Hệ thống farmstay ứngdụng cỏc cụngnghệInternetof Things IoT, xõy dựng mụhỡnhphầncứngvớicỏc cảm biến, thiết bị điệncho từng khu vực.Kết hợp với xõy dựng website cho việc quản lý cỏckhu vự
Hội nghị Khoa học trẻ ỉần 5 năm 2023(YSC2023)-ỈUH YSC5.F119 ỨNG DỤNG IOTS XÂY DựNG QUẢN LÝ FARMSTAY THÔNG MINH NGUYỄN VĂN DUY1, TRẦN NAM ANH1, ĐOÀN HOÀNG CA1, TĂNG HỒ TRUNG NAM1 }Khoa Công nghệ Điện tử, Trường Đại học Công nghiệp Thành phổ Hồ Chỉ Minh nguyenvanduy@iuh.edu vn Tóm tăt Việc ứng dụng công nghệ vào các hoạt động du lịch, cung cấp các dịch vụ và quản lý của các mô hình du lịch ngày càng hở nên phổ biến, các mô hình như homestay hay farmstay cũng không phải ngoại lệ Hệ thống farmstay ứng dụng các công nghệ Internet of Things (IoT), xây dựng mô hình phần cứng với các cảm biến, thiết bị điện cho từng khu vực Kết hợp với xây dựng website cho việc quản lý các khu vực cho thuê, hệ thống chat nội bộ và ứng dụng android cho người dùng có thể điều khiển thiết bị, theo dõi các cảm biến, nhận các cảnh báo tại khu vực thuê, ứng dụng Message Queueing Telemetry Transport (MQTT) trong việc thu thập các giá trị cảm biến, thiết bị Các công nghệ Json Web Tokens (JWT) tạo bảo mật giữa client và server, SocketlO để lấy, cập nhật các giá trị cảm biến một nhanh chóng, đồng bộ, MongoDB, MySQL tạo cơ sở dữ liệu, React JS, Node JS, Express JS Xây dựng hệ thống này giúp cho việc quản lý farmstay hở nên dễ dàng hơn cũng như mang lại trải nghiệm tiện lợi, nhanh chóng cho khách hàng, đảm bảo được sự linh hoạt, đồng bộ trong việc vận hành của hệ thống Từ khóa Hệ thống quản lý Farmstay, Internet of Things, Mobile Application, Web Application IOTS APP CONSTRUCTION INTELLIGENT FARMSTAY MANAGEMENT Abstract The application of technology to tourism activities, service provision, and management of tourism models is becoming more and more popular, models such as homestay or farmstay is no exception The farmstay system applies Internet of Things (loT) technologies and builds hardware models with sensors and electrical equipment for each area Combined with building a website for managing rental areas, an internal chat system, and an Android application for users to control devices, monitor sensors, and receive alerts in rental areas Message Queueing Telemetry Transport (MQTT) application in collecting sensor and device values Json Web Tokens (JWT) technologies create security between client and server, SocketIO to get and update sensor values quickly, and synchronously, MongoDB, and MySQL create databases, React JS, Node JS, and Express JS Building this system makes it easier to manage farmstay as well as provide a convenient and fast experience for customers, ensuring flexibility and synchronization in the operation of the system Keywords Farmstay management system, Internet of Things, Mobile Application, Web Application 1 GIỚI THIỆU Hiện nay, với sự phát hiển của khoa học và công nghệ, việc ứng dụng loT vào trong đời sống ngày càng hở nên phổ biến và đa dạng Công nghệ loT được hiểu là sự kết nối, kiểm soát và theo dõi trạng thái của mọi thiết bị điện tử thông minh thông qua internet Chính vì sự ra đời và phát hiển của loT khiến cho các chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực khoa học công nghệ đã nghiên cứu và áp dụng vào hong cuộc sống rất hiệu quả và đem lại rất nhiều thành tựu về các lĩnh vực như: quản lý hạ tang cơ sở, ứng dụng hong nhà thông minh, giao thông thông minh, Trong đó, các hệ thống homestay hay farmstay cũng là một trong những hệ thống ứng dụng loT kết hợp với các công nghệ web, ứng dụng android, server, đang rất được quan tâm trong thời điểm hiện tại Thông qua đó, nhóm thực hiện xây dựng hệ thống quản lý giám sát farmstay ứng dụng loT cùng với ESP8266 và các kiến thức về web, ứng dụng android để thiết kế, hoàn thiện đề tài © 2023 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 191 Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 năm 2023(YSC2023)-IUH 2 THIẾT KẾ HỆ THÔNG Hệ thống được được xây dựng để chạy trên đa nền tảng: Web, App Sử dụng giao thức HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) để truyền và phản hồi các dữ liệu từ phía ngưòi dùng đến Server và ngược lại Hệ thống Server cũng được kết nối với các thiết bị phần cứng để ghi nhận thông số gửi và nhận Để dữ liệu được hoạt động đồng bộ giữa các nền tảng, hệ thống đã sử dụng một Web Server Chi tiết mô hình như Hình 1 Hình 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 2.1 Xây dựng phần cứng [2] Hình 2 Sơ đồ thiết kế phần cứng ESP826Ố đọc dữ liệu từ các cảm biến và gủi dữ liệu lên MQTT Broker thông qua giao thức MQTT Thiết lập kết nối giữa node ESP8266 và MQTT Broker thông qua wifi Sử dụng địa chỉ Internet Protocol (IP) của MQTT Broker (IP của server) Publish dữ liệu cảm biến lên MQTT Broker và server sẽ subscribe dữ liệu về và lưu vào database 192 © 2023 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 năm 2023(YSC2023)-ỈUH Hình 3 Lưu đồ quá trình gửi dữ liệu cảm biến của các node MQTT [1] Đầu tiên, chương trình thiết lập kết nối wifi và kết nối đến máy chủ MQTT Sau đó, nó khởi tạo các cảm biến và thiết lập các chủ đề MQTT để gửi dữ liệu Chương trình sau đó bắt đầu vòng lặp chính của nó Trong vòng lặp chính, chương trình kiêm tra xem nếu kết nối MQTT bị ngắt, nó sẽ thử kết nối lại Nếu kết nối vẫn không thành công, chương trình sẽ tiếp tục lặp lại cho đến khi kết nối được thiết lập Sau đó, chưong trình đọc các giá trị từ cảm biển và publish đến máy chủ MQTT bằng các hàm publishdata tương ứng vói các giá trị cảm biến Chúng được đưa vào một JavaScript Object Notation (JSON) động để có the được dễ dàng xử lý và đọc bởi các hệ thống khác Cuối cùng, chương trình đợi cho một khoảng thời gian nhất định, trong trường hợp này là 5 giây, trước khi đọc lại các giá trị từ các cảm biến và xuất bản chúng đến MQTT một lân nữa Quá trình này sẽ tiếp tục lặp lại trong suôt thời gian chương trình đang chạy 2.2 Xây dựng Website - Website admin - Mục đích: cung cấp nhiều tiện ích cho người quản trị để thực hiện các tác vụ cần thiết trên trang web một cách nhanh chóng và hiệu quả Với trang web admin, người quản trị có thể quản lý nội dung và tài nguyên hang web bao gồm thêm, sửa, xóa các bài viết, hình ảnh, video một cách dễ dàng - Đối tượng sử dụng: admin - Tính năng chính: các chức năng thêm sửa xóa tài nguyên của hệ thống (farmstay, thiết bị, quyền, người dùng, ) © 2023 Trưòng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 193 Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 nám 2023(YSC2023)-ỈUH Danh sách Ml— jw w* Danh sách thiết Farmstay maMfaTI u ktiizaEZii'111 b; Search Shw 10 * cnnies Search: Ngfci quin lỳ Giá thui Trạng thãi Thời gian cập nhật loei thiết ĩhài ginn 4p Cãmbiận nhạt homily/ 1>» lyl Chui ró 1.999.999 VNO 11/84/2023 ?1-.12:35 Qni bứf 1.609.009 VND Umb«n 11/04/2023 Farmity/Soc Trjrg Ch.il w 1.999.999 VNO 0 II,‘34/2023 2115:06 Cám bẽn độ ăn fl.it 40.WQVKU 212234 1.709.009 VND Fomits/»il9l2 Chui ró □ 11/04/2023 21:19:17 Cámb^nnhỉt độ 11,04.2023 ỉõám 212234 30.000 VNO 11/W/2023 Fannito/Can TFa Cb.il« II,*34/2023 21’22:34 212234 ỉhsiving 1 to 4 cí 4 cnl iei |Wộii< I Next Gknbrníũ.1 3O.0WWD Danh sách Nhái I'li™ viên Show 10 v cnt/rt Search: I k>b I Thôi ghn 4p nhịt Artian 4 STT Tia Unmami I Dnál Qi 1 ỉnngNxn namrul'l? 7k7Ìơil7’lc1t4íljm»l.co«r mH mVWJIfeMIG QI 2 Nam An'! iwminh niTjrhJgmjIlcom mil 29,04/2223163757 Hoãn? Ca ■ 3 l»?ar«jc»1ĩJ f'ơ'>rqi4lĩ}®yotcom mil 2Q>04/?»3163039 51-cwvg t to ỉ of 3 ewes Hình 4 Giao diện website dành cho Admin Website người dùng - Mục đích: Giúp người dùng có thể kết nối và quản lý các thiết bị trong farmstay thông qua internet Cung cấp giao diện cho phép người đùng quản lý và kiểm soát các thiết bị loT của họ từ bất kỳ đâự bất kỳ khi nào Ngưòi dùng có thể theo dõi trạng thái của các thiết bị, thực hiện các tác vụ điều khiển từ xa và tùy chỉnh cài đật cho các thiết bị loT của họ - Đối tưọng sử dụng: các khách hàng thuê các khu vực để trồng trọt và nghỉ dưỡng tại farmstay - Tính năng chính: + Cho phép người dùng đãng ký tài khoản, đăng nhập tích họp xác thực và bảo mật cho tài khoản, đặt lại và thay đỗi mật khẩu 194 © 2023 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 nám 2023(YSC2023)-ỈƯH + Xem danh sách farmstay hiện có, thuê, thanh toán online qua VNPAY + Giúp người dùng quản lý, đỉều khiển các thiết bị, cảm biến tại khu vực thuê và đưa ra các cảnh báo, thông báo trên ứng dụng android khi xảy ra sự cố hay giá trị cảm biến đo được thấp hay vượt mức cho phép Hình 5 Giao diện website phía người dùng Xây dựng ứng dụng Android Mục đích: Nhằm giúp người dùng tiết kiệm thời gian và công sức trong việc quản lý khu vực của mình, ứng dụng cũng nhằm đáp úng nhu cầu của nhũng ngưòi muốn trải nghiệm một chuyến đi du lịch thoải mái rà mang lại trải nghiệm tốt hon rà dễ dàng cho ngưòi dùng để quản lý và kiểm soát các thiết bị của minh - Đối tượng sử dụng: Các khách hàng thuê các khu vực để trồng trọt và nghỉ dưỡng tại farmstay - Sơ lược tính năng chính: + Cho phép ngưòi dùng đăng ký tài khoản, đăng nhập tích hợp xác thực rà bảo mật cho tài khoản, đặt lậ và thay đổi mật khẩu © 2023 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 195 Hội nghị Khoa học trẻ ỉần 5 nấm 2Ồ23(ĨSC2Ồ23)-ỈUH Giúp người dùng quân lý, điều khiển các thiết bị, câm biến tại khu vực thuê và đưa ra các cảnh báo, thông báo trên ứng dụng android khi xảy ra sự cố hay giá trị cảm biến đo được thấp hay vưọt mức cho phép” Ngoài ra người dùng có thể tham khảo các khu vực tại farmstay và li ên hệ thuê Sử dụng 2 ngôn ngữ tiếng Anh và tiếng Việt, cho phép thạp đỗi linh hoạt Hình ó Lưu đồ X ây đựng ứng dựng android 196 ©2023 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Hội nghị Ktoa học trẻ ỉần 5 nẵm 2023(ĨSC2023)-ỈƯH Log In RESET FORGOT CHANGE PASSWORD PASSWORD PASSWORD pre* 4« r*J KC«u f w ^s^-1 ACN *«OV*T CK» íl*«> ’900’ OVtrMx«v< ft r*-n»»Uy$ócTtJn$ tr-»1 rmu, w HKAUX CX" $ Xây dựng hệ thong server Hình 7 Một số giao điện ứng dụng android Hình 8 Mô hình hệ thống server [3][4] © 2023 Trường Đ ại học c ông nghiệp Thành phố H ồ Chí Minh 197 Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 năm 2023(YSC2023)-ỈUH Hệ thống server loT là một giải pháp kết nối và quản lỷ các thiết bị thông minh trên nền tảng internet Hệ thống server loT có chức năng thu thập, xủ lỷ và phân tích dữ liệu từ các thiết bị loT, cung cấp cho nguời dùng thông tin về trạng thái của các thiết bị đó Nó cũng giúp nguời dùng quản lỷ và điều khiển các thiết bị thông minh từ xa thông qua một ứng dụng hoặc trang web Hệ thống đuợc thiết kế gềm các tính năng sau: - Thu thập dữ liệu từ các thiêt bị loT: Hệ thông server loT có khả năng thu thập dữ liệu từ các thiêt bị loT bằng cách sử dụng giao thức MQTT Dữ liệu này có thề là thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chất luợng không khí, tốc độ và các thông số khác - Xử lỷ và phân tích dữ liệu: Sau khi thu thập dữ liệu, hệ thống server loT có khả năng xủ lỷ và phân tích dữ liệu đề đua ra thông tin chi tiết về trạng thái của các thiết bị loT - Quản lỷ thiết bị loT: Hệ thong server loT cung cấp cho nguời dùng một giao diện quản lý thiết bị đề nguời dùng có thề kiềm soát và điều khiển các thiết bị loT từ xa Nguời dùng có thề thục hiện các tác vụ nhu bật/tắt thiết bị, điều chỉnh các thông số và xem trạng thái của thiết bị - Cung cấp Application Programming Interface (API) đề tích họp với các úng dụng: Hệ thống server loT cung cấp các API đề tích hợp với các ứng dụng khác nhu ứng dụng android hoặc trang web đề giúp nguôi dùng tiện lợi hơn trong việc quản lỷ và kiềm soát các thiết bị loT -Bảo mật: Hệ thống server loT có các tính năng bảo mật nhu xác thục nguời dùng, mẫ hóa dữ liệu và giám sát hoạt động đề đảm bảo an toàn Các sơ đề luồng xử lỷ các tính năng chính của hệ thong: Hình 9 Luồng xử lý thanh toán trước khi thuê farmstay 198 © 2023 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Hội Khoa học ìrẻ ỉần 5 năm 2023(YSC2023)-ỈUH Khách Web/App Server MQTT Phản cứng hàng join vào room srxkeio của farmstay đang tnue ®èu khén Ỉh4: bj tran w»b ẹm.t lèn MíW thiéi bị Clẻu khiển toong úng ptóíish trạng thúi đón Subscribe topic thlét w C&jkMn topic thréttxcèu U»Ển đlờukhlẠn thíétbl Kiẻm tra ữtót w oèu kTáén trong database subscribe đén lepíc pubksh đẻn topic két quà kết quá tìều khlẻn cúi thiết bj đều kíuẬn cua tr»ét bl • Kỏm tra ptó VI topic : liong database và emit socket# kiếm ưa giã tn và : event tương ủng iưu vAo database Khách Web/App Server MQTT Phản cứng hàng Hình 10 Luồng xử lý người dùng điều khiển thiết bị loT Hình 11 Luồng xử lý hiển thị các giá trị của thiết bị loT © 2023 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ chí Minh 199 Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 năm 2023(YSC2023)-ỈUH ĐÁNH GIÁ THựC NGHIỆM Hình 12 Mô hình thực nghiệm Trường hợp khi người dùng không thực hiện quá trình thuê và thanh toán thì sẽ không nhận được thông tin từ farmstay Trường hợp khi đã thực hiện quá trình thuê và thanh toán Trong ứng dụng android và web vào tran* thông tin farmstay đã thuê có thông tin tên và địa chỉ của khu vực đó Người dùng theo dõi nhiệt độ, độ ầm và điêu khiển bật tăt thiêt bị trong nhà ở và tương tự web cũng đông bộ với nhau hiện thị các giá trị như phân hiển thị trên úng dụng Hình 13 Chưa thuê farmstay và thanh toán 200 © 2023 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Hội nghị Ktoa học trẻ ỉần 5 nẵm 2023(ĨSC2023)-ỈƯH Hình 14 Ung dụng android và web khi bật tắt các thiết bị Hình 15 Ung dụng android và web hiển thị các giá trị câm biến Ỡ farm sẽ là khu vực trồng trọt, quản lý các cảm bi ến, sẽ có các cảnh báo khi gi á trị cãm biến vượt hoặc thập hơn mức cho phép trên ứng dụng android và câ trên web Trong khu vực nhà ỡ khi có lửa sẽ hiện thị cảnh báo Khi có cảnh báo về giátrị các câm biến cũng sẽ xuất hiện thông báo nỗi trên điện thoại và thông báo trong phần notification Đối với thông báo cháy sẽ có kèm chuông và phần web cũng có thông báo phía trá © 2023 Trường Đ ại học c ông nghiệp Thành phố H ồ Chí Minh 201 Hội nghị Khoa học trẻ ỉần 5 nấm 2Ồ23(ĨSC2O23)-ỈUH Hình ló Cảnh báo khi có ậátrị căm biến’7ưựtngưổng Hình 17 Cảnh báo lửa Hình 18 bĩotification khi có gá trị vượt ngưởng 202 ©2023 Trường Đại học Côngn^rúệp thành phố Hồ Chí Minh Hội nghị Khoa học trẻ lần 5 năm 2023(YSC2023)-ỈƯH Box chat nội bộ cho nhân viên giao tiếp với nhau trên ứng dụng web Hình 19 Chat box của nhân viên trên web Hình 20 Quá trình thực hiện thuê và thanh toán 4 KẾT LUẬN Trong bài báo, chúng tôi đã thiết kế hệ thống quản lý farmstay với gần nhu đầy đủ các tính năng cần thiết, xây dụng đuợc mô hình phần cúng cho khu vục farmstay, website quản lý farmstay cho quản trị viên và ứng dụng andoird cho nguời dùng kết họp với các tính năng bảo mật cũng nhu các tính năng chính khác Hệ thống cho thấy đuợc việc ứng dụng MQTT thu thập các giá trị cảm biến, JWT trong việc bảo mật, SocketlO lấy và cập nhật giá trị một cách liên tục đem lại hiệu quả cao trong quá trình thục nghiệm trên mô hình thục tế Hệ thống này có tính ứng dụng cao trong thục tế, không chỉ giúp cho việc quản lý farms tay tiện lợi và dễ dàng hon mà và còn giúp trải nghiệm người dùng trở nên tốt hon Ngoài ra, hệ thống còn đảm bảo bảo mật thông tin của người dùng Với việc sử dụng MongoDB và server riêng, hệ thống có thể đảm bảo sự ổn định và đáp úng tốt cho nhu cầu sử dụng của người dùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Roger A Light, "Mosquitto: server and client implementation of the MQTT protocol''/'Article in The Journal of OpenSource Software” May 2017 [2] Pieter p, “A Beginner’s Guide to the ESP82ỐỐ,” 2017 [3] https://mongoosejs.com/docs/ [4] https://www.npmjs.com/ [5] https://socket.io/docs/v4/ [ 6 ] https://WWW npmj s com/package/express © 2023 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 203