THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT BỤI MỊN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LORA

Nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống giám sát bụi mịn PM2.5. Các cảm biến được đặt ở nhiều vị trí khác nhau gửi về 1 máy chủ và được đưa lên Thingspeak. sử dụng môđun LoRa E32, chuẩn giao tiếp như UART, TCPIP. các thiết bị cảm biến như cảm biến bụi mịn PM2.5 GP2Y1010AU0F, vi điều khiển như Arduino Uno và ESP32.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

HỆ THỐNG GIÁM SÁT BỤI MỊN SỬ DỤNG

CÔNG NGHỆ LORA

Người hướng dẫn: ThS Phạm Văn Phát

Sinh viên thực hiện: Lê Hoàng Phương

Mã sinh viên: 1911505410145

Lớp: 19DT1

Đà Nẵng, tháng 11 năm 2023

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Chữ ký của GVHD

(Ký và ghi rõ họ tên)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Chữ ký của Hội đồng phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Tên đề tài: Thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát bụi mịn sử dụng công nghệ

Kết quả sau khi hoàn thành hệ thống sẽ có khả năng giám sát mật độ bụi mịn trongkhông khí tại vị trí cảm biến một cách nhanh chóng và dễ dàng Hệ thống đã được thiết

kế để cung cấp cảnh báo hiệu quả về chất lượng không khí, giúp người dùng nhận biết

và đưa ra các biện pháp phòng ngừa khi mật độ bụi mịn vượt quá ngưỡng cho phép,đồng thời cung cấp dữ liệu chính xác và đáng tin cậy về môi trường không khí xungquanh

Đề tài nhóm gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về đề tài: Chương này nhóm nêu ra các vấn đề ô nhiễm môi

trường, giới thiệu về bụi mịn và các mô hình đo bụi mịn hiện nay Từ đó đưa ra lí do

và mục tiêu đề tài

Chương 2: Tổng quan về công nghệ Lora và các giao thức truyền thông: Giới thiệu về

các công nghệ truyền thông không dây hiện nay và các giao thức truyền thông

Chương 3: Phần cứng và phần mềm sử dụng: Giới thiệu về các linh kiện và phần

mềm được sử dụng cho mô hình giám sát bụi mịn

thi công mô hình giám sát Vận hành và từ đó đưa ra ưu nhược điểm của mô hình giámsát, hướng phát triển của sản phẩm.

1 Họ và tên sinh viên: Lê Hoàng Phương

- Tìm kiểu kỹ thuật, công nghệ được ứng dụng trong thiết kế, chế tạo mô hình

- Nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống giám sát bụi mịn PM2.5 Các cảm biến đượcđặt ở nhiều vị trí khác nhau gửi về 1 máy chủ và được đưa lên Thingspeak

6 Nội dung chính

 Chương 1: Tổng quan về đề tài

- Đặt vấn đề

- Các mô hình đo chất lượng không khí hiện nay

- Mục tiêu của đề tài

 Chương 2: Tổng quan về công nghệ Lora và các giao thức truyền thông

- Tổng quan về các mạng truyền thông không dây

- Tổng quan về công nghệ Lora

- Các chuẩn giao tiếp

 Chương 3: Phần cứng và phần mềm sử dụng

- Các phần cứng đáp ứng yêu cầu

- Các phần mềm sử dụng

- Thiết kế sơ đồ khối

- Tính toán các khối nguồn

- Thi công mạch phát và mạch thu

- Lập trình cho hệ thống

- Thử nghiệm, đánh giá và kết luận

7 Kết quả dự kiến đạt được

- Báo cáo tổng hợp đồ án tốt nghiệp

- Chương trình điều khiển

- Mô hình giám sát bụi mịn sử dụng công nghệ Lora

Phân công GVHD ĐATN và thông báo cho GV, SV

Phân công GVHD ĐATN

2 Tuần 2

(28/8 ÷ 03/9)

SV liên hệ GV, định hướng đềtài;

Xây dựng Đề cương, Nhiệm

Hoàn thiện Đề cương, Nhiệm

Báo cáo giai đoạn 1

6

Tuần 6

(25/9 ÷ 1/10)

Tìm hiểu, chọn lựa phầncứng, thiết kế mô hình,phương án thi công

Chương 3: Phần cứng và phầnmềm sử dụng

7

Tuần 7

(2/10 ÷ 8/10)

Tìm hiểu, chọn lựa phầncứng, thiết kế mô hình,phương án thi công

Chọn lựa được phần cứng, mô

tả đặc tính kỹ thuật, linh kiện

8 (9/10 ÷ 15/10) phương án thi công Chuẩn bị

linh kiện cần thiết

Chọn lựa được phần cứng, mô

tả đặc tính kỹ thuật, linh kiện

Tuần 14

(20/11 ÷ 26/11)

Thử nghiệm, điều chỉnh, tối

ưu, hoàn thiện hệ thống, môhình

Báo cáo giai đoạn 4: Chỉnh sửa,

bổ sung, cập nhật Hoàn thiệnĐATN

Những thách thức liên quan đến chất lượng không khí ngày càng trở nên nghiêmtrọng trong môi trường đô thị hiện đại Với sự gia tăng đáng kể về công nghiệp và giaothông, nguy cơ ô nhiễm không khí, đặc biệt là bụi mịn, đang ảnh hưởng đến sức khỏecộng đồng và hệ sinh thái xung quanh Trên toàn cầu, các nghiên cứu đã chỉ ra mức độnghiêm trọng của vấn đề ô nhiễm bụi, đặc biệt là bụi mịn (PM2.5 và PM10) Các thànhphố lớn đều đối mặt với mức độ ô nhiễm bụi đáng lo ngại, ảnh hưởng đến sức khỏecủa hàng triệu người Điều này không chỉ là một thách thức đối với các quốc gia pháttriển mà còn là một vấn đề toàn cầu, với sự di chuyển của không khí ô nhiễm qua biêngiới quốc gia.

Việt Nam, giống như nhiều quốc gia trong khu vực Đông Nam Á, vừa qua cũngđang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm bụi ngày càng trầm trọng Các thành phố lớnnhư Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh và các khu công nghiệp lớn ở Việt Namthường xuyên trải qua những đợt ô nhiễm không khí đặc biệt nặng, gây khó khăn choviệc quản lý sức khỏe cộng đồng và làm suy giảm chất lượng cuộc sống Để đối mặtvới thách thức này, cả thế giới và Việt Nam đều cần áp dụng những giải pháp sáng tạo

và bền vững Điều này có thể bao gồm việc cải thiện hạ tầng giao thông, thúc đẩy sửdụng nguồn năng lượng sạch, và triển khai các hệ thống giám sát chất lượng không khí

để nắm bắt thông tin và đưa ra các biện pháp ngăn chặn kịp thời Từ vấn đề đó nhóm

đã quyết định chọn đề tài "Thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát bụi mịn

sử dụng công nghệ LoRa" xuất phát từ sự nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề

môi trường ngày nay

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Phạm Văn Phát, người đã hướng dẫn

và đồng hành cùng em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế

và thi công mô hình hệ thống giám sát bụi mịn sử dụng công nghệ LoRa" Sự tận

tâm và sự hỗ trợ nhiệt tình của Thầy đã giúp em có được kiến thức, kỹ năng và trảinghiệm quý báu trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài Em rất biết ơn vìnhững điều kiện và kinh nghiệm mà Thầy đã chia sẻ, đó đã góp phần quan trọng vàothành công của đề tài này

Em cũng xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đãtạo những điều kiện tốt nhất cho chúng em trong quá trình thực hiện đồ án

Em xin chân thành cảm ơn!

i

Em cam kết rằng mọi nội dung trong đồ án của em là kết quả của quá trình nghiêncứu và phát triển của riêng em Tất cả thông tin, dữ liệu và quan điểm cá nhân đượctrình bày trong đồ án đều là sản phẩm của công sức và nỗ lực tự thân của em Em camđoan không sao chép hoặc sử dụng thông tin từ bất kỳ nguồn nào mà không được tríchdẫn và thể hiện rõ ràng nguồn gốc.

Sinh viên thực hiện

Lê Hoàng Phương

ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trên thế giới 2

1.1.2 Ô nhiễm không khí tại Việt Nam 4

1.2 Bụi mịn và các mô hình đo chất lượng không khí hiện nay 5

1.2.1 Các loại bụi mịn 5

1.2.2 Bụi mịn ảnh hưởng đến sức khoẻ con người 6

1.2.3 Các mô hình đo chất lượng không khí hiện nay 8

1.3 Mục tiêu đề tài 11

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LORA VÀ CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG 13

2.1 Các mạng truyền thông không dây hiện nay 13

2.1.1 Wi-Fi 13

2.1.2 Bluetooth 14

2.1.3 Mạng di động (3G, 4G, 5G) 14

2.1.4 Zigbee 16

2.1.5 NFC 17

2.1.6 Lora 18

2.2 Mạng truyền thông không dây Lora 20

2.2.1 Định nghĩa 20

iii

2.2.3 Nguyên lý hoạt động của LoRa: 21

2.2.4 Ứng dụng của công nghệ LoRa 22

2.3 Giao thức truyền thông LoRaWAN 23

2.3.1 Định nghĩa 23

2.3.2 Cấu trúc của LoRaWAN 23

2.3.3 Ưu và nhược điểm của LoRaWAN: 27

2.4 Giao thức truyền thông HTTP 28

2.4.1 Định nghĩa 28

2.4.2 Một số điểm quan trọng của giao thức HTTP 28

2.5 Chuẩn giao tiếp UART 30

2.5.1 Định nghĩa 30

2.5.2 Các đặc điểm quan trọng trong chuẩn truyền thông UART 30

2.5.4 Ưu và nhược điểm 32

2.5.5 Ứng dụng 32

CHƯƠNG 3: PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG 33

3.1 Chọn phần cứng đáp ứng yêu cầu 33

3.1.1 Cảm biến bụi PM2.5 GP2Y1010AU0F 33

3.1.2 Vi điều khiển ESP32 35

3.1.3 Vi điều khiển Arduino Uno 38

3.1.4 Mạch thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz E32-433T20D 40

3.1.5 Mạch chuyển đổi USB sang TTL E15-USB-T2 CP2102 43

3.1.6 Mạch sạc và tăng áp 5V 2A Type C 47

3.1.7 Pin Lithium 3.7V 48

3.2 Các phần mềm sử dụng 48

3.2.1 Arduino IDE 48

3.2.2 Thingspeak 52

3.2.3 PlatformIO IDE cho VSCode 55

3.2.4 Wireless Module Setting 58

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT BỤI MỊN 59

4.1 Thiết kế hệ thống 59

4.1.1 Thiết kế sơ đồ khối 59

iv

4.1.3 Tính toán khối nguồn 60

4.1.4 Thiết kế mạch phát 61

4.1.5 Thiết kế mạch thu tín hiệu 64

4.2 Thi công hệ thống 64

4.2.1 Thi công mạch phát 64

4.2.2 Thi công mạch thu tín hiệu 66

4.3 Hoàn thiện mô hình 67

4.3.1 Hoàn thiện mạch phát 67

4.3.2 Hoàn thiện mạch thu 68

4.4 Lập trình cho hệ thống 68

4.4.1 Lưu đồ thuật toán mạch phát 68

4.4.2 Lưu đồ thuật toán mạch thu 71

4.4.3 Giao diện hiển thị trên ThingSpeak 74

4.4.4 Tài liệu hướng dẫn 77

4.5 Thử nghiệm, đánh giá mô hình và kết luận 77

4.5.1 Kết quả thực nghiệm 77

4.5.2 Nhận xét và đánh giá 78

4.5.3 Kết luận 78

4.5.4 Hướng phát triển sản phẩm 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

v

Hình 1.1 Kích thước của các loại bụi mịn 5

Hình 1.2 Bản đồ tương tác AQI toàn thế giới trên IQ Air 9

Hình 1.3 Trang web AQICN.org 10

Hình 1.4 Giao diện của Plume Labs: Air Quality App 11Y Hình 2.1 Tín hiệu up-chirp (nguồn: Semtech) 22

Hình 2.2 Mô hình LoRaWAN 23

Hình 2.3 Cấu trúc của LoRaWAN 24

Hình 2.4 Cách hoạt động của 3 lớp 26

Hình 2.5 Giao tiếp UART 30

Hình 2.6 Các thành phần của 1 khung dữ liệu 3 Hình 3.1 Cảm biến bụi PM2.5 GP2Y1010AU0F 33

Hình 3.2 Bên trong cảm biến đo bụi PM2.5 GP2Y1010AU0F 33

Hình 3.3 Nguyên lý hoạt động cảm biến bụi Pm2.5 34

Hình 3.4 Sơ đồ chân và tổng quan quá trình kết nối với vi điều khiển 35

Hình 3.5 Vi điều khiển ESP32 35

Hình 3.6 Sơ đồ chân kết nối ESP32(nguồn: Electronic hub) 37

Hình 3.7 Vi điều khiển arduino uno 38

Hình 3.8 Sơ đồ chân của Arduino Uno 40

Hình 3.9 Mạch thu phát LoRa E32 SX1278 40

Hình 3.10 Sơ đồ chân của LoRa E32 42

Hình 3.11 Mạch chuyển đổi USB sang TTL E15-USB-T2 CP2102 43

Hình 3.12 Các chế độ hoạt động của mạch chuyển đổi 45

Hình 3.13 Sơ đồ chân Mạch chuyển đổi USB sang TTL E15-USB-T2 CP2102 46

Hình 3.14 Mạch sạc và tăng áp 5V 2A TypeC 47

Hình 3.15 Sơ đồ chân mạch sạc và tăng áp 5V 2A TypeC 48

Hình 3.16 Pin Lithium 3.7V 48

Hình 3.17 Biểu tượng Arduino IDE 49

Hình 3.18 Quy trình làm việc của Arduino 49

Hình 3.19 Giao diện lập trình của Arduino IDE 50

Hình 3.20 Giao diện file menu của Arduino IDE 51

Hình 3.21 Giao diện Examples menu Arduino IDE 51

Hình 3.22 Giao diện vùng thông báo 52

Hình 3.23 Giao diện viết chương trình 52

Hình 3.24 Giao diện thingspeak 53

Hình 3.25 Giao diện tạo tài khoản ThingSpeak 54

Hình 3.26 Giao diện tạo kênh trên ThingSpeak 54

Hình 3.27 Giao diện lấy địa chỉ API 55

Hình 3.28 Giao diện hiển thị kênh trên ThingSpeak 55

Hình 3.29 Giao diện trang tải xuống VSCode 56

vi

Hình 3.31 Giao diện tìm kiếm và cài đặt PlatformIO IDE 57

Hình 3.32 Giao diện của PlatformIO IDE 57

Hình 3.33 Giao diện tạo file mới của PlatformIO IDE 57

Hình 3.34 Giao diện phần mềm Wireless Module Setting 5 Hình 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 59

Hình 4.2 Sơ đồ thiết kế giữa Arduino Uno với Cảm biến bụi PM2.5 63

Hình 4.3 Sơ đồ thiết kế giữa loRa E32 và Arduino Uno 63

Hình 4.4 Sơ đồ thiết kế mạch nguồn cho mạch phát 63

Hình 4.5 Sơ đồ thiết kế ESP32 với LoRa E32 64

Hình 4.6 Sơ đồ thiết kế mạch nguồn cho mạch thu 64

Hình 4.7 Mặt trước và mặt sau của mạch phát 65

Hình 4.8 Mặt trước và mặt sau của mạch thu tín hiệu 66

Hình 4.9 Mô hình bên trong mạch phát 67

Hình 4.10 Mô hình nhìn từ trên xuống 67

Hình 4.11 Bên trong mạch thu 68

Hình 4.12 Lưu đồ thuật toán mạch phát 68

Hình 4.13 Lưu đồ thuật toán mạch thu 71

Hình 4.14 Giao diện đăng nhập ThingSpeak 75

Hình 4.15 Giao diện đăng kí người dùng mới 75

Hình 4.16 Tạo kênh mới trên ThingSpeak 76

Hình 4.17 Giao diện API Key trên ThingSpeak 76

Hình 4.18 Giao diện hiển thị giá trị của cảm biến 77

Hình 4.19 Kết quả thực tế hiển thị trên ThingSpeak 7 Bảng 3.1 Chân kết nối của cảm biến bụi GP2Y10 35

Bảng 3.2 Nguyên lý sơ đồ chân LoRa E32 4 Bảng 4.1 Điện áp và dòng điện làm việc của mạch phát 60

Bảng 4.2 Điện áp và dòng điện làm việc của mạch thu 61

Bảng 4.3 Các mức độ của chất lượng không khí 61

Bảng 4.4 Liệt kê linh kiện mạch phát 64

Bảng 4.5 Liệt kê linh kiện của mạch thu tín hiệu 66

vii

STT Ký hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

viii

MỞ ĐẦU

Mục đích của đồ án là thiết kế và triển khai một hệ thống giám sát bụi mịn, sửdụng công nghệ LoRa, nhằm đo lường và theo dõi chất lượng không khí Đồng thời,nghiên cứu này nhằm phân tích tình trạng ô nhiễm bụi mịn tại các địa điểm đô thị cụthể và đề xuất giải pháp cụ thể để giảm thiểu tác động của ô nhiễm

Mục tiêu của đề tài là:

- Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm bụi mịn tại các địa điểm đô thị, xác định các nguồngốc chính gây nên ô nhiễm

- Thiết kế và triển khai hệ thống giám sát bụi mịn sử dụng công nghệ LoRa để thuthập dữ liệu chất lượng không khí

- Phát triển giao diện người dùng để hiển thị thông tin chi tiết và trực quan về chấtlượng không khí và ô nhiễm bụi mịn

- Đánh giá hiệu suất của hệ thống trong điều kiện thực tế và các yếu tố môi trườngkhác nhau

- Phân tích dữ liệu thu thập để đưa ra đánh giá về mức độ ô nhiễm và ảnh hưởng của

nó đến sức khỏe và môi trường

- Đề xuất giải pháp có thể thực hiện để giảm thiểu ô nhiễm bụi mịn và cải thiện chấtlượng không khí

 Phương pháp nghiên cứu:

- Tìm hiểu về các nghiên cứu liên quan đến ô nhiễm không khí, hệ thống giám sátmôi trường, và ứng dụng của công nghệ LoRa trong lĩnh vực này

- Triển khai hệ thống giám sát thực tế, thu thập dữ liệu, và kiểm thử hiệu suất trongcác điều kiện môi trường thực tế

- Sử dụng các phương pháp thống kê và phân tích dữ liệu để đánh giá mức độ ônhiễm và xác định các xu hướng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

1.1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trên thế giới

Ô nhiễm môi trường là hiện tượng môi trường tự nhiên bị ô nhiễm bởi việc đưahóa chất gây ô nhiễm vào môi trường tự nhiên, đồng thời các tính chất vật lý, hóahọc, sinh học của môi trường bị thay đổi gây tác hại tới sức khỏe con người vàcác sinh vật khác Ô nhiễm môi trường có thể ở dạng bất kỳ chất nào(rắn, lỏng hoặc khí) hoặc năng lượng (chẳng hạn như phóng xạ, nhiệt, âmthanh hoặc ánh sáng) Mặc dù ô nhiễm môi trường có thể do các sự kiện tự nhiên gây

ra, nhưng đa số ô nhiễm do con người tạo nên Ô nhiễm thường được phân loại là ônhiễm nguồn điểm hoặc nguồn không điểm Năm 2015, ô nhiễm đã giết chết chín triệungười trên toàn thế giới (cứ sáu người bị nhiễm thì có một người chết) Ngoài ra,ônhiễm còn do một số hoạt động của tự nhiên khác có tác động tới môi trường [15]

Tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng và ảnh hưởng đếnsức khỏe của con người Nguồn nước và không khí đã không còn đảm bảo an toàn chocuộc sống hàng ngày, gây ra nhiều căn bệnh nặng Sự phát triển của các nhà máy và cơ

sở sản xuất ngày càng tăng đã dẫn đến việc không kiểm soát được hệ thống xử lý rácthải Ngoài ra, nhiệt độ trung bình trên Trái Đất đang tăng cao, vượt quá gần 40 độ sovới nhiệt độ trong kỷ băng hà gần đây nhất Đại dương và biển cũng đang chịu áp lực

từ sự ô nhiễm do rác thải như đất, cát, và các loại phế liệu xây dựng Sự cố rò rỉ dầucũng góp phần tạo ra 50% nguồn ô nhiễm dầu trên biển, gây thiệt hại nghiêm trọngcho môi trường sống của các loài sinh vật và cả con người.[13]

Trong bối cảnh công nghiệp hóa, đô thị hóa và sự tăng trưởng dân số diễn ra songsong với sự bùng nổ của nền kinh tế và xã hội, chúng ta đang chứng kiến một tìnhtrạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng Sự phát triển không kiểm soát này đãtạo ra một ảnh hưởng tiêu cực đáng kể đối với hệ sinh thái tự nhiên và cuộc sống conngười Ba hình thức ô nhiễm chính bao gồm ô nhiễm đất, ô nhiễm nước và ô nhiễmkhông khí, đều đang gây ra những thách thức lớn cho sự phát triển bền vững củachúng ta:

Ô nhiễm môi trường đất:

Môi trường đất đang bị đe dọa nghiêm trọng do sự phát triển của công nghiệp,bùng nổ dân số và hoạt động đô thị hóa Công nghiệp hóa là quá trình nâng cao tỷtrọng của công nghiệp trong toàn bộ các ngành kinh tế của một vùng kinh tế hay mộtnền kinh tế, đi đôi với tiến bộ công nghệ, đặc biệt là sự phát triển của sản xuất hànghóa

Diện tích đất trên thế giới ngày càng thu hẹp, chất lượng đất thì ngày càng suythoái Nạn phá rừng khiến cho mảng xanh trên Trái Đất ngày càng giảm, thay vào đó

là những mảnh đất trơ trọi, khô cằn, không còn giá trị khai thác Các khu công nghiệp,các xí nghiệp và nhà máy hằng ngày thải ra lượng lớn rác thải, hóa chất, đặc biệt là rácchưa qua xử lý đã xả ra môi trường đất, tạo ra những mảnh đất đầy rác, túi ni lông, xácchết động vật, bốc lên mùi hôi thối khó chịu

Ô nhiễm môi trường nước:

Vấn đề ô nhiễm môi trường nước là một thách thức nghiêm trọng đối với sức khỏecủa hệ sinh thái và cả con người Quy mô của tác động này lan rộng khắp nơi và tốc độlan truyền nhanh chóng, khiến cho ô nhiễm môi trường nước trở nên đáng lo ngại hơn

cả ô nhiễm môi trường đất Một phần lớn các sông, hồ, kênh và mương trở thành nơichứa đựng rác thải Hành vi vứt rác không đúng cách từ sinh hoạt hàng ngày đang gâynên sự tắc nghẽn và ô nhiễm nước Tại vùng nông thôn, việc lạm dụng các loại thuốcbảo vệ thực vật, phân bón và thuốc trừ sâu đã gây nên hiện tượng độc hại trong nguồnnước ngầm Cùng với đó, các cơ sở công nghiệp, nhà máy không chỉ sản xuất ra lượnglớn rác thải mà còn xả thải chưa qua xử lý trực tiếp vào các dòng sông, làm cho nguồnnước trở nên ô nhiễm và màu nước chuyển thành màu đen Hiện tượng "thủy triều đỏ"

và các vụ tràn dầu trên biển là minh chứng rõ ràng cho sự nghiêm trọng của tình trạngnày Ô nhiễm môi trường nước không chỉ ảnh hưởng đến đời sống sinh vật mà còn gâynguy cơ cho sức khỏe con người thông qua việc sử dụng nguồn nước ô nhiễm

Ngoài ra, tình trạng ô nhiễm môi trường nước còn được thúc đẩy bởi sự gia tăngdân số, khiến cho nhu cầu về nước tăng lên và do đó, các hoạt động liên quan đếnnước như sinh hoạt, đi lại, xây dựng, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp cũng tăngtheo

Tuy nhiên, chỉ có khoảng 2% diện tích nước trên trái đất là nước phù hợp cho tiêudùng, được coi là nước tinh khiết Điều này gây ra một vấn đề sức khỏe nghiêm trọngcho những người dân sống ở khu vực không có nguồn nước sạch Công nghiệp hóacũng là một yếu tố gây ô nhiễm môi trường nước Các nhà máy, công trình, xưởng sảnxuất mỗi ngày thải ra ngoài môi trường rất nhiều khí thải, chất thải nguy hại, dẫn đếnmôi trường bị ô nhiễm

Ô nhiễm không khí:

Ô nhiễm khí thải và ô nhiễm không khí đang trở thành một thách thức đáng kể,ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày và gây ra những tác động nghiêm trọng đối vớisức khỏe cộng đồng và môi trường Nguyên nhân chủ yếu của ô nhiễm không khí xuấtphát từ hoạt động công nghiệp và giao thông, khiến cho các chất độc hại như CO2,NOx, SO2 và hạt bụi nhỏ PM2.5 được thải ra môi trường, tạo nên tình trạng ô nhiễmkhông khí ngày càng trầm trọng

Các đô thị lớn và các quốc gia phát triển công nghiệp thường phải đối mặt với mức

ô nhiễm cao nhất Đặc biệt, các thành phố tại Trung Quốc, Ấn Độ, và một số khu vực

ở Châu Âu và Bắc Mỹ đang phải đối diện với vấn đề nghiêm trọng về chất lượngkhông khí, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống và sức khỏe của cư dân Vấn

đề này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người, mà còn đe dọa đa dạng sinh học

và gây ra những tác động tiêu cực đối với hệ sinh thái

Ô nhiễm không khí được liên kết chặt chẽ với nhiều vấn đề sức khỏe như bệnh phổi,các vấn đề hô hấp, và thậm chí là các bệnh tim mạch Các biện pháp giảm ô nhiễm,bao gồm việc thiết lập tiêu chuẩn khí thải cho phương tiện giao thông, đầu tư vào nănglượng tái tạo, và áp dụng công nghệ sạch trong sản xuất công nghiệp, đang được thựchiện để giảm thiểu tác động của ô nhiễm này Mặc dù có những tiến triển đáng kể,nhưng vấn đề ô nhiễm không khí vẫn đòi hỏi sự hợp tác rộng lớn và nỗ lực đồng bộ từtất cả các quốc gia để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và duy trì một môi trường sống bềnvững

1.1.2 Ô nhiễm không khí tại Việt Nam

Ô nhiễm không khí ở Việt Nam đang là vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt tại cácthành phố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh Theo Báo cáo thường niên vềchỉ số môi trường (The Environmental Performance Index - EPI) do tổ chức Môitrường Mỹ thực hiện, Việt Nam là một trong 10 nước ô nhiễm môi trường không khíhàng đầu Châu Á Tính đến tháng 2/2020, Việt Nam có gần 3,6 triệu xe ô tô và hơn 45triệu xe máy, đây là nguyên nhân lớn nhất gây ra ô nhiễm không khí tại nước ta Từnăm 2010 - 2017, nồng độ bụi PM2.5 luôn có xu hướng tăng mạnh Từ năm 2019 đếnnay, tình trạng cao điểm ô nhiễm khí xảy ra rất thường xuyên tại các thành phố lớn cảnước Chỉ số báo cáo chất lượng không khí hàng ngày (Air Quality Index - AQI) tạicác thành phố này dao động trong mức 150 - 200, đây là mức báo động rất nguy hiểm.Các nguồn gây ra ô nhiễm này bao gồm hoạt động sản xuất và chế biến trongngành công nghiệp, cũng như tình trạng giao thông vận tải ngày càng tăng cao Tronglĩnh vực giao thông nhu cầu ngày càng tăng về phương tiện vận tải động cơ nhiên liệu

đang tạo ra một lượng lớn bụi mịn thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu và mài mòn

từ lốp và đường Theo báo cáo năm 2018 của Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), giaothông vận tải đóng góp 24.34% lượng khí thải carbon mỗi năm Xét riêng lĩnh vựcgiao thông vận tải, các loại ô tô hạng nhẹ, ô tô tải và ô tô bus lần lượt chiếm 44%, 27%

và 6% lượng khí thải carbon mỗi năm Các phương tiện giao thông cơ giới sử dụngnhiên liệu hóa thạch như xăng và dầu diesel, quá trình đốt cháy nhiên liệu dẫn tới phátsinh nhiều loại khí thải như SO2, NO2, CO, bụi (TSP, PM10, PM2.5); thậm chí rò rỉ,bốc hơi nhiên liệu khi vận hành phát sinh VOC, Benzen, Toluen

Các ngành công nghiệp, từ sản xuất đến chế biến, đều đóng góp vào sự xuất hiệncủa bụi mịn thông qua quá trình sản xuất và xử lý vật liệu Ngành xây dựng và đào tạo,trong quá trình sử dụng máy móc và xử lý vật liệu xây dựng, cũng chia sẻ trách nhiệmlớn trong việc tạo ra bụi mịn Đồng thời, sự kiện tự nhiên như buổi cháy rừng, thườngxuyên xảy ra, đặc biệt ở các khu vực rừng nguyên sinh, cung cấp một nguồn bụi mịnkhá lớn qua khói và tro cháy

Thêm vào đó, cả sự kiện thời tiết như gió mạnh hay bão cát cũng có thể tăngcường sự xuất hiện của bụi mịn, khiến nó trở thành một vấn đề đa chiều và phức tạp

Sự đa dạng về nguồn gốc của các loại bụi mịn này là một yếu tố quan trọng khi đánhgiá tác động và thiết lập biện pháp giảm ô nhiễm

1.2 Bụi mịn và các mô hình đo chất lượng không khí hiện nay

1.2.1 Các loại bụi mịn

Hình 1.1 Kích thước của các loại bụi mịn

hợp chất có trong bụi được gọi chung là Particulate Matter, ký hiệu là PM Các hạt bụimịn có kích thước siêu vi được biết tới nhiều nhất là 3 loại:

- Bụi PM10 (Particulate Matter 10): là các hạt bụi có kích thước đường kính từ

2.5 tới 10 µm (µm là viết tắt của micromet, kích thước bằng một phần triệu mét).Bụi mịn PM10 có thể hình thành từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm khói từ đốt

nhiên liệu, bụi từ đường phố và đất, và các hạt từ công nghiệp và nông nghiệp Dokích thước nhỏ, bụi mịn PM10 có thể hòa quện vào không khí và dễ dàng hít vàophổi khi chúng ta hít thở Điều này có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồmcác vấn đề về hô hấp và tim mạch.

- Bụi mịn PM2.5 (Particulate Matter 2.5): là những hạt bụi có kích thước 2.5

micromet (µm) trở xuống, nhỏ hơn khoảng 30 lần so với sợi tóc con người.Nguyên nhân chính đến từ việc đốt than, dầu, xăng, hoặc từ các nguồn khác như lòhoặc cơ sở sản xuất năng lượng, có thể được tạo ra từ khí thải phương tiện giaothông, bao gồm xe ô tô, xe máy và các phương tiện khác Tác hại của bụi PM2.5 là

có thể xâm nhập sâu vào phổi con người và gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe nhưbệnh phổi mãn tính, bệnh tim mạch và ung thư Ngoài ra, ảnh hưởng của PM2.5cũng lan rộ đến hệ thống tim mạch Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tiếp xúcvới bụi mịn có thể góp phần vào tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và đau tim.Bụi mịn PM2.5 có khả năng xâm nhập vào máu, tác động tiêu cực đến mạch máu

và hệ thống tuần hoàn Các nhóm nhạy cảm như trẻ em, người già, và những người

có vấn đề sức khỏe nền đặc biệt nên lưu ý, vì chúng thường xuyên phải đối mặtvới những ảnh hưởng nghiêm trọng từ bụi mịn PM2.5

- Bụi PM1 (Particulate Matter 1): là một trong những loại bụi mịn có kích thước

cực kỳ nhỏ, với đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 1 micromet (một phần triệu mét).Đây là loại bụi có kích thước nhỏ nhất trong các loại bụi mịn thông thường được

đo lường trong không khí Do kích thước rất nhỏ, bụi PM1 có thể xâm nhập sâuvào hệ hô hấp và đi qua hàng rào sinh học tự nhiên, đi sâu vào phế quản và phổi.Tương tự như PM2.5, bụi PM1 cũng có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồmviệc kích thích đường hô hấp, gây viêm đường hô hấp, viêm phổi và tăng nguy cơmắc bệnh hô hấp và các vấn đề tim mạch Nguồn gốc của bụi PM1 cũng tương tựnhư các loại bụi PM2.5 và PM10 bao gồm khí thải từ xe cộ, khói từ việc đốt cháynhiên liệu hóa thạch, và hạt bụi từ các quá trình công nghiệp

1.2.2 Bụi mịn ảnh hưởng đến sức khoẻ con người

- Dị ứng: Bụi mịn với kích thước siêu nhỏ, không chỉ đơn giản là bụi bẩn trong

không khí mà còn có khả năng mang theo vi khuẩn và các hạt vô cùng nhỏ từ môitrường bên ngoài Khi tiếp xúc với cơ thể con người, bụi PM2.5 có thể dễ dàngbám vào da và các bề mặt của cơ thể Tác động của bụi PM2.5 có thể gây ra nhiềucảm giác khó chịu, từ cảm giác ngứa ngáy cho đến một loạt các phản ứng dị ứng.Việc tiếp xúc thường xuyên với bụi PM2.5 có thể làm bạn cảm thấy khó chịu, kíchứng da và gây ra các triệu chứng như mắt đỏ, viêm nhiễm mũi, và các vấn đề liênquan đến đường hô hấp như viêm họng hoặc viêm phổi

- Bệnh lí về phổi: Các hạt bụi mịn như PM2.5 và PM10 thường xâm nhập vào hệ

thống hô hấp của con người khi hít thở Khi chúng tiếp xúc với đường hô hấp, cóthể xảy ra những vấn đề sức khỏe đáng báo động Những hạt bụi mịn này có khảnăng đi sâu vào đường hô hấp và thậm chí xâm nhập qua phổi, đi vào hệ thốngtuần hoàn máu Khi lượng bụi mịn tăng lên, chúng có thể phối hợp với các khí độchại như CO (carbon monoxide), SO2 (sulfur dioxide), NO2 (nitrogen dioxide) gây

ra sự can thiệp vào quá trình vận chuyển oxy qua máu bằng cách ngăn chặnhemoglobin kết hợp với oxy Tình trạng này không chỉ tạo ra các triệu chứngkhông thoải mái như kích ứng mũi, họng, mắt hay ho, hắt hơi mà còn có thể gây ranhững vấn đề nghiêm trọng về hệ hô hấp Những người tiếp xúc lâu dài với hạt bụimịn này có thể mắc các bệnh như viêm phế quản mãn tính, suy nhược chức năngphổi, tắc nghẽn phổi mãn tính và thậm chí là ung thư phổi, có thể dẫn đến hậu quảnghiêm trọng như tử vong

- Bệnh lí tim mạch: Bụi mịn PM2.5 và PM10 có thể tạo ra nguy cơ cao về các vấn

đề liên quan đến tim mạch Sự tiếp xúc với những hạt bụi này không chỉ gây ảnhhưởng đến hệ thống hô hấp, mà còn đe dọa sức khỏe của hệ thống thần kinh Khibụi mịn tiếp xúc với cơ thể, chúng có khả năng xâm nhập sâu vào hệ thống huyếtquản Điều này có thể dẫn đến tình trạng tắc nghẽn hoặc rò rỉ mạch máu, gây ranhững vấn đề đáng lo ngại trong quá trình lưu thông máu trong cơ tim Những vấn

đề này, bao gồm tắc nghẽn mạch máu và nhồi máu cơ tim, đều có thể gây ra nhữngbiến chứng tim mạch nguy hiểm, có thể gây nguy hiểm đến tính mạng Đây là mộttrong những lý do quan trọng nhất về tại sao việc bảo vệ cơ thể khỏi tác động củabụi mịn trở nên cực kỳ quan trọng

- Rối loạn sinh sản: Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã cảnh báo về ảnh hưởng tiêu

cực của bụi mịn và ô nhiễm không khí đối với quá trình mang thai và sức khỏe củathai nhi Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hạt bụi này có thể gây ra các vấn đềnghiêm trọng như sinh non, trẻ sơ sinh có cân nặng thấp, dị tật thai nhi và thậm chí

dẫn đến tử vong ở trẻ sơ sinh Điều này làm nổi bật sự cần thiết của việc bảo vệsức khỏe của phụ nữ mang thai và sự phát triển khỏe mạnh của thai nhi trong môitrường không khí sạch.

- Nguyên nhân gây ung thư: Khi tiếp xúc với bụi mịn và ô nhiễm, cơ thể con

người có thể tạo ra các gốc tự do trong một khoảng thời gian Những gốc tự do này

có khả năng tấn công các tế bào cũng như các phân tử quan trọng như ADN, gây

ra nguy cơ đáng kể đối với sức khỏe Có nguy cơ hình thành các khối u ung thư do

tế bào bị đột biến trong môi trường ô nhiễm, đặc biệt khi tiếp xúc lâu dài vớikhông khí chứa đầy bụi mịn Việc này có thể tăng cao nguy cơ mắc các loại ungthư do tác động từ ô nhiễm không khí

- Tăng tỉ lệ tử vong: Các nghiên cứu trên toàn cầu đã chỉ ra rằng bụi mịn đang gây

ra những tác động tiềm ẩn đối với sức khỏe con người và làm tăng nguy cơ tửvong Có những nhóm người đặc biệt có tỷ lệ tử vong cao khi tiếp xúc lâu dài vớibụi mịn Đây bao gồm bệnh nhân mắc tiểu đường, những người có tiền sử về nhồimáu cơ tim, người cao tuổi và người ở địa vị kinh tế xã hội thấp Các nhóm nàythường có rủi ro lớn hơn đối với các tác động xấu của bụi mịn đến sức khỏe, có thểdẫn đến các biến chứng và tử vong

- Suy giảm hệ miễn dịch: Trẻ em và người cao tuổi thường có hệ thống miễn dịch

yếu hơn so với người khỏe mạnh Khi họ tiếp xúc với không khí ô nhiễm, các hạtbụi mịn và chất độc hại trong không khí có thể xâm nhập sâu vào đường hô hấp,gây kích thích và tổn thương đến màng nhầy phổi và các cơ quan hô hấp khác Sựsuy giảm của hệ thống miễn dịch khiến cho cơ thể trở nên yếu đuối trong việcchống lại vi khuẩn, virus và các tác nhân gây bệnh khác Điều này dẫn đến việcgiảm khả năng phòng ngừa và đối phó với các bệnh lý như cúm, tiêu chảy, nhiễmtrùng đường hô hấp cấp tính hoặc viêm phổi Hệ thống miễn dịch yếu có thể làmtăng nguy cơ mắc các bệnh lý, khiến cho cơ thể mất khả năng đối phó và hồi phụcsau khi mắc bệnh Điều này đặc biệt đáng lo ngại khi xem xét sự ảnh hưởng củakhông khí ô nhiễm đến sức khỏe, đặc biệt là đối với nhóm người dễ bị ảnh hưởngnhất như trẻ em và người già

1.2.3 Các mô hình đo chất lượng không khí hiện nay

- Cảm biến di động: IQAir triển khai cảm biến di động trên các phương tiện giaothông hoặc các thiết bị di động để thu thập dữ liệu từ nhiều địa điểm khác nhau.

- Hệ thống giám sát cố định: Các thiết bị cố định được đặt ở các vị trí chiến lượctrong các thành phố, khu vực công nghiệp, và các vùng có nguy cơ ô nhiễm cao.Điều này giúp tạo ra một bức tranh tổng thể về chất lượng không khí

- Mạng lưới cảm biến IoT: Sử dụng các thiết bị kết nối IoT (Internet of Things) để tạo

ra một mạng lưới liên kết giữa các cảm biến, chia sẻ dữ liệu chất lượng không khí

và ô nhiễm

- Sử dụng dữ liệu mở và hợp tác cộng đồng: IQAir sử dụng dữ liệu mở từ các nguồnnhư cơ quan môi trường quốc gia, tổ chức nghiên cứu, và cộng đồng để bổ sungthông tin và đánh giá độ tin cậy của dữ liệu

Hình 1.2 Bản đồ tương tác AQI toàn thế giới trên IQ Air

 AQICN.org

Trang web AQICN.org là một nguồn thông tin quan trọng về chất lượng khôngkhí, cung cấp dữ liệu đo lường chất lượng không khí từ các trạm đo trên khắp thế giới.Đây là một nguồn thông tin quan trọng cho những người quan tâm đến ô nhiễm khôngkhí và tác động của nó đối với sức khỏe con người

- Dữ liệu thời gian thực:0 Trang web cung cấp dữ liệu về chất lượng không khí theo

thời gian thực từ các trạm đo tại nhiều thành phố và khu vực trên khắp thế giới

- Hiển thị AQI: Nó hiển thị chỉ số AQI (Air Quality Index - Chỉ số chất lượng khôngkhí) để người dùng có thể dễ dàng đánh giá mức độ ô nhiễm không khí trong khuvực họ quan tâm

- Bản đồ và đồ thị: AQICN.org thường cung cấp các bản đồ và đồ thị biểu diễn dữliệu chất lượng không khí để người dùng có thể dễ dàng theo dõi và so sánh các chỉ

số tại các địa điểm khác nhau

- Thông tin chi tiết: Ngoài việc cung cấp dữ liệu chất lượng không khí, trang web còncung cấp thông tin chi tiết về nguyên nhân gây ra ô nhiễm không khí, tác động của ônhiễm lên sức khỏe và các lời khuyên để bảo vệ bản thân.

- Cộng đồng: AQICN.org cũng tập trung vào việc xây dựng cộng đồng nhằm tăngcường nhận thức về ô nhiễm không khí và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác độngcủa nó

Hình 1.3 Trang web AQICN.org

 Plume Labs: Air Quality App

Plume Labs: Air Quality App là một ứng dụng di động được phát triển bởi PlumeLabs, chuyên cung cấp thông tin về chất lượng không khí Đây là một công cụ hữu ích

để người dùng theo dõi và đánh giá chất lượng không khí xung quanh họ, từ đó có thểthực hiện các biện pháp bảo vệ sức khỏe khi cần thiết Dưới đây là một số thông tin vềứng dụng này:

- Thông tin chất lượng không khí: Air Report cung cấp thông tin về chất lượng không

khí dựa trên dữ liệu thời gian thực từ các trạm đo chất lượng không khí trong khuvực người dùng

- AQI – Chỉ số chất lượng không khí: Hiển thị AQI để người dùng dễ dàng đánh giámức độ ô nhiễm không khí tại vị trí của họ và khu vực xung quanh

- Dự báo chất lượng không khí: Air Report cung cấp dự báo về chất lượng không khí,giúp người dùng lập kế hoạch và chuẩn bị khi cần thiết

- Cảnh báo ô nhiễm: Ứng dụng có thể cảnh báo người dùng khi mức độ ô nhiễmkhông khí tăng cao, để họ có thể thực hiện các biện pháp bảo vệ sức khỏe

- Lời khuyên và thông tin sức khoẻ: Plume Labs - Air Report cung cấp thông tin vềtác động của chất lượng không khí đối với sức khỏe và cung cấp lời khuyên để bảo

vệ bản thân trong môi trường ô nhiễm

Ứng dụng này được đánh giá cao về việc cung cấp thông tin chất lượng không khí

dễ dàng sử dụng và hiểu được bởi người dùng, giúp họ theo dõi và đưa ra quyết địnhthông minh về việc bảo vệ sức khỏe của mình trong môi trường sống hàng ngày

Hình 1.4 Giao diện của Plume Labs: Air Quality App

1.3 Mục tiêu đề tài

Để giảm thiểu rủi ro, việc theo dõi chất lượng không khí và thực hiện các biện phápbảo vệ cá nhân là quan trọng Để giảm ô nhiễm bụi mịn, cần thực hiện các biện phápnhư kiểm soát khí thải từ các nguồn như giao thông và công nghiệp, quản lý hiệu quảquá trình sản xuất và xây dựng, và khuyến khích sử dụng nguồn năng lượng sạch.Ngoài ra, hệ thống giám sát chất lượng không khí và cảnh báo sớm cũng là yếu tốquan trọng để nắm bắt tình trạng ô nhiễm và đưa ra những giải pháp kịp thời

Lý do lựa chọn đề tài này xuất phát từ sự nhận thức về tầm quan trọng của việcgiám sát và quản lý chất lượng không khí, đặc biệt là lượng bụi mịn trong không khí.Bằng cách sử dụng công nghệ LoRa (Long Range), chúng tôi muốn phát triển một hệthống giám sát bụi mịn hiệu quả và chi phí thấp để cung cấp dữ liệu thời gian thực chocộng đồng và quản lý môi trường Chúng tôi tin rằng dự án này có tiềm năng giúp cải

thiện chất lượng không khí và đóng góp vào nâng cao sức khỏe và chất lượng cuộcsống của người dân trong khu vực của chúng tôi Ngoài ra, việc kết hợp công nghệLoRa vào mô hình giám sát bụi mịn cũng là một ví dụ về ứng dụng thực tế của côngnghệ IoT (Internet of Things) trong việc giải quyết các vấn đề môi trường.

Mục tiêu chính của dự án này là thiết kế, phát triển và triển khai một hệ thốnggiám sát bụi mịn (PM2.5) sử dụng công nghệ LoRa (Long Range) Cụ thể, các mụctiêu nghiên cứu bao gồm:

Phát triển thiết kế hệ thống: Thiết kế phần cứng và phần mềm của hệ thống giámsát bụi mịn sử dụng cảm biến PM2.5 và mạng LoRa Điều này bao gồm việc chọn lựacảm biến thích hợp, thiết kế mạch điện tử, và phát triển phần mềm quản lý dữ liệu.Xây dựng mô hình thử nghiệm: Xây dựng mô hình thử nghiệm tại một khu vực cụthể để kiểm tra hiệu suất của hệ thống Mô hình này sẽ giúp chúng tôi đánh giá khảnăng của hệ thống trong việc giám sát bụi mịn và truyền dữ liệu qua mạng LoRa.Thu thập dữ liệu và phân tích: Sử dụng hệ thống giám sát để thu thập dữ liệu vềchất lượng không khí và lượng bụi mịn trong thời gian thực Sau đó, phân tích dữ liệu

để đánh giá hiệu suất của hệ thống và cung cấp thông tin hữu ích cho quản lý môitrường

Đề xuất cải tiến và ứng dụng: Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất các cải tiếncho hệ thống và xem xét các tiềm năng ứng dụng thực tế của nó trong việc giám sát vàquản lý chất lượng không khí

Mục tiêu cuối cùng của dự án là phát triển một hệ thống giám sát bụi mịn hiệu quả

và chi phí thấp, có khả năng tích hợp với mạng LoRa để cung cấp thông tin quan trọng

về chất lượng không khí và bụi mịn cho cộng đồng và các cơ quan quản lý môi trường

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LORA VÀ CÁC GIAO

Wi-Fi đã trải qua nhiều phiên bản và chuẩn khác nhau, mỗi phiên bản mang lại cảitiến về tốc độ, hiệu suất và tính năng Các chuẩn phổ biến bao gồm Wi-Fi 4 (802.11n),Wi-Fi 5 (802.11ac) và Wi-Fi 6 (802.11ax) Wi-Fi 6 là phiên bản mới nhất và cung cấpnhiều ưu điểm vượt trội như tốc độ cao hơn, khả năng xử lý tốt hơn khi có nhiều thiết

bị kết nối đồng thời và hiệu suất ổn định hơn trong môi trường có nhiều sóng radiogiao thoa

Vai trò của Wi-Fi trong cuộc sống hiện đại không thể phủ nhận Nó đã mở ra cánhcửa cho việc kết nối hàng tỷ thiết bị trên khắp thế giới, từ điện thoại di động, máy tínhbảng, máy tính cá nhân đến các thiết bị thông minh như đèn, camera, máy giặt, tủ lạnh

và nhiều thiết bị IoT khác

Tuy nhiên, việc sử dụng Wi-Fi cũng đi kèm với những thách thức Sự phát triểnnhanh chóng của số lượng thiết bị kết nối đôi khi có thể gây ra sự cản trở cho hiệu suấtmạng, đặc biệt là trong môi trường đông người Ngoài ra, vấn đề bảo mật cũng là mộtvấn đề cần được chú ý đặc biệt, khi thông tin được truyền đi qua sóng radio có thể bịnguy cơ tấn công từ các hacker nếu không được bảo vệ cẩn thận

Một số thông số kỹ thuật cơ bản liên quan đến công nghệ Wi-Fi:

- Tần số: 2.4GHz và 5GHz: Phổ biến trong Wi-Fi, với 2.4 GHz có phạm vi xa hơn,trong khi 5 GHz mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng phạm vi ngắnhơn

- Chuẩn Wi-Fi: 802.11a/b/g/n/ac/ax: Các tiêu chuẩn khác nhau, với mỗi phiên bảnmang lại cải tiến về tốc độ, phạm vi, và hiệu suất

- Băng tần: 20MHz/40MHz/80MHz/160MHz: Độ rộng của băng tần truyền dữliệu, ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu.

- Bảo mật: WEP/WPA/WPA2/WPA3: Các giao thức bảo mật, với WPA3 là mộtphiên bản mới nhất và an toàn hơn

- Phạm vi: Phát sóng ở mọi hướng, thích hợp cho việc phát sóng từ trung tâm tuynhiên khi gặp các vật cản như tường sẽ hạn chế phạm vi truyền

2.1.2 Bluetooth

Bluetooth là một công nghệ truyền thông không dây tiêu chuẩn được sử dụng đểkết nối và truyền dữ liệu giữa các thiết bị trong một phạm vi ngắn Công nghệ nàythường được sử dụng trong nhiều thiết bị, bao gồm tai nghe không dây, loa, bàn phím,chuột, thiết bị IoT (Internet of Things) và nhiều thiết bị di động khác

Một trong những ưu điểm lớn của Bluetooth là sự tiện lợi và dễ sử dụng Ngườidùng có thể kết nối các thiết bị Bluetooth một cách nhanh chóng mà không cần dâycáp, chỉ cần thiết lập kết nối một lần và sau đó các thiết bị sẽ tự động kết nối lại khichúng ở gần nhau trong phạm vi cho phép

Công nghệ Bluetooth tiêu thụ năng lượng khá thấp, điều này làm cho nó trở thànhmột lựa chọn phổ biến trong các thiết bị di động như tai nghe không dây, đồng hồthông minh và các thiết bị IoT Tuy nhiên, phạm vi truyền thông của Bluetooth thườnggiới hạn vào khoảng từ ngắn đến trung bình, thường chỉ trong vài chục mét và có thể

bị giảm đi khi có vật cản như tường hoặc vật cản khác giữa các thiết bị

Một số thông số kĩ thuật cơ bản liên quan đến công nghệ bluetooth:

- Tần số: 2.4GHz: chia thành các kênh để tránh nhiễu từ các nguồn khác

- Chuẩn Bluetooth: từ Bluetooth 1.0 đến Bluetooth 5.x, mỗi phiên bản mang lại cảitiến về tốc độ, phạm vi và tiêu thụ năng lượng

- Phạm vi kết nối: Truyền dữ liệu trong khoảng cách ngắn đến trung bình

Không thích hợp cho việc truyền dữ liệu lớn hoặc video chất lượng cao, mỗi thiết

bị Bluetooth thường chỉ kết nối với một số thiết bị khác một lúc Bluetooth vẫn đangtiếp tục phát triển để đáp ứng nhu cầu kết nối không dây trong thế giới ngày nay và làmột phần quan trọng của hệ sinh thái không dây đa dạng

2.1.3 Mạng di động (3G, 4G, 5G)

Mạng di động, còn được gọi là mạng cellular, là một hệ thống mạng không dâycho phép các thiết bị di động như điện thoại di động, máy tính bảng và các thiết bị IoT(Internet of Things) kết nối với mạng và trao đổi dữ liệu Mạng di động hoạt độngbằng cách chia một khu vực địa lý thành nhiều "cell" nhỏ, mỗi cell được quản lý bởimột trạm phát sóng riêng biệt

Các công nghệ di động phổ biến bao gồm Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động(GSM), dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS), phân chia nhiều truy cập mã (CDMA), và3GSM Mỗi công nghệ này sử dụng một phương pháp khác nhau để mã hóa và truyền

dữ liệu, và có những ưu và nhược điểm riêng

Một trong những lợi ích của công nghệ cellular là khả năng tiết kiệm năng lượng

Do các thiết bị di động chỉ cần kết nối với trạm phát sóng gần nhất, chúng có thể hoạtđộng với công suất phát thấp, giúp tiết kiệm năng lượng pin

Mạng di động cũng có khả năng tự động chuyển cell khi thiết bị di động di chuyển

từ một khu vực đến khu vực khác Điều này cho phép người dùng di chuyển liên tụctrong khi vẫn duy trì kết nối mạng không dây

Dưới đây là một cái nhìn về các thế hệ chính của Cellular Networks:

- 3G (3 rd Generation): Công nghệ di động thế hệ thứ ba (3G) bắt đầu triển khai

rộng rãi vào đầu những năm 2000 Chức năng chính là cung cấp dịch vụ điệnthoại di động kỹ thuật số cao cấp hơn với tốc độ truyền dữ liệu tăng lên đáng kể

so với 2G và hỗ trợ dịch vụ Internet di động, video call và các ứng dụng đaphương tiện khác Sử dụng công nghệ UMTS (Universal MobileTelecommunications System) và CDMA2000, đạt được tốc độ truyền dữ liệu lênđến khoảng 384 Kbps trong môi trường đa người dùng

- 4G (4 th Generation): Mạng di động thế hệ thứ tư (4G) được triển khai từ cuối

những năm 2000 và đầu những năm 2010 Cải thiện đáng kể về tốc độ truyền dữliệu và hiệu suất mạng Sử dụng công nghệ LTE (Long Term Evolution) vàWiMAX Ưu điểm của nó là tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn rất nhiều so với 3G,giảm đáng kể độ trễ, hỗ trợ streaming video HD, video call chất lượng cao và cácứng dụng đòi hỏi băng thông lớn và có thể đạt tốc độ truyền tới hàng trăm Mbps

- 5G (5 th Generation): Mạng di động thế hệ thứ năm (5G) đang được triển khai từ

cuối những năm 2010 và tiếp tục mở rộng phủ sóng Cải tiến tốc độ truyền dữliệu siêu nhanh, độ trễ thấp và khả năng kết nối hàng tỷ thiết bị, sử dụng các côngnghệ như millimeter wave và Massive MIMO Ưu điểm của nó là tốc độ truyền

dữ liệu siêu nhanh, có thể lên đến hàng Gbps Giảm đáng kể độ trễ, hỗ trợ ứngdụng tương tác thực tế ảo (AR/VR), IoT với hiệu suất cao hơn và đáng tin cậy vàtốc độ có thể đạt tới hàng chục Gbps

Các ưu điểm của công nghệ Cellular Networks: Kết nối liên tục khi di chuyển, phùhợp cho người sử dụng di động, mỗi thế hệ cải thiện tốc độ truyền dữ liệu so với thế hệtrước và hỗ trợ nhiều loại dịch vụ từ cuộc gọi điện thoại đến video và IoT

Các nhược điểm của Cellular Networks: Cần đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng để triểnkhai và duy trì các thế hệ mới, một số khu vực có thể gặp khó khăn trong việc cungcấp phủ sóng đầy đủ.

2.1.4 Zigbee

Zigbee là một tiêu chuẩn toàn cầu cho công nghệ không dây được thiết kế để sửdụng trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu thấp, hiệu quả năng lượng cao

và kết nối mạng an toàn Nó dựa trên thông số kỹ thuật IEEE 802.15.4 và thường được

sử dụng trong tự động hóa gia đình, hệ thống sưởi, làm mát, thiết bị y tế và các ứngdụng nhà thông minh khác

Với tiêu thụ năng lượng thấp, phạm vi truyền dẫn từ vài mét đến khoảng 100 mét,Zigbee sử dụng tần số 2.4 GHz và sử dụng mạng lưới mesh để tăng cường độ tin cậy

và phủ sóng Công nghệ này phổ biến trong việc kết nối cảm biến, điều khiển từ xa, vàcác thiết bị thông minh khác trong các môi trường nhà cửa thông minh và các ứngdụng IoT Điều này làm cho Zigbee trở thành một lựa chọn tốt cho các ứng dụng cầnđến kết nối không dây ổn định và có khả năng tự phục hồi

Một số ưu điểm của Zigbee bao gồm khả năng tiết kiệm năng lượng, phạm vi kếtnối tốt và khả năng tương thích với nhiều thiết bị khác nhau Tuy nhiên, Zigbee cũng

có nhược điểm như băng thông hạn chế so với các công nghệ không dây khác như

Wi-Fi và có thể bị nhiễu khi có quá nhiều thiết bị hoạt động cùng một lúc

Các ứng dụng của Zigbee:

- Smart home: Bóng đèn thông minh, ổ cắm thông minh, cảm biến chuyển động

- Tự động công nghiệp: Theo dõi và kiểm soát các thiết bị trong môi trường côngnghiệp

- Y tế: Thiết bị y tế thông minh như cảm biến sức khỏe

Ưu điểm:

- Tiết kiệm năng lượng: Phù hợp cho thiết bị hoạt động lâu với nguồn năng lượng

có hạn

- Phạm vi truyền dữ liệu: Phù hợp cho khoảng cách ngắn và môi trường trong nhà.

- Độ bảo mật cao: Cung cấp các tính năng bảo mật để đảm bảo an toàn cho dữ liệutruyền qua mạng

2.1.5 NFC

Near Field Communication (NFC) là một công nghệ không dây cho phép trao đổi

dữ liệu giữa các thiết bị ở khoảng cách rất gần, thường là ít hơn 4 cm NFC hoạt động

ở tần số 13.56 MHz và có tốc độ truyền dữ liệu từ 106 Kbit/s đến 424 Kbit/s NFCthường được sử dụng trong các ứng dụng như thanh toán di động, chia sẻ dữ liệu, vàthẻ điện tử Ví dụ, bạn có thể sử dụng NFC để thanh toán mua hàng tại cửa hàng bằngcách đặt điện thoại di động gần máy thanh toán, hoặc chia sẻ hình ảnh từ điện thoạinày sang điện thoại khác bằng cách đặt chúng gần nhau

Một trong những ưu điểm của NFC là khả năng kết nối nhanh chóng và dễ dàng.Không cần phải cài đặt hoặc cấu hình bất cứ thứ gì, chỉ cần đặt hai thiết bị gần nhau làchúng sẽ tự động kết nối Tuy nhiên, do phạm vi hoạt động ngắn, NFC không phù hợpcho các ứng dụng cần truyền dữ liệu ở khoảng cách xa

NFC cũng có khả năng hoạt động ở chế độ "passive", nghĩa là thiết bị NFC có thểgửi dữ liệu mà không cần nguồn năng lượng Điều này rất hữu ích cho các ứng dụngnhư thẻ điện tử hoặc thẻ ID, nơi mà thiết bị NFC có thể được nhúng vào một thẻ nhựa

và không cần nguồn năng lượng để hoạt động

- Tiêu thụ năng lượng thấp: Tiết kiệm năng lượng trong quá trình truyền dữ liệu.

- Kết nối nhanh chóng: Cho phép thiết lập kết nối một cách nhanh chóng chỉ bằngcách đưa thiết bị gần nhau

NFC đã trở thành một công nghệ quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, đặc biệt

là trong lĩnh vực thanh toán di động và truyền dữ liệu nhanh chóng giữa các thiết bị diđộng

2.1.6 Lora

LoRa (Long Range) là một giao thức truyền thông không dây được thiết kế để tạo

ra các kết nối mạng không dây tầm xa, tiết kiệm năng lượng LoRa thường được sửdụng trong các ứng dụng Internet of Things (IoT) như theo dõi vị trí, quản lý nănglượng, và nông nghiệp thông minh.[11]

LoRa hoạt động ở dải tần số không dây ISM (Industrial, Scientific and Medical),cho phép nó hoạt động mà không cần giấy phép tần số Tùy thuộc vào quốc gia, dải tần

số ISM mà LoRa sử dụng có thể là 433 MHz, 868 MHz (Châu Âu), 915 MHz (BắcMỹ), hoặc 923 MHz (Châu Á)

LoRa sử dụng một kỹ thuật truyền thông không dây gọi là chirp spread spectrum(CSS), cho phép nó truyền dữ liệu ở khoảng cách rất xa với công suất phát thấp LoRa

cũng có khả năng chống nhiễu và khả năng hoạt động trong môi trường có nhiều tínhiệu không dây.[10]

Một trong những ưu điểm của LoRa là khả năng hoạt động ở khoảng cách rất xa,lên đến 15 km trong môi trường mở và 2 km trong môi trường đô thị Tuy nhiên, tốc

độ truyền dữ liệu của LoRa khá thấp, thường chỉ từ 0.3 kbps đến 50 kbps

LoRa thường được sử dụng cùng với LoRaWAN, một giao thức mạng được thiết

kế để quản lý các kết nối không dây giữa các thiết bị LoRa và Internet LoRaWAN hỗtrợ các tính năng như quản lý năng lượng, bảo mật, và quản lý mạng.[11]

- Nông nghiệp: Sử dụng để giám sát và kiểm soát tình hình nước, chất dinh dưỡng,

và điều khiển thiết bị tự động trong nông nghiệp

- Thành phố thông minh: Dùng để thu thập dữ liệu từ các cảm biến môi trường vàquản lý các hệ thống thông minh trong đô thị

- Công nghiệp thông minh: Áp dụng trong công nghiệp để giám sát và quản lý cácthiết bị, máy móc từ xa

2.2 Mạng truyền thông không dây Lora

2.2.1 Định nghĩa

LoRa (Long Range) là một công nghệ truyền thông không dây được thiết kế đặcbiệt để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu ở khoảng cách xa và tiêu thụ năng lượng thấp,chủ yếu dành cho ứng dụng Internet of Things (IoT) Sử dụng nguyên lý Chirp SpreadSpectrum (CSS), LoRa cho phép truyền dữ liệu ở phạm vi lớn và vượt qua rào cản môitrường Các thiết bị LoRa có thể hoạt động như nút trong một mạng lưới tự tổ chức,gửi và nhận dữ liệu thông qua gateway, cổng kết nối với Internet Quản lý bởi LoRaAlliance, công nghệ LoRa đã trở thành lựa chọn phổ biến trong các lĩnh vực như nôngnghiệp thông minh, quản lý đô thị, và công nghiệp IoT, nhờ vào khả năng linh hoạt,tiết kiệm năng lượng, và khả năng truyền dữ liệu ổn định ở khoảng cách xa.[11]

Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khácnhau trên thế giới Hệ thống sử dụng băng tần 430MHz được cho phép ở khu vực châu

Á

Nhờ sử dụng chirp signal mà các tín hiệu LoRa với các chirp rate khác nhau có thểhoạt động trong cùng 1 khu vực mà không gây nhiễu cho nhau Điều này cho phépnhiều thiết bị LoRa có thể trao đổi dữ liệu trên nhiều kênh đồng thời (mỗi kênh cho 1chirprate).[11]

2.2.2 Các tham số quan trọng của Lora:

Hệ số lan truyền (SF – Spreading Factor): là số lượng tín hiệu chirp mã hóa tín

hiệu của dữ liệu, dùng để đo lường độ mở rộng của tín hiệu truyền Thường có giá trị

từ 7 đến 12, giá trị càng cao thì phạm vi tăng lên nhưng tốc độ truyền dữ liệu giảm vànăng lượng tiêu thụ tăng Ví dụ SF=10 nghĩa là một mức logic sẽ được mã hóa thành

10 tín hiệu chirp

Băng thông (BW – bandwidth: Băng thông được sử dụng cho việc truyền dữ

liệu Băng tần rộng càng lớn, tốc độ truyền dữ liệu càng cao, nhưng năng lượng tiêuthụ tăng thông thường BW = 125kHz, 250kHz hoặc 500kHz

Tỷ lệ mã hoá (Coding Rate): Tỷ lệ mã hóa xác định mức độ mã hóa được áp

dụng cho dữ liệu Mức độ mã hóa cao giúp chống nhiễu, nhưng giảm tốc độ truyền dữliệu Thường có các giá trị như 4/5, 4/6, 4/7, hoặc 4/8

Cường độ tín hiệu (Transmit Power): Là cường độ của tín hiệu truyền Công

suất phát càng cao, phạm vi truyền thông càng xa, nhưng có thể làm tăng năng lượngtiêu thụ của thiết bị truyền Đo lường bằng dBm và đối với LoRa, giá trị này thường từ

5 dBm đến 20 dBm

Tỷ lệ thời gian (Duty cycle): Xác định tỷ lệ thời gian mà thiết bị được phép

truyền dữ liệu trong một chu kỳ Điều này giúp tránh quá tải kênh truyền

Độ dài gói dữ liệu (Payload Length): Độ dài tối đa của dữ liệu được truyền trong

mỗi gói tin Giới hạn này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất truyền dữ liệu Lựa chọn độdài gói dữ liệu tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và mức độ nhiễu trong môitrường

2.2.3 Nguyên lý hoạt động của LoRa:

Nguyên lý hoạt động của công nghệ truyền thông LoRa (Long Range) dựa trên việc

sử dụng một phương pháp truyền dữ liệu được gọi là Chirp Spread Spectrum (CSS).Dưới đây là mô tả nguyên lý hoạt động cơ bản của LoRa:

- Chirp Spread Spectrum (CSS):

 Tín hiệu Chirp (Chirp Signal): Đây là một dạng sóng có tần số biến đổi theothời gian Trong LoRa, tín hiệu chirp có dạng sóng có tần số tăng hoặc giảmtheo thời gian, tùy thuộc vào hướng chirp

 CSS Modulation (Modulation Chirp Spread Spectrum): CSS sử dụng tín hiệuchirp để truyền dữ liệu Dữ liệu được biểu diễn bằng cách thay đổi tần số của tínhiệu chirp theo một mô hình đặc biệt.[10]

- Phương pháp truyền dữ liệu:

 Modulation (Modulasi): Dữ liệu từ thiết bị LoRa được chuyển đổi thành chuỗichirp sử dụng CSS Các chuỗi chirp này được truyền đi, mang theo thông điệpcủa dữ liệu

 Mạng Mesh và Gateway: Thiết bị LoRa có thể hoạt động như các nút trongmạng lưới Mesh, tương tác với nhau và tạo ra độ linh hoạt trong cách dữ liệuđược truyền Gateway là cổng kết nối giữa thiết bị LoRa và mạng Internet, thuthập và chuyển tiếp dữ liệu

- Gửi dữ liệu:

 Gửi lên: Thiết bị LoRa gửi dữ liệu lên gateway bằng cách truyền chuỗi chirp

Dữ liệu thường được chia thành các gói tin nhỏ để truyền lên theo kiểu duplex

half- Gửi xuống: Gateway có khả năng gửi dữ liệu xuống thiết bị LoRa, thông báocho chúng về các hành động cần thực hiện Dữ liệu cũng được truyền xuốngbằng cách sử dụng CSS

Có thể hiểu dữ liệu sẽ được băm bằng các xung cao tần để tạo ra tín hiệu có dãytần số cao hơn tần số của dữ liệu gốc (cái này gọi là chipped); sau đó tín hiệu cao tần

này tiếp tục được mã hoá theo các chuỗi chirp signal (là các tín hiệu hình sin có tần sốthay đổi theo thời gian; có 2 loại chirp signal là up-chirp có tần số tăng theo thời gian

và down-chirp có tần số giảm theo thời gian; và việc mã hoá theo nguyên tắc bit 1 sẽ

sử dụng up-chirp, và bit 0 sẽ sử dụng down-chirp) trước khi truyền ra anten để gửi đi

Hình 2 1 Tín hiệu up-chirp (nguồn: Semtech).

Nguyên lý hoạt động của LoRa kết hợp giữa sự linh hoạt của CSS và cách dữ liệuđược biểu diễn thông qua tín hiệu chirp Điều này tạo nên một giải pháp truyền thôngkhông dây hiệu quả, đặc biệt là trong các ứng dụng IoT yêu cầu khoảng cách truyền dữliệu xa và tiết kiệm năng lượng

2.2.4 Ứng dụng của công nghệ LoRa

- Giám sát môi trường: Sử dụng LoRa để giám sát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chấtlượng không khí và mức độ ô nhiễm

- Điều khiển nông nghiệp thông minh: Áp dụng LoRa trong nông nghiệp để tự độngđiều khiển tưới tiêu, giám sát mức nước, thời tiết và hỗ trợ quyết định cho nông dân

- Giám sát năng lượng: Dùng LoRa để quản lý tiêu thụ năng lượng trong hệ thốngđiện, năng lượng tái tạo và quản lý năng lượng thông minh

- Quản lý hạ tầng: LoRa được áp dụng để giám sát và bảo trì các hạ tầng đô thị nhưđèn đường, cống rãnh, và hệ thống cấp nước

- Bảo vệ môi trường và thảm họa: Sử dụng LoRa để giám sát lũ lụt, cháy rừng, độngđất và các thảm họa tự nhiên

- Đô thị thông minh: LoRa hỗ trợ xây dựng đô thị thông minh với giám sát giaothông, quản lý chỗ đỗ xe, quản lý rác và giảm ô nhiễm

- Theo dõi hàng hóa và hệ thống vận chuyển: Sử dụng LoRa để theo dõi vị trí và điềukiện hàng hóa trong chuỗi cung ứng và quản lý hệ thống vận chuyển

2.3 Giao thức truyền thông LoRaWAN

2.3.1 Định nghĩa

LoRaWAN, viết tắt của "Long Range Wide Area Network," là một giao thứctruyền thông không dây nổi bật trong lĩnh vực IoT (Internet of Things) với khả năngphủ sóng rộng và tiêu thụ năng lượng thấp Thiết kế của LoRaWAN nhấn mạnh vàoviệc kết nối các thiết bị thông minh và cung cấp khả năng truyền dữ liệu từ các thiết bịnày đến các ứng dụng và dịch vụ trực tuyến một cách hiệu quả.[6]

LoRaWAN chủ yếu nổi bật với khả năng truyền thông qua khoảng cách xa, chophép phủ sóng lớn mà không đòi hỏi cơ sở hạ tầng lớn Các thiết bị LoRaWAN,thường là các cảm biến hoặc thiết bị thu thập dữ liệu, có thể gửi thông tin của họ thôngqua cổng (gateway) đến mạng LoRaWAN, từ đó dữ liệu được chuyển tiếp đến ứngdụng và dịch vụ điều khiển

Đặc trưng của LoRaWAN là khả năng tiêu thụ năng lượng thấp, làm cho nó phùhợp cho các thiết bị hoạt động lâu dài với nguồn năng lượng hạn chế như pin hoặcnguồn năng lượng tái tạo Giao thức này cũng cung cấp các tầng bảo mật để đảm bảo

an toàn của dữ liệu truyền qua mạng.[6]

Với ứng dụng đa dạng từ đô thị thông minh đến nông nghiệp thông minh và theodõi hàng hóa, LoRaWAN đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và làm cho cácthiết bị IoT trở nên thông minh, hiệu quả và linh hoạt trong sử dụng