báo cáo phát triển ứng dụng iot đề tài ứng dụng iot trong hỗ trợ chăm sóc sức khỏe của trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi

Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của công nghệ IoT trong lĩnh vực này: Theo dõi nhiệt độ và độ ẩm: Các thiết bị IoT có thể được tích hợp vào nôi hoặc môi trường của trẻ để theo dõi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO TÊN HỌC PHẦN: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG IoT

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IOT TRONG HỖ TRỢ

CHĂM SÓCSỨC KHỎE CỦA TRẺ NHỎ DƯỚI 12 THÁNG TUỔI

Giáo viên hướng dẫn: TS GVC Nguyễn Tài Tuyên Sinh viên thực hiện:

Quảng Ninh, Ngày 29 tháng 10 năm 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO TÊN HỌC PHẦN: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG IoT

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG IOT TRONG HỖ TRỢ

CHĂM SÓCSỨC KHỎE CỦA TRẺ NHỎ DƯỚI 12 THÁNG TUỔI

ST

T Mã Sinh Viên Họ và Tên Ngày Sinh

Điểm Bằng

Số BằngChữ 1

2

1

2

CÁN BỘ CHẤM THI 1 CÁN BỘ CHẤM THI 2

Quảng Ninh, Ngày 29 tháng 10 năm 2023

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

A GIỚI THIỆU 8

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

1 Thực trạng chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi 9

2 Ứng dụng công nghệ 4.0 (IoT) trong chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi 9

3 Arduino 10

C THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11

1 Đầu vào (cảm biến) 11

1.1 Module ESP32 CAM 11

1.2 Cảm biến âm thanh 11

2 Cảm biến rung 12

3 Đầu ra (cơ cấu chấp hành) 13

4 Khối xử lý, điều khiển 13

5 Ghép nối thử nghiệm 17

5.1 Sơ đồ ghép nối 17

5.2 Xây dựng trương trình 17

5.3 Biên dịch và nạp chương trình Module phần cứng 17

5.4 Thử nghiệm hệ thống 17

5.5 Hiệu chuẩn (hiệu chỉnh) đưa vào sử dụng 17

6 Kết luận 17

7 Hướng phát triển 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

Danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu liên quan đến đề tài 18

LỜI CẢM ƠN

Nội dung đề tài được thực hiện tại khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học

Hạ Long, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo, TS GVC Nguyễn Tài Tuyên

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS GVC Nguyễn Tài Tuyên đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án môn học

Phát triển ứng dụng IoT

Sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo, TS GVC Nguyễn Tài Tuyên đã giúp chúng em hiểu rõ hơn về lĩnh vực IoT và cách thức phát triển các ứng dụng IoT Bên cạnh đó, thầy giáo, TS GVC Nguyễn Tài Tuyên cũng đã giúp chúng em vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án

Em cũng xin chân thành cảm ơn các bạn trong nhóm đã cùng nhau nỗ lực để hoàn thành đồ án Sự phối hợp nhịp nhàng và tinh thần đoàn kết của các bạn đã giúp chúng em hoàn thành đồ án đúng tiến độ và đạt chất lượng tốt

Cuối cùng, Em xin chúc thầy giáo, TS GVC Nguyễn Tài Tuyên luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và tiếp tục giảng dạy tốt hơn nữa

SINH VIÊN

Họ và Tên sinh viên

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt, thuật ngữ Ý nghĩa

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Lớp KHMT_K06B Page 4

LỜI MỞ ĐẦU

ATrong thời đại hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ IoT (Internet of Things) đã thu hút sự quan tâm và chú ý đặc biệt từ nhiều lĩnh vực, và trong đó, lĩnh vực

y tế và sức khỏe đang trở thành một trong những nguồn cảm hứng lớn nhất Công nghệ IoT đã mở ra một loạt cơ hội và tiềm năng không giới hạn để cải thiện chất lượng cuộc sống của con người, đặc biệt là trong việc quản lý và cải thiện sức khỏe của mọi người Một ứng dụng tiêu biểu của công nghệ IoT là việc kết nối các thiết bị để theo dõi và quản lý tình trạng sức khỏe Trong ngữ cảnh này, dự án mục tiêu của chúng ta là xây dựng một hệ thống IoT đặc biệt để giám sát và cảnh báo về tình trạng sức khỏe của trẻ em dưới 12 tuổi Đây là một ứng dụng rất quan trọng và có tiềm năng mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho xã hội và gia đình

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt, thuật ngữ Ý nghĩa

DANH MỤC BẢNG

A GIỚI THIỆU

Internet of Things (IoT) - Mạng lưới của các thiết bị kết nối

Internet of Things, viết tắt là IoT, là một xu hướng công nghệ đang thay đổi cuộc sống và cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh Đơn giản, IoT là một mạng lưới của các thiết bị vật lý (như cảm biến, máy tính nhúng và các thiết bị thông minh) được kết nối với internet, cho phép chúng tương tác và trao đổi dữ liệu

Ở IoT, các thiết bị này có khả năng thu thập thông tin từ môi trường xung quanh, truyền dữ liệu đó qua internet và thậm chí thực hiện các hành động tự động dựa trên dữ liệu đó Ví dụ cụ thể có thể là cảm biến nhiệt độ trong ngôi nhà thông minh có thể điều khiển hệ thống làm mát tự động khi nhiệt độ tăng

IoT có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm y tế (theo dõi sức khỏe bệnh nhân), chăm sóc tài sản (theo dõi vị trí và điều kiện của hàng hóa), công nghiệp (tự động hóa quá trình sản xuất), và nhiều lĩnh vực khác Điều này đang mở ra một tương lai đầy tiềm năng với sự kết nối thông minh và dự đoán trong cuộc sống hàng ngày IoT đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp công nghệ thông tin và đang thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng và dịch vụ mới, từ nhà thông minh cho đến các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, năng lượng, và nhiều lĩnh vực khác

B CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Thực trạng chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi

Thực trạng chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi đòi hỏi sự quan tâm đặc biệt từ phía người chăm sóc, gia đình, và cộng đồng Dưới đây là một số khía cạnh quan trọng liên quan đến thực trạng chăm sóc trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi:

Y tế cơ bản: Trẻ em dưới 12 tháng tuổi cần chăm sóc y tế định kỳ để đảm bảo phát triển khỏe mạnh Điều này bao gồm tiêm phòng, kiểm tra sức khỏe và chăm sóc sức khỏe

tư vấn Tuy nhiên, tiếp cận đến dịch vụ y tế có thể bị hạn chế ở một số vùng miền và quốc gia

Chăm sóc cơ bản: Trẻ em cần được chăm sóc về vệ sinh cá nhân, thay đổi tã, và tạo điều kiện an toàn để chơi và ngủ Điều này đòi hỏi sự quan tâm và kiên nhẫn từ người chăm sóc

Phát triển và giáo dục: Trẻ em dưới 12 tháng tuổi cần được tạo điều kiện để phát triển vận động và tư duy Tương tác xã hội và tiếp xúc với ngôn ngữ cũng quan trọng cho phát triển tư duy và ngôn ngữ

An toàn: An toàn cho trẻ là một ưu tiên hàng đầu Điều này bao gồm việc đảm bảo trẻ không tiếp xúc với các nguy cơ như sản phẩm độc hại, nước, hoặc vật thể nhỏ có thể gây nguy hiểm

Hỗ trợ gia đình: Gia đình cần được hỗ trợ và giáo dục về cách chăm sóc trẻ đúng cách và cách đối phó với các vấn đề sức khỏe và phát triển

1 Ứng dụng công nghệ 4.0 (IoT) trong chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi

Ứng dụng công nghệ 4.0, đặc biệt là Internet of Things (IoT), trong chăm sóc trẻ dưới 12 tháng tuổi đã mang lại nhiều cơ hội để cải thiện sự quan tâm và theo dõi sức khỏe của trẻ một cách hiệu quả hơn Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của công nghệ IoT trong lĩnh vực này:

Theo dõi nhiệt độ và độ ẩm: Các thiết bị IoT có thể được tích hợp vào nôi hoặc môi trường của trẻ để theo dõi nhiệt độ và độ ẩm Điều này giúp đảm bảo rằng trẻ luôn ở trong môi trường thoải mái và an toàn

Giám sát độ rung: Cảm biến rung có thể được sử dụng để phát hiện các cử chỉ và hoạt động của trẻ Điều này có thể hữu ích trong việc theo dõi giấc ngủ của trẻ, các hoạt động thể chất, và thậm chí cả việc phát hiện các tình trạng không bình thường

Giám sát tiếng ồn: Cảm biến âm thanh có thể phát hiện tiếng khóc của trẻ hoặc tiếng

ồn không mong muốn khác, và thông báo cho người chăm sóc qua các thiết bị di động hoặc máy tính

Cử chỉ hành động: Các thiết bị IoT có thể theo dõi cử chỉ và hoạt động của trẻ nhỏ, bao gồm việc theo dõi vị trí, tư thế, và các cử chỉ tay chân Điều này có thể hữu ích trong việc đảm bảo an toàn cho trẻ và theo dõi sự phát triển của họ

Gửi dữ liệu lên Cloud và thông báo: Dữ liệu từ các cảm biến IoT có thể được gửi lên máy chủ Cloud để lưu trữ và phân tích Người chăm sóc có thể theo dõi dữ liệu này từ

xa thông qua các ứng dụng di động và nhận thông báo cảnh báo nếu có vấn đề cần xử lý Phân tích dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ các thiết bị IoT có thể được phân tích để tạo ra thông tin hữu ích về sức khỏe và phát triển của trẻ Điều này có thể hỗ trợ việc đưa ra quyết định chăm sóc tốt hơn

2 Arduino

Arduino là một nền tảng phát triển phần cứng và phần mềm mã nguồn mở rất phổ biến trong lĩnh vực lập trình nhúng và điều khiển các thiết bị điện tử Được ra mắt vào năm 2005, Arduino đã trở thành một công cụ quan trọng cho các lập trình viên, hobbysts

và những người đam mê điện tử để tạo ra các dự án sáng tạo

Arduino bao gồm hai phần chính:

Bo mạch Arduino (Arduino Board): Đây là một bo mạch phần cứng chứa vi xử lý (microcontroller), các cổng kết nối (như cổng USB, cổng I/O), và các phần tử điện tử khác Các phiên bản khác nhau của Arduino có hình dáng và tính năng riêng biệt để phục

vụ cho các mục đích sử dụng khác nhau Một số ví dụ phổ biến là Arduino Uno, Arduino Mega, và Arduino Nano

Môi trường lập trình Arduino (Arduino IDE): Đây là một phần mềm mã nguồn mở dành riêng cho việc lập trình và tải chương trình vào bo mạch Arduino Arduino IDE sử dụng một phiên bản đơn giản của ngôn ngữ lập trình C/C++ để viết mã cho các ứng dụng nhúng Nó cũng cung cấp thư viện và hỗ trợ cho việc giao tiếp với các cảm biến và thiết

bị khác

Arduino thường được sử dụng trong các dự án điện tử tự thực hiện, từ việc làm các

dự án nghệ thuật sáng tạo đến việc xây dựng các thiết bị tự động hóa gia đình hoặc các hệ thống nhúng phức tạp hơn Nó có cộng đồng lớn và phong phú, với nhiều tài liệu, ví dụ,

và thư viện mã nguồn mở để giúp lập trình viên dễ dàng tiếp cận và sáng tạo

Arduino đã giúp đẩy mạnh phát triển IoT (Internet of Things) bằng cách kết hợp với các module và cảm biến khác nhau để tạo ra các ứng dụng kết nối và điều khiển từ xa

C THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1 Đầu vào (cảm biến)

2.1 Module ESP32 CAM

Module ESP32 CAM là một thành phần quan trọng trong thế giới của Internet of Things (IoT) Đây là một vi điều khiển nhúng có khả năng kết nối Wi-Fi và Bluetooth, được sản xuất bởi Espressif Systems Dưới đây là một số thông tin cơ bản về module ESP32 CAM:

ESP32 CAM là một vi điều khiển nhúng mạnh mẽ với hai nhân xử lý (dual-core) và nhiều cổng giao tiếp, bao gồm Wi-Fi và Bluetooth

Module ESP32 CAM thường được tích hợp trên một mạch in nhỏ gọn, bao gồm các chân kết nối để dễ dàng tích hợp vào các ứng dụng IoT

ESP32 CAM có khả năng kết nối với mạng Wi-Fi, cho phép nó truyền và nhận dữ liệu qua internet

Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ Bluetooth Classic và Bluetooth Low Energy (BLE), cho phép kết nối với các thiết bị Bluetooth khác

Với hai nhân xử lý (dual-core) và tốc độ xử lý cao, ESP32 CAM có khả năng xử lý các tác vụ phức tạp trong các ứng dụng IoT

Module này có nhiều chân GPIO (General-Purpose Input/Output) cho phép bạn kết nối với các cảm biến, mô-đun, và thiết bị ngoại vi khác

Nó hỗ trợ các giao tiếp như I2C, SPI, UART, và nhiều giao tiếp khác

Có nhiều môi trường phát triển phổ biến như Arduino IDE, PlatformIO, và Espressif's ESP-IDF cho phép bạn viết mã cho ESP32 CAM

Thư viện và ví dụ mã nguồn phong phú giúp dễ dàng bắt đầu với việc phát triển ứng dụng IoT

Module ESP32 CAM đã trở thành một trong những lựa chọn phổ biến cho các dự án IoT nhờ vào khả năng kết nối đa dạng, hiệu năng cao và sự hỗ trợ rộng rãi từ cộng đồng phát triển Nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng IoT như thiết bị kiểm soát, cảm biến thông minh, và các hệ thống theo dõi và kiểm soát từ xa

2.2 Cảm biến âm thanh

Cảm biến âm thanh (sound sensor) là một thiết bị hoặc linh kiện điện tử được sử dụng để phát hiện và ghi nhận các tín hiệu âm thanh trong môi trường xung quanh Cảm biến âm thanh hoạt động bằng cách chuyển đổi sóng âm thanh thành tín hiệu điện để có thể xử lý và phân tích bởi các thiết bị hoặc hệ thống khác nhau Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của cảm biến âm thanh:

Giám sát tiếng ồn: Cảm biến âm thanh có thể được sử dụng để đo lường mức độ tiếng ồn trong môi trường như công trình xây dựng, nhà máy, hoặc trong các khu dân cư Điều này giúp đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường và an toàn lao động

Điều khiển thiết bị: Cảm biến âm thanh có thể được sử dụng để kiểm soát hoạt động của các thiết bị, ví dụ như bật/tắt đèn, âm thanh gia đình, hoặc thiết bị giải trí, thông qua lệnh bằng giọng nói hoặc tiếng ồn môi trường

Bảo mật và giám sát: Cảm biến âm thanh có thể giúp trong các ứng dụng bảo mật và giám sát, như phát hiện tiếng đập, tiếng vỡ kính, hoặc tiếng báo động trong nhà

Y tế: Trong lĩnh vực y tế, cảm biến âm thanh có thể được sử dụng để theo dõi tiếng thở, tiếng trái tim, hoặc tiếng rì rào khi ngủ để đánh giá tình trạng sức khỏe của bệnh nhân

Công nghiệp âm nhạc: Trong sản xuất âm nhạc, cảm biến âm thanh được sử dụng để thu âm, xử lý và tái tạo âm thanh chất lượng cao

Tương tác người-máy: Cảm biến âm thanh có thể được tích hợp vào các thiết bị điện tử để tạo ra các giao diện người-máy sử dụng giọng nói hoặc tương tác âm thanh Tích hợp vào hệ thống IoT: Cảm biến âm thanh có thể được sử dụng trong các hệ thống Internet of Things (IoT) để thu thập dữ liệu âm thanh từ môi trường xung quanh và gửi nó lên Cloud để phân tích và sử dụng trong các ứng dụng thông minh

3 Cảm biến rung

Cảm biến rung (vibration sensor) là một loại cảm biến được thiết kế để phát hiện và

đo lường các chuyển động rung động hoặc dao động trong môi trường Cảm biến rung hoạt động bằng cách chuyển đổi sự thay đổi trong cường độ và tần số của dao động thành tín hiệu điện để có thể xử lý và sử dụng trong các ứng dụng khác nhau Dưới đây là một

số ứng dụng quan trọng của cảm biến rung:

Phát hiện cử chỉ và hoạt động: Cảm biến rung có thể được sử dụng để theo dõi và phát hiện các cử chỉ hoặc hoạt động của người hoặc vật trong các ứng dụng như thiết bị đeo cổ tay thông minh hoặc bộ đếm bước chân

Giám sát máy móc và thiết bị: Trong ngành công nghiệp, cảm biến rung được sử dụng để giám sát trạng thái hoạt động của máy móc và thiết bị Nó có thể phát hiện sự cố hoặc dao động bất thường trong máy móc, giúp dự đoán và ngăn ngừa sự cố trước khi chúng xảy ra

An ninh và bảo mật: Cảm biến rung có thể được sử dụng trong các hệ thống bảo mật để phát hiện sự xâm nhập hoặc cố gắng phá hủy cửa sổ, cửa ra vào, hoặc tường rào

Y tế và theo dõi sức khỏe: Trong lĩnh vực y tế, cảm biến rung có thể được tích hợp vào các thiết bị theo dõi sức khỏe để đo lường các thay đổi trong nhịp tim, hoặc theo dõi hoạt động và giấc ngủ của người dùng

Tích hợp vào hệ thống IoT: Cảm biến rung có thể được sử dụng trong các hệ thống Internet of Things (IoT) để thu thập dữ liệu về dao động và rung động từ môi trường xung quanh và gửi nó lên Cloud để phân tích và sử dụng trong các ứng dụng thông minh

4 Đầu ra (cơ cấu chấp hành)

Tôi hiểu bạn muốn sửa đoạn văn mẫu dựa trên ứng dụng IoT trong việc hỗ trợ chăm sóc sức khỏe của trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi Dưới đây là phiên bản đã chỉnh sửa:

"Hệ thống IoT được triển khai để cung cấp hỗ trợ chăm sóc sức khỏe cho trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi, đặc biệt trong nôi Hệ thống này kết hợp các cảm biến và thiết bị thông minh để theo dõi và đảm bảo sự an toàn và sức khỏe của trẻ Các tính năng chính của hệ thống bao gồm:

Theo dõi nhiệt độ và độ ẩm: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm được tích hợp trong nôi để đảm bảo môi trường xung quanh trẻ luôn ổn định và thoải mái

Giám sát độ rung: Cảm biến rung được sử dụng để phát hiện các chuyển động hoặc dao động trong nôi, giúp người chăm sóc biết khi trẻ tỉnh dậy hoặc có hoạt động bất thường

Giám sát tiếng ồn: Cảm biến âm thanh theo dõi tiếng ồn trong môi trường xung quanh trẻ Khi có tiếng khóc hoặc tiếng ồn không mong muốn, hệ thống sẽ gửi thông báo tới thiết bị cầm tay của người chăm sóc

Theo dõi cử chỉ hành động: Hệ thống có khả năng theo dõi cử chỉ và hoạt động của trẻ, bao gồm cử chỉ tay chân và tư thế Điều này giúp người chăm sóc nắm bắt thông tin

về tình trạng của trẻ

Dữ liệu từ các cảm biến này được tự động gửi lên hệ thống Cloud, nơi nó được lưu trữ và phân tích Hệ thống cũng có khả năng gửi thông báo tức thời về thiết bị cầm tay của người chăm sóc, cho họ biết về tình trạng sức khỏe và tình trạng của trẻ ngay lập tức Tích hợp công nghệ IoT vào chăm sóc sức khỏe của trẻ nhỏ dưới 12 tháng tuổi giúp tăng cường sự quan tâm và an toàn cho trẻ, đồng thời cung cấp thông tin quan trọng cho người chăm sóc để họ có thể hành động kịp thời và hiệu quả

5 Khối xử lý, điều khiển

Trong dự án này chúng tôi sử dụng các Module :

Module ESP32 CAM