Nhóm 10 học phần chuyên Đề iot bài báo cáo 8

Chương trình chính cla HTTP server tao ra cdc API nhận các dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm và 3 giá trị trạng thái LED import base64 from io import BytesIO from fastapi import FastAPI from fasta

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

A

8

NHÓM 10

Bài báo cáo 8

GIẢNG VIEN: PHAM QUANG TRI

Sinh vién

O Pham Quéc Nhat — 21117061

H Nguyễn Phước Thành Tâm — 21116741

O Hoang Gia Kha Thi - 21130471

Mức độ 3+: Xây dựng ITTTP server có cơ sở dữ liệu thực hiện các chức năng sau:

Oo

Oo

Oo

Oo

API để gửi dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, 3 giá trị trạng thái 3 LED lên Server; dữ liệu

có thể theo định dạng json hoặc form-urlencoded

Yéu cM 1: BS cuc phan céng nhiém vu ting thành viên, trình bày nội dung bài báo

cao

STT MSSV Ho va Tén Nhiém vu/Céng viéc

1 2111674 | Nguyễn Phước Thành Tâm | Vẽ Alũum, quay video và thuyết

1 trình video báo cáo

2 2111706 | Phạm Quốc Nhật Lập trình đi 'âi khiển, viết báo cáo

- _ Mô tả tóm tất nội dung bài báo cáo

+ Mức đệ 3+: Xây dựng server HTTP có cơ sở đữ liệu thực hiện các chức năng:

©_ API để gửi dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, 3 giá trị trạng thái 3 LED lên Server; dữ liệu có thể theo định dạng json hoặc form-urlencoded

Có hỗ trợ cả 2 giao thức POST/GET

API đọc dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm 3 giá trị trạng thái 3 LED tử Server

Có thể chọn đọc N dữ liệu gần nhất, truy xuất dữ liệu theo một khoảng thời gian tùy chọn

o_ Dữ liệu gửi lên Server phải có thông tin _¡d, thời gian, tên thiết bị gửi lên và có hỗ trợ bảo mật dạng API_KEY (không lưu API vào cơ

sở đữ liệu)

+ Nâng cao: Viết chương trình vẽ đ ôthi bằng python, tích hợp vào server và hiển thị đ ôthi dạng line theo thời gian cho tất cả các biến được lưu ở cơ sở

Yêu cẦ 2: Sơ đônguyên lý chỉ tiết của hệ thống

Yêu cầi 4: Mã ngu ôn của chương trình (không chấp nhận hình chụp)

Chương trình chính cla HTTP server tao ra cdc API nhận các dữ liệu nhiệt độ, độ

ẩm và 3 giá trị trạng thái LED

import base64

from io import BytesIO

from fastapi import FastAPI

from fastapi.responses import HTMLResponse

import uvicorn

from pymongo import MongoClient

from pydantic import BaseModel

from data_model import data_list

import matplotlib.pyplot as plt

app = FastAPIQ)

myclient = MongoClient(

"mongodb+srv://quocnhat02092003:nhatfc 123 @qalochat.efezjhc.mongodb.net/? retry Writes=true&w=majority &appName=QaloChat"

uvicorn.run(app, host="0.0.0.0", port=8000)

Các chương trình con của HTTP server tạo ra các API nhận các dữ liệu nhiệt độ, độ

ẩm và 3 giá trị trạng thái LED

@app.get("/data_post")

async def get_data_post(api: str, number: int):

number_data = data_list(mycol.find().sort([("_id", -1)])limit(number + 1))

async def get_record_by_time(start: str, end: str):

number_record = data_list(mycol.find({"time": {"$gte": start, "$lt": end}}))

-8-for item in data:

# Hàm vẽ biểu đ ồcho dữ liệu nhiệt độ và độ ẩïn

def plot_temp_humi_chart(id_values, humi_data, temp_data): plt.ñgureQ

# Vẽ biểu đ'`ônhiệt độ và độ ẩm

plt.plotGid_values, humi_data, label="Humidity" , color="blue") plt.plotGid_values, temp_data, label="Temperature"”, color="orange")

-9.

plt.xlabel("Số IẦn đo")

plt.ylabel( "Giá trị")

plt.legendQ

plt.itle("Biểu đ ôNhiệt độ và Độ aim")

# Lưu biểu đ ôvào một bién BytesIO

img_buf = BytesIOQ

plt.savefig(img_buf, format="png")

img_buf.seek(0)

img_base64 = base64.b64encode(img_buf-read()).decode("utf-8") plt.close(.) # Dong figure sau khi vẽ xong

return img_base64

# Ham vé biéu d Scho ting gid tri LED riêng lẻ

def plot_led_chart(id_values, led_data, led_name, color="green"): plt.ñgureQ

# Vẽ biểu đ ồtrạng thái LED

plt.plotGid_values, led_data, label=led_name, color=color) plt.xlabel("Số IẦn đo")

plt.ylabel(f"Trang thái {led_name}")

plt.legendQ

plt.title(f"Biéu đ ôtrang thái {led_name}")

# Lưu biểu đ ôvào một bién BytesIO

# Vẽ biểu đ ôcho nhiệt độ và độ ẩm

img_temp_humi = plot_temp_humi_chart(id_values, humi_data, temp_data)

# Vẽ biểu d‘G6cho LED 1

img_led1 = plot_led_chart(id_values, trang_thai_led1, "LED 1", color="green")

# Vẽ biểu đ ôcho LED 2

img_led2 = plot_led_chart(id_values, trang_thai_led2, "LED 2", color="red")

-11-# Vẽ biểu đ ôcho LED 3

img_led3 = plot_led_chart(id_values, trang_thai_led3, "LED 3", color="purple")

# Nội dung HTML để hiển thị tất cả các biểu đ ồ

html_content = f"""

<html>

<head>

<title>Biểu đ ôdữ liệu cảm biến và trang thai LED</title>

<meta http-equiv="refresh" content="5">

from time import sleep

import json

import datetime

import platform

from gpiozero import LED

from seeed_dht import DHT

print("So lan:{}" format(i)}

humi, temp = sensor.read()

print("Temp: {:.2f}, Humi: {:.2f}”.format(femp, humi))

-15-sleep(20)

Các chương trình con đọc dữ liệu tử cảm biến nhiệt độ độ ẩm cùng 3 trạng thái LED gửi lên HTTP server qua API và lưu các đữ liệu vào database thông qua các API

def make_data(api, id, time, device, temp, humi, led1, led2, led3):

return response_ data

def record_serializer(data_post) -> dict:

def data_list(datas) -> list:

return [record_serializer(data) for data in datas]

-17-Yêu cẦ 5: Giải thích tác dụng của từng dòng mã ngu Ên được bổ sung vào (kể cả các hàm, các chương trình con tham khảo)

Chương trình chính cla HTTP server tao ra cdc API nhận các dữ liệu nhiệt độ, độ

ẩm và 3 giá trị trạng thái LED

import base64 Khai báo sử dụng thư viện base64

Thư viện dùng để mã hóa hoặc giải

mã dữ liệu dạng base6G4 (thưởng dùng cho hình ảnh hoặc dữ liệu nhị phân)

from io import BytesIO Khai báo st dung ham BytesIO ctia

thu vién io Dùng để xử lý dữ liệu nhị phân trong bộ nhớ như một đối tượng I/O

from fastapi import FastAPI Khai báo sử dụng hàm FastAPI của

thư viện fastapi Một thư viện để xây dựng ứng dụng web API

from fastapi.responses import

HTMLResponse

Khai báo sử dụng hàm HTMLResponse của thư viện fastapi Dùng để trả v`ềphản h`ổ dạng HTML tử một API

import uvicorn Khai báo sử dụng thư viện uvicorn

Uvicorn la mét ASGI server chạy các ứng dụng web như FastAPI, để

sử dụng server này khi chạy ứng dụng

from pymongo import MongoClient Khai báo sử dung ham MongoClient

của thư vién pymongo PyMongo là thư viện Python để tương tác, thiết lập kết nối đến MongoDB

from pydantic import BaseModel Khai báo sử dụng hàm BaseModel

của thư viện pydantic pydantic là một thư viện giúp xác thực dữ liệu

và tạo mô hình dữ liệu BaseModel được dùng làm lớp cơ sở cho mô hình dữ liệu trong FastAPI

from data_model import data_list Đồng này nhập dữ liệu hoặc mô

hình tử một module bên ngoài có tên data_ model

import matplotlib.pyplot as plt

Khai báo sử dụng thư viện

matplotlib Matplotlib la một thư vién pho bién dé tao biéu d 6va dS thi trong Python

app = FastAPIQ [ao ra một đối tượng ứng dụng

FastAPI Đây là ứng dụng chính mà các API sẽ được định nghĩa và chạy

Tạo kết nối đến MongoDB thông

qua một chuỗi kết nối Chuỗi kết nối

này sẽ kết nối đến các cơ sở dữ liệu của database và có thể tương tác với các database

mydb = myclient["buoi8_database"] Thỏ đến cơ sở dữ liệu có tên là

"buoi8_ database"

mycol = mydb["Sensor Data"] Dong này trd dén collection "Sensor

Data" trong cơ sở dữ liệu

Collection trong MongoDB 1a noi lưu trữ các tai ligu (documents) tương tự như các bảng trong cơ sở

dữ liệu quan hệ

class Item(BaseModel): Định nghĩa một lớp đữ liệu tên là

ltem, kế thừa từ BaseModel của pydantic Lớp này dùng để mô tả dữ liệu mà API sẽ nhận hoặc trả về,

d tng thoi dam bao rang dif liéu được xác thực đúng kiểu

api: str Thusc tinh nay dai dién cho API

dưới dạng chuỗi (string)

id: int ID của dữ liệu, là một số nguyên

(int) time: str Thời gian ghi nhận dữ liệu, dạng

chuỗi (string) device: str Khai báo tên hoặc mã thiết bị, dang

chuỗi (string) temp: float Nhiệt độ mà cảm biến đo được,

dạng foat (số thực) humi: float Độ ẩm mà cảm biến đo được, dạng

float (số thực) led1: int Trang thái của céc LED (LED1, led2: int LED2, LED3), dang s& nguyén (int) led3: int

IÍ_ name_ ==" main": Đòng này kiểm tra tập tin có đang uvicorn.run(app, host="0.0.0.0", được chạy trực tiếp hay không port=8000) Nếu đi lân kiện trên đúng, ứng dụng

FastAPI sẽ được chạy bởi Uvicorn Tham số:

app: Là đối tượng FastAPI đã tạo ở

trên host="0.0.0.0": Ung dụng sẽ lắng nghe trên tất cả các địa chỉ IP của máy chủ

port=8000: Cổng mà ứng dụng sẽ chạy (8000)

Các chương trình con của HTTP server tạo ra các API nhận các dữ liệu nhiệt độ, độ

ẩm và 3 giá trị trạng thái LED

@app.get("/data_post") mm ay la mét decorator trong

FastAPI, dinh nghia mét endpoint API cho phương thức

GET tại đường dẫn /data_ post

Hàm get_ data_ post sẽ được sử dụng để xử lý yêu cân khi người dùng truy cập endpoint này với phương thức GET

Hai tham số được yêu cân cho hàm này

api: str: Đây là một chuỗi

(string) chứa API key mà người dùng cung cấp để xác thực

number: int: SO luong dir liéu

mà người dùng muốn truy xuất được hiển thị bằng một số nguyên

v`ềmệt đối tượng JSON với:

"status": "ok": Trang thai yêu

c a thành công

"data": number_data: Dvr liéu

từ MongoDB đã được truy vấn

else: Néu API key sai, tra v €mét ddi

return {"API KEY bi sai"} tượng JSON với thông báo lỗi

"API KEY bi sai", théng bao rằng khóa API người dùng cung cấp không chính xác

@app.get("/data:id") mm ây là một decorator trong

FastAPI, định nghĩa một API endpoint cho phương thức GET

tại đường dẫn /data:id

async def get_record_by_time(start: str, end:

str):

Định nghĩa một hàm bất đ ông bộ (asynchronous function) để xử lý các yêu c âi TET

Hàm nhận hai tham số đầu vào từ yêu c3 GET:

s(art: Một chuỗi (string) đại điện cho thời gian bất đầu

end: Một chuỗi (string) đại diện cho thời gian kết thúc

Đây có thể là các timesfamp (thời

gian dưới dang chuỗi) để giới hạn

khoảng thơi gian của dữ liệu cn truy vấn từ cơ sở dữ liệu

"status": "ok": Tra v €trang thai cua yéu c 4 1a "ok", nghia la yêu c& da được xử lý thành công

"đata": number_record: Trả v`êdữ liệu kết quả (danh sách các bản ghi) từ MongoDB, đã được lọc theo thời gian

@app.post("/update_post") les)

ay la mét decorator trong FastAPI, định nghĩa một API endpoint cho phương thức POST

tại đường dan /update_post

-21-

async def update_data_post(item: Item): h7 ¡nh nghĩa một hàm bất đ ông bộ

(asynchronous function) để xử lý yêu c3 POST

Hàm nhận đ3n vào là một đối tượng ifem của lớp Item, được định nghĩa trước đó trong mã Item chứa các trưởng đữ liệu như

id, time, device, temp, humi, led1, led2, led3 va api

bị, nhiệt độ, độ aim, va trang thai cua 3 LED (led1, led2, led3)

return {"Da gui du lieu theo phuong thuc

POST thanh cong"}

thông tin từ đối tượng item) vào collection mycol trong MongoDB Tra v €chudi JSON thông báo

> ~ 1° ÄA ~ rd `

răng dữ liệu đã được gửi và lưu thành công vào MongoDB thông qua phương thức POST

else: Nếu API không họp lệ:

return {"API Key bi sai"} Trả v`êphản h ổ JSON với thông

báo rằng API key sai, từ chối yêu c3 lưu dữ liệu

@app.get("/update_get") ay la mét decorator trong

FastAPI, dinh nghia mét API endpoint cho phương thức GET tại

đường dẫn /update_ get

async def update_data_get(item: Item): ịnh nghĩa một hàm bất đ ông bộ

(asynchronous function}) để xử lý yéu ca GET

Hàm nhận đẦn vào là một đối tượng ifem của lớp Item, được định nghĩa trước đó trong mã Item chứa các trưởng đữ liệu như ¡d,

time, device, temp, humi, led1, led2, led3 va api

3 LED (led1, led2, led3)

return {"Da gui du lieu theo phuong thuc

GET thanh cong"}

thông tin từ đối tượng item) vào collection mycol trong MongoDB Tra v échudi JSON thông báo rằng

dữ liệu đã được gửi và lưu thành công vào MongoDB thông qua phương thức POST

else: Nếu API không họp lệ:

return {"API KEY bi sai"} Tra v phan h‘@ JSON voi théng

báo rằng API key sai, từ chối yêu c3 lưu dữ liệu

def get_data(Q): Định nghĩa hàm get_ dataQ

Hàm get_ dataQ truy vấn dữ liệu tử một collection trong MongoDB va lưu trữ các giá trị tử các trưởng cụ thể vào các danh sách tương ứng

data = mycol.findQ Đây là lệnh để truy vấn tất cả

dữ liệu tử collection mycol trong MongoDB mycol là một đối tượng của collection MongoDB đã được kết nối trước đó

for item in data: Duyệt qua từng bản ghi (item)

trong kết quả truy vấn data

humi_data.append(item["humi"]) Tiong mdi | lặp, giá trị của

trang_ thai_ led3.append(tem[ "led3 "]) item["humi"]: Độ ẩm được

thêm vào humi_data

item["temp"]: Nhiét độ được thêm vào temp_ data

item["id"]: ID dworc thém vao id_values

item["led1"], item["led2"], item["led3"]: Trang thai cia các đèn LED l8 lượt được thêm vào các danh sách tương ứng

temp_ data):

refurn ( Hàm trả v ềcác giá trị tương

humi_data, ứng của các trưởng từ cơ sở temp_data, dữ liệu MongoDB

temp_ data: Danh sách chứa các giá trị nhiệt độ

plt.ñgureQ Tao mét figure moi dé vé

biéu d%4 Di G nay cho phép bat di vé mot biéu

đ ồmới mà không làm ảnh hưởng đến bất kỳ biểu đ ônào trước đó

color="blue": Chon mau xanh cho đương biểu diễn độ ẩm

độ ẩm và đường nào đại điện cho nhiệt độ