành tựu về khoahọc kỹ thuật, y học và mạnglưới chăm sócsức khỏe đang phát triển tốt thì tỉlệ ngườicao tuổi cũng tăng rất nhanh Tổng cục thống kê Việt Nam [1] cho thấy, trong năm 2009 - 2019, dân số cao tuổi

TB tăng tới 4.35%/năm khi tổng số dân tăng TB chỉ 1.14%/năm Dự báo tới năm

2029, số người cao tuổi sẽ tăng đến 17.28 triệu người tưong đưong 16.5% tổng dân

số [2] Từ đó, việc chăm sóc, điều trị, theo dõi chongười caotuổi là một vấn đề màcác người thầy thuốc cũngnhư những người chăm sóc đang rất quan tâm Moise vàcộng sự [3] đãchỉ racótói hon 50% người cao tuổi uốngthuốc không tuân theo phác

đồ điều trị của bácsĩ Điều này dẫn đến tỷ lệ mắc các bệnh mãn tính vàchi phí số canhập viện cấp cứu do bệnh tìnhchuyển nặng gia tăng Reddy và Chavan [4] cho biếthàng năm thế giới chứng kiến gánh nặng thuốc men do không tuân thủ ước tínhkhoảng 600 tỷUSD

Những người tuổi cao có vấn đề về sức khỏe thường phải sử dụng một lượng lớnthuốc nhiều lần trong một ngày Sức khỏe của họ phụ thuộc vào việc sử dụng đúng liều, đúng thời điểm trong ngày Othmancùngđồng nghiệp [5] cho biết những ngườiđược chỉ định sử dụng nhiều loại thuốc khác nhau trong 1 lần và uống liên tục trongthời gian dài, nhữngngười này có xu hướng quên uống thuốc đúng giờ hoặc khônguống đúng thuốc Điều này là thách thức, khó khăn đối với các người thầy thuốc

Vì lẽ đó để góp phần giải quyết, việc thiết kế một thiết bị có khảnăng cài đặt để cấpphátnhiều loại thuốc đúng liều, nhắc nhở dùng thuốc đúng thời điểm trong ngày và gửi báo cáo vào ứng dụng cho người chăm sóc, ngoài ra, liều dùng, thời điểm dùngthuốc và một số thông số khácđược cài đặtthông qua Web browser,và nhận tinnhắn qua ứngdụng trên smartphone là mục tiêu được trình bàytrong luận văn này

Thách thức về mặt co khí của đề tài là phải tìm ra một phưong pháp đon giản, nhỏ gọn và hoạt động chính xáccho dù hình dáng, kích thướcvàtrọnglượng của các loại

quy trình sử dụng phải đảm bảo an toàn Do đó, đề tài tập trung vào thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, thống kê và giải quyết những lỗi xảy ra khi hoạt động.

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế

kế và tạo ratrong [8] có khảnăng tự phân loại thuốc, nhắc nhở bệnh nhânuốngthuốcbằngâm thanh và ánh sáng Tưong tự như [8],tác giả[9] cũng thiết kế một hộp thuốcthông minh, tuy nhiên, thiết bị không có khả năng tự phân loại thuốc Một bộ phân phối thuốc có khảnăng nhắc nhở người già vàkhiếm thị đượcgiới thiệu trong [12]

Hệ thống bao gồm một bộ phân phối thuốc cấp thuốc tự động vào hộp thuốc thôngminh và bộ phận nhắc nhởcógiao tiếp tiếng nói vói bệnh nhân

1.2.2 Tình hình trong nước

Tại thời điểm hiện nay, các nghiên cứu đểpháttriển những thiết bị chiathuốctự độngdùng trong gia đình chưa được quan tâm

1.2.3 Đoi sánh nghiên cứu

Đốivói công trình được giới thiệu trong [6] do sử dụng chân không để gắp thuốc nên

có khảnăng phân phối các loại thuốc không phụ thuộc vào hình dạng của viên thuốc

và dễ dàng kiểm soát được số lượng thuốc trong mỗi lần gắp Tuy nhiên, bộ phân phối thuốc này chưacó khảnăng nối mạng

Tác giảở công bố [8] đưaramột bộ phân phối thuốc có khảnăng cài đặt liều lượng,thời điểm phân phối thuốc thông qua ứng dụng trên Android, do đó, giao diện thân

thiện và dễ tương tác Tuy nhiên, hệthống cơ khí phức tạp, phụ thuộc vào hình dạngviên thuốc và khó đảm bảo đúng số lượng viên thuốc được cấp phát.

Hệ thống trong công bố [9] có ứng dụng di động để gửi tin nhắn và email nhắc nhởbệnh nhân cùng người chăm sóc Khuyết điểm của hệ thống là cần có người thường xuyên lựa chọn thuốc phù hợp và chovào các khay tương ứng

Mạchđiểu khiểncủa các công trình đã công bố chủ yếu sử dụng các boardcó sẵn như Arduino,Raspberry mà chưa thiết kế các mạchchuyên dụng cho sản phẩm Dođó, các sản phẩm chưathể thương mại hóa Hơnnữa,các công trìnhnêu trênchưa đề cậpđến việc lưu trữ lịch sử dùng thuốc để các bác sĩ có thể tham khảo khi điều trị chobệnh nhân, đặc biệt trong trường hợp cấp cứu Ngoài ra, các thiết bị có khảnăng gắpthuốc theo đơn nên có khâu kiểm tra, đảm bảo sự chính xác về loại thuốc cũng như liều thuốc [6] cũng chưa đề cập đến độ chính xác của thiết bị và cách xử lý khi gắpnhầm thuốc

1.3 Tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu

Do sự già hóa dân số, tỉ lệ những người dùng thuốc thường xuyên và lâu dài cho cácbệnh tiểu đường, cao huyết áp ngày càngtăng Tác giả của [13] nói rằng có sự tuânthủ kém việc dùngthuốc đối với nhóm không được sự giúp đỡ ghi nhớ các loại thuốc

từ người thân so với nhóm bệnh nhân khác Theo thống kê các cuộc khảo sát có trên65% trườnghợp quên uốngthuốc đúng giờ [11].Thật không may, sứckhỏe của nhómbệnh nhân này phụ thuộc nhiều vào việcuống thuốc đúng liều vàđúng giờ

Đe tàisẽ nghiêncứu và chế tạo một thiết bịkết nốimạng cókhảnăngphân liều thuốc,nhắc nhở bệnh nhân uống thuốc đúng thời gian được cài đặt Neu quá giờ mà bệnh nhân chưa hoàn thành việcuống thuốc, thiết bị sẽ gửi thông báo cho người thân củabệnh nhân

Các mặt công việc cần cho nghiên cứu trong luận văn bao gồm:

- Thiếtkế hệthống cơ khí chomáy chia liều thuốc

- Các dòng chip SoC trong lĩnh vực loT từ những công ty như: Raspberry Pi Foundation, Microchip, Espressif để chọn lựa loại phù hợp.

- Thiếtkế nguyên lý board mạch điều khiển thiết bị

- Thiết kế, chế tạo PCB board mạch điều khiển chuyên dụng với các yêu cầu ràngbuộc về phạm vi, về kích thước để có thể đặt vào hệ cơ khí của thiết bị

- Viết firmware điều khiển, firmware cấu hình và kết nối mạng nhúng trên chip

- Lậptrình các ngoại vi trong chip: GPIO, EEPROM, RTC, WDT, SPIFFS, UART, SPI/LCD interface, Timer

- Nghiên cứu giải pháp cho các tình huống có thể xảy ra đối với thiết bị trong hệthống cục bộ khi kếtnối internet bị gián đoạn

- Thực hiện gửi dữ liệu của thiết bị và lưu trữ chúng trên nền tảngđám mây Google

- Cách thức và thực hiện truy xuất dữ liệu cũng như thông báo mộtthông điệp từ nền tảng đám mâyGoogle đến mobile application

- Viết ứng dụng di động dành cho thiết bị

1.5 Dự kiến ké hoạch thực hiện

Toàn bộ nội dung thiết kế sản phẩm củaluận văn được chỉ trong kế hoạch thực hiện

là trong 12tháng

Bảng 1.1 Ke hoạch dự kiến thực hiện luận văn

(bắt đầu, két thúc)

1 Thiếtkế chế tạothử nghiệm hệ

2 Thiếtkế chế tạoboard mạch (PCB)

điều khiển và kếtnối mạng 08/2022 - 2/2023

3

Thiếtké firmware để điều khiển, dựngbrowsercấu hình vàkết nối mạng

06/2022 - 4/2023

4 Xâydựng ứng dụng di động để

nhậnthôngbáonhắn tin 11/2022-2/2023

5 Kếtnối thử nghiệm toàn hệthống 4/2022 - 6/2023

6 Viết quyển luận văn tổng kết 3/2022 - 6/2023

CHƯƠNG 2 Cơ SỞ LÝ LUẬN

2.1 Các phương pháp xác nhận ngưòi dùng và ưu nhược diễm

Những phương pháp có khả thi dùng cho thiết bị phân phối thuốc để nhận dạng bệnhnhân choviệc phátthuốc gồm:

- Nhập mật khẩu

- Nhận dạng vân tay

- Nhận dạngkhuôn mặt

Bảng 2.1 So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp nhận dạng

Các mục phụ sau đâycung cấp thông tin vềnội dungcác phương pháp đã đề cập

Nhập mật khẩu

Thời gian thaotác nhanh (<1 giây) X V

Nhận dạng vân tay là nhận dạng những đường gờ, đường ngoằn ngoèo và mô hìnhthung lũng nhỏ trên đầu mỗi ngón tay Chúng hìnhthành do áp lực lên các ngón tay nhỏ bé đang pháttriển của em bé trongbụng mẹ Khôngcó hai người nào đượcphát hiện có dấu vân taygiống nhau Dấu vân tay thậm chí còn độc đáohơn DNA, vậtchất

di truyền trong mỗi tế bào của chúng ta Mặc dù các cặp song sinh nhau cóthể chia

sẻcùng mộtAND, nhưng hầu hết chúng khôngthể có cùng một dấu vân tay [16],

Nhận dạng khuônmặtlàmột hệ thốngđượcxây dựngđể xác địnhmột người từ hình ảnh hoặc video Nói chính xác hơn, phần mềm nhận dạng xác định các đặc điểmkhuônmặtvà chuyển chúng thànhmộtID duy nhất, sau đó được sử dụng để liênkết

tíchkhuônmặtcho phép người dùng hiểu được vị trí các khuôn mặttồn tại trong hình ảnh hoặc video.

Hình 2.3 Xác thực bằng nhận dạngkhuônmặt [19]

2.2 Một số căn bệnh phổ biến của người cao tuổi

Trên thế giới nhìn chung, WHO báo cáo tính tới năm 2021 đã có khoảng 1.28 tỷ người ởđộ tuổi 30 đến79mắc bệnh tăng huyết áp [20] Tại Việt Nam nói riêng đangchứng kiến bệnh tăng huyết áp có ở độ tuổi từ 18 trở lên là khoảng 12 triệu người[21] Có thể thấy đây là một căn bệnh phổ biến, giải thích cho đều này là đối vớingườigià, khi đó hệ thống động mạch của họ trở nêncứng hon, thànhđộngmạch trởnên kém đànhồi gây ratănghuyết áp [22] Ngoài ra người già cũng thường mắc phảichứng mỡ máu cao dẫn đếncác xơ vữa hình thành trong mạch máu gây thiếu máucục bộở vùngcơ timlàm cho các cơnđau ngựcxuất hiện [23] Tăng huyết áp và cao

mỡ làmột trong những nguyên nhân chủ yếudẫnđến các bệnh về tim mạch như: suytim, nhồimáu cơ tim,hở van độngmạch, loạn nhịp tim, đauthắtngực

Bên cạnh đó các bệnh phổbiến khác cóthểkể đến như: bệnhvềxươngkhớp ở người già nói chung như: loãng xương, viêm khớpgối, đaulưng,thoátvịđĩađệm; bệnh đáitháo đường; bệnhviêm phế quản; bệnh về đường tiêu hóa

2.2.1 Thuốc cho người bệnh

Đối với người cao tuổi có vấn đề vềsức khỏe liên quan đến các bệnh như tăng huyết

áp, tim mạch, mỡ máu cao thường được chỉ định phải sử dụng thuốc liên tục trong thời gian dài Một số thuốc điều trị đau thắt ngực cóthể phải dùng vô thời hạn

Cách ghi tênthuốc: Quy ước: [Tên biệt dược] [Hàm lượng] [(dạng bào chế)]

Thuốc uống:

- Cao huyết áp:

+ Amlodipine 10mg(viên nén) Ngày 2 lần/5mg

+ Telmisartan (Micardis 40mg) 40mg (viên nén)Ngày 1 lần

+ Franilax (Furosemid 4- spironolacton) 50mg; 20mg (viên nén) Ngày 1 lần

- Mỡ máu cao:

+ Atorvastatin 20mg (viên nén) Ngày 1 lần

+ Rosuvastatin 20mg (viên nén) Ngày 1 lần

+ Simvastatin 20mg (viên nén) Ngày 1 lần

- Ngừa nhồi máu cơtim, đột quỵ do thiếu máu:

+ Clopidogrel (Plavix 75 mg) 75mg (viên nén) Ngày 1 lần

+ Ticlopidine 250mg(viên nén) Ngày 2 lần

- Rối loạn nhịp tim:

+ Cordarone 200 mg (viên nén) Ngày 2 lần

+ Flecainide 200 mg (viên nén) Ngày 2 lần

+ Amiodaron 200mg (viên nén) Ngày 1 lần

- Đau thắt ngực:

+ Aspirin 81mg (viên nén) Ngày 160mg/l lần

+ Trimetazidin 35mg (viên nén) Ngày 2 lần

+ Nicorandil 5mg (viên nén) Ngày 2 lần

- Nhịp tim nhanh trên thất:

+ Bisoprolol(Comeil 5mg) 5mg (viên nén) Ngày 1 lần

Suy tim:

+ Candesartan (Guarente 16mg) 16mg(viên nén) Ngày 8mg/l lần

Lưu ý: Mục thuốc cho người bệnh mangtính chất tham khảo được lấy từ toa thuốcđiều trị của bệnh nhân giađình được theodõi và chỉ định định kỳ Tácgiả không chịu trách nhiệm khi người đọcsử dụng thuốc theo luậnvăn.

2.3 Kiến thức loT cần thiết trong đề tài

Internet of Things (IoT) hoạt động để hợp nhất liên kếtthế giới vật lý và thế giới ảovới nhau, liên kết trao đổi dữ liệu giữa cácthiết bị thực và các ứngdụngmạng trongmộtkếtnối an toàn Dạng vật lý của loT bao gồm các thiết bị thực được chia sẻ trong

cơ sở hạ tầng Internet, một số thiết bị và công nghê liên quan trực tiếp đến loT nhưRFID, Wi-Fi, Bluetool, và các cảm biến giúp thu hẹp khoảng cách giữa thế giới vậtlý và thông tin loT kết nốicác loại đối tượng khác nhau và cho phép chúng đượcgiao tiếp cùng nhau để đạt được mục tiêu nhận dạng, theo dõi và điều khiển thôngminh [24]-[27]

loT là một dạng mạng dựa trên Internet mà ở đó các thiếtbị client đượcmở rộng ra bất kỳ vật thể nào (M2M) có thể kết nối mạng trong thực tế để có khả năng tự trao đổi, giao tiếp thông tin với nhau [28]

Hình2.4 Bức tranh tồng quan sự kết nối củacác thiết bị trong thế giới loT [29]

loT là một phần tích hợp của Internet tương lai bao gồm các phát triển mạng và Internet hiện có cũng như đang pháttriển có thểđược định nghĩa về mặt khái niệm là

cơ sở hạ tầng mạng toàn cầu động vói khả năng có thể định cấuhình cho các đối tượng truy cập Internet dựa trêncác giao thứctruyền thôngtiêuchuẩnnhằm mục đíchcho phépsự tương tác giữa các đối tượng “vật lý” đượcđịnh danhvà đối tượng “ảo” như cáccông cụ điềukhiển thông minh được diễn ravà tích hợp liền mạch vào mạngthông tin [30]

Để hỗ trợcho sự giao tiếp cho cácthiết bị, hai giao thức phổ biến cho kết nối tươngtác giữa nhữngthiết bị với máy chủ được nhắc đếnnhư HTTP/HTTPs vàMQTT

MQTT là một giao thức truyền tải tinnhắn dạng publish/subscribe giữa Broker và Client MQTT là giao thức nhỏ gọn, côngkhai, đơn giản và đượcthiết kế để dễ thựchiện Những đặc điểmnàylàm cho nó trở nên lý tưởng để sử dụngtrong nhiều hoàn cảnh, baogồm các môi trường hạn chếnhưđể giao tiếp giữa máyvới máy (M2M) và cácthiết bị Internet of Things, nơi yêu cầucác góitinphải gọn nhẹ truyền trong môitrường có băngthôngthấp, độ tin cậy cao

Subscribe to topic: temperature

MQTT Client

Subscriber: Backend system

Hinh 2.5 Kiến trúc MQTT Publish/Subcribe [31]

Các thành phần phổ biến trong giao thức MQTT baogồm:

- MQTTBroker: là máy chủ MQTT đểthu thậpdữ liệu từcác Publisher, xửlý các yêucầu đăng ký và phânphối các thông điệp đã đăng ký chocác Subscriber

- MQTT Client làmột thiết bị hoặc một ứng dụng thuộc 2 nhóm là Subcriber vàPublisher Đối vói Publisher có thể gửi các thông tin tói Broker Các thông tin được đăng ký bao gồm các dữ liệu từ tín hiệu điều khiển, cảmbiến, Ngược lạiSubcriber có thể đăng ký đểnhận các thông điệp từbroker Tại thời điểmMQTTClient thực hiện công việc, nó chỉ có thể đóng vai trò như Publisher hoặc Subcriber.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) là một giao thức giao tiếp, trao đổi thông tin giữa các máy khách và máy chủ (Clients/Servers) dùng trong trình duyệt web(WWW) HTTP giao tiếp sửdụng giao thứcTCP/IP

HTTP Request

Hình 2.6 Giao thứcHTTP [32]

Nội dung trang web server phản hồi cho client qua địnhdạng email hay MINE [33]

ví dụ như: Text/html(dữliệuHTML); text/plain (dữliệuvănbản không định dạng);application/json (dữ liệu cấu trúcjson), etc

HTTP thực hiện truyền thôngquaphươngthức dùng mã định danh URL

HTTP Request là một dòng yêu cầu có kiểu “<method> <uri> <version>” theo saubởi một hay nhiều request headers Trong đó <uri> là địa chỉ chỏ được yêu cầu;

< version> là phiên bản HTTPcủa yêu cầu ví dụ HTTP/1.0, HTTP/1.1; <method> cócác cácphương thức như:

- GET: Clientcó thể sử dụng phương thức GET để yêu cầu lấy tài nguyên từ trình duyệt web của Server

- POST: Client sử dụng phươngthức POST để tảidữ liệu lên web server

- PUT: Client sử dụng phươngthức POST đểyêu cầu server lưu dữ liệu

HEAD: Client sử dụng phươngthức HEAD để lấy tiêu đề gói tin

OPTION: : Client sử dụng phương thức OPTION để yêu cầu servertrả về danh sách các phươngthức yêu cầu được hỗ trợ

- TRACE : Client sử dụng phương thức TRACE để yêu cầu servertrả về tính hợp

lệ, các hoạt động đãđược thực hiện

- DELETE: Client sử dụng phươngthức DELETEđể yêu cầu serverxóa dữ liệuHTTP response làmột dòng phản hồi theo sau bởi một hay nhiều response headers

Dòng phản hồi có kiểu “<version > <status code> <statusmsg>” Trongđó<version>

làphiên bản HTTP của phản hồi;< status code > làmã trạng thái; <status msg> thôngđiệp mô tảcho mã trạng thái Lấy ví dụ cho<status code> <status msg>:

- 200 OK Yêu cầu xử lý thành công

- 403 Forbiden Server không đủ phép để truy cập dữ liệu

- 404 Not found Server không tìm thấy dữ liệu

- Response headers: có kiểu dữ liệu được định dạng là <header name> : <header data> Ví dụ định dạng như sau:

- Content-Type : trảvề <MINE type> của dữ liệu thông tin

- Content-Length : trảvề độ dài nội dung của dữ liệu thông tin

<title>Error400 (Bad Request)!! </title>

<ahref=//www google.com/xspan id=logo

aria-label=Googlex/spanx/a>

<pxb>400.</b> <ins>That’ an error.</ins>

<p>Yourclient has issued a malformed or illegal request

<ins>That’s all we know.</ins>4

2.3.3 Nen tảng đám mầy IoT (loT Cloud Platform)

Nen tảng đám mây IoT thực hiện các khảnăng của các thiết bị phần cứng loT (loT device) và nền tảng đám mây đểthực hiện dịch vụ người dùng đầu cuối Thiếtbị loT

không qua IoT Gateway có được truy cập Internet để kết nối đến đám mây Từ đó,

dữ liệu từ các thiết bị loT cóthể liên kết đượcvới nhiều ứngdụng tự pháttriển [34]

aws

$ thingworxHình 2.7 Một số nền tảng đám mây loT phổ biếnhiện nay [34]

Nền tảng đám mây loT để xử lý, phân tích các dữ liệu lớn, phức tạp từ thiết bị loT nhưBigData, Machine Learning, etc hiện naycó thể kể đến như:

- AWS loT Core

- Google Cloud IoT Platform

- CISCO loT Cloud Connect

- Oracle loT Platform

SAP Business Technology Platform

Trong nghiên cứu này lựa chọn sử dụng nền tảng điện toán đám mây Firebase (Firebase Cloud Computing) đượccungcấp bởi hệthống máy chủ Google

2.3.3.1 Giới thiệu Firebase [35]

Điện toán đám mây Firebase được xây dựng trên cơ sở hạ tầng nền tảng đám mâyGoogle cung cấp các dịch vụ và giải phápcho ứng dụng: Realtime Database, Storage, Messaging, Authentication, Hosting, Machine Learning, Realtime Analytics, etc thông qua internet

Firebase

The Realtime Backend

for your App!

Realtime Database Authentication Cloud Messaging Storage

Hosting Remote Config Test Lab Crash Reporting

Synchronize Across Web and Moble Devices

Hình 2.8 Điện toán đám mây Firebase [36]

Firebase cung cấp tài liệuchi tiết và SDK đa nền tảngđểgiúpxây dựng và vận hànhứngdụng trên Android, iOS, web, JavaScript, C++, Node.js,PHPvà Unity Tuy nhiêntrong nghiên cứunày sửdụng: RealtimeDatabase và Cloud Messaging

2.3.3.2 Firebase Realtime Database (RTDB) [37]

RIDB cho phép khả năng lưu trữvàđồngbộ dữ liệu của người dùng ứng dụng được phát triển trong thời gianthực Điều này giúp người dùng dễ dàng truy cập dữliệucủa họ từ các thiết bị có truy cập internet như máy tính, điện thoại, V.V Dữliệu sẽ lưu trữdưới dạng JSONở cloud, đồng thời thông báo cho tất cả thiết bị đang steaming khi có sựcập nhật RTDB với tốc độ trong vài chục mill giây RTDB được lưu trữtrên cloud, do đó không cầnvậnhànhhoặc bảo trìmáy chủ

Hình 2.9 Minhhoạdữ liệu được truy cập ở mọi thiết bị từ Firebase RTDB

RTDB có thể được truycập trựctiếptừ thiết bị di động hoặc trình duyệt web; Khôngcần máy chủ ứng dụng Bảo mật và xác thực dữ liệu có sẵn thông qua quy tắc bảo mật Firebase RTDB, các quy tắcthực thi đọc hoặc ghi dữ liệu

Các kiến thức liên quan RTDB bên dưới xem thêm tại Firebase Documentation by Google[37]:

- Cách thức ghi dữ liệu và đọc dữ liệu cho các nền tảng Apple, Android, Web,Admin SDKs, hay REST API

- Liên kếtdịch vụ RTDB vào ứngdụng nền tảng IOS, Android, Web

- Tìm hiểu về luật bảo mật các tệp dữ liệu “Firebase Realtime Database Security Rules”

2.3.3.3 Firebase Cloud Messaging (FCM) [38]

Firebase giúp việc gửi tin nhắn đến người dùng trở nên dễ dàng với dịch vụ Cloud Messaging Đây là một dịch vụ miễn phí cho phép người sử dụng gửi tin nhắn đến các ứngdụng của họ trên nhiều nền tảng khác nhau

Tin nhắn có thể được gửi đến một thiết bị hay mộtnhóm thiết bị Xây dựng một hệthốngthôngbáo hoặc nhắn tin với firebase cloud messaging dễ dàng như sau

Hình 2.10 Minhhọa thông báo gửi đến nhiều thiết bị từ FCM

Đầutiên, ngườithiết kế cần đăng ký ứng dụngngười dùng của họ với máy chủnhắntin đám mây firebase Sau đó, trong phần xây dựng ứng dụng, người thiếtkế cần viết

mã nguồncho phép xử lý yêu cầutới các token device theo nhóm ID hoặc chủ đề, và code nàybáo cho máy chù firebase thông báo tin nhắn đến thiết bị

Hình2.11 Minhhọa các mối liên hệ trong việc xây dự hệ thống tự động nhắn tin

FCM làmộtdịch vụ tin nhắn đám mây mạnhmẽ với khảnăng mởrộng gửi hàng trăm

tỷtin nhắn mỗi ngày với95% tin nhắn được gửi trong vòng 250 mill giây tới các thiết

bị được kết nối trên nhiều nềntảng khác nhau

• Giao thức gửi tin nhắn máy chủ FCM:[39]

FCM backend

Hình 2.12Kiến trúc FCM

1 Message buidingand targeting: Giao diện thông báo “Notification Console GUI” cho phép tạo các yêu cầu thôngbáo Cung cấp ý tưởng chung về cách tin nhắn sẽ xuất hiện trên thiết bị di động Đe tin nhắn được tự động hóa gừi đến thiết bị,người thiết kế cần xây dựng thôngbáo tinnhắn sử dụng giaothứcFCM hoặc dưới các môi trường đáng tin cậy có hỗ trợ“Firebase SDK” có thể như máy chủ ứngdụng, Cloud Functions hay App Engine của Firebase

2 FCM backend: chấp nhận yêu cầu tin nhắn, thực hiện phân bổ tin nhắn theo cácchủ đề và tạo ID tin nhắn

3 Flatform-level messagetransport layer thực hiện định tuyếntinnhắn đến các thiết

bị đầu cuối, xử lý gửi tin Lớp này bao gồm: ATL cho các thiết bị android dùngGoogle Play; APNs chocác thiết bị Apple; WPP cho ứngdụng web

4 SDK on device là nơi tin nhắn được hiển thị trong nền ứng dụng hay trong ứngdụng

Các kiến thức liên quan FCM bên dưới xem thêm tại Firebase Documentation by Google:

- Tìm hiểu về nhắn tin FCM

- Tìm hiểu cách gửi thông báo

- Quản lýtokenFCM

- Liên kết dịch vụ FCM vào ứng dụng nến tàngios,Android, Web

24 Giói thiệu các thanh phàn phin cirng đuụ’ c sử dụng

Hỉnh 2.13 Câmbán XGZPỐ847100KPGN [40]

XGZP6847 dư-ợc hiệu chuẩn đầy dủdễ dáp úng tốt độ làp 1®, dô tuyếntính độ ồn đinh và độ nhay, có thê sử dụng đê đo áp suitbong công nghiệp, hàngkhông, úngdung true tiểp trongthiét btt y tề

b Đật điểm kỹ thuật [4ỢỊ

- Tínhiệu ngổra; 0.ÍV- 4.5V

- Dẫy áp suất hút; -1 OOkP a ~ OkPa (-1JPSI - OPS Ị)

Đô chínhxác hoàn loàn(± 1,0%) bêntoàn quy m ô

Đâura analog dược hiêu chuân, khuêch doi

b Đặt điểmkỹthuật [42]

- Dual ARM Cortex-M0+ @ 133MHz

- 264kB on-chip SRAM in six independent banks

- Support for up to 16MB of off-chip Flash memory via dedicated QSPI bus

- DMA controller

- Fully-connected AHB crossbar

- Interpolator andinteger dividerperipherals

- On-chipprogrammable LDO to generate core voltage

- 2on-chipPLLs togenerateUSB and coreclocks

- 30 GPIO pins, 4 of which canbe usedas analogue inputs

- Peripherals: 2 UARTs, 2 SPI controllers, 2 I2C controllers 1Ố PWM channels,USB 1.1 controller and PHY, with host and device support, 8 PIO state machines

2.4 Ỉ.3 ESP32 wrover-ib

a Giói thiệu

ESP32 wrover-ib (chip on board) là một bo mạch có lõi xử lý là chip ESP32-D0WDcủa Espressif Bo mạch nàycó thể sử dụng đểxâydựng cácứng dụng loT đòi hỏi bộnhớ lớn, ví dụ nhưcác úng dụng tươngtác dữ liệu phức tạp, cácứng dụngđồng thòi

xửlý nhiều tác vụ, vàcác ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền dữliệu cao Với tích họp khảnăng kết nối Wi-Fi và Bluetooth, ESP32-wrover-ib cũng có thể dùng để tạo cácứng dụng điều khiển từ xa hoặc kết nối vớicác thiết bị thông minh khác

«»®e»4a(±»

Hình 2.15 ESP32wrover-ib [43]

Đối với cáctác vụ không đòi hỏinhiều khả năng tính toán, ví dụ như giám sát thiết

bị ngoại vi, bo mạch này có một bộ xử lý năng lượng thấp để tiết kiệm năng lượng trong khi thực hiện ESP32-D0WD tích hợp một bộ thiết bị ngoại vi phong phú, từcảm biến cảm ứng điện dung, cảm biến Hall,SD card interface, Ethernet, SPI tốc độ cao, UART, l SvàI2 C.

b Đặc điểm kỹthuật [44]

Bảng 2.2 Đặt điểm kỹthuật của ESP32 wrover-ib

Categories Items Specifications

Certification

RFcertification FCC/CE-RED/IC/TELEC/KCC/SRRC/NCCBluetoothcertification BQB

Green certification RoHS, REACH

Wi-Fi Protocols

802.11 b/g/n (802.1 In upto 150 Mbps)A-MPDUandA-MSDU aggregation and 0.4

ftsguard interval supportFrequencyrange 2.4GHz-2.5 GHz

On-chipsensor Hall sensorIntegrated crystal 40MHzcrystalIntegratedSPI flash 4 MB

Integrated PSRAM 8MBOperating voltage/Power

supply

3.0V-3.6 V

Minimum currentdelivered by powersupply

500 mA

Recommended operating temperature range -40 °C - 85 °CPackage size (18.00±0.10) mmX (31.40±0.10) mm X

(3.30±0.10) mmMoisture sensitivitylevel

(MSL)

Level3

2.4 ỉ 4 ESP32-camera

a Giới thiệu

ESP32-CAM là bo mạch phát triển từ Al-thinker dựa trên ESP32-S được tích họpmột camera với kích thướcnhỏlà mộtgiải pháp lýtưởng cho úng dụng loTđểxửlýảnh, nhặn diện khuôn mặt Bo mạch tích họp WiFi, Bluetooth, vói 2 CPU Xtensa LXỐ 32-bit hiệusuât cao

Hình 2.1ỐESP32-camera [45]

b Đặc điểm kỹ thuật [46]

Bảng dưới đây cho biêt thông tin kỹ thuật của ESP32-camera:

Bảng 2.3 Đặc điềm kỹ thuật của ESP32-camera