Báo cáo nhập môn ngành Điện Đề tài tìm hiểu hệ thống iot (internet of things) và lấy ví dụ minh họa cụ thể về 1 hệ thống iot

Một cách đơn giản hơn, IoT là tập hợp những thiết bị có khả năng kết nối thông tin, dữ liệu lại với nhau, với Internet và với cả thế giới bên ngoài.. Cấu trúc của hệ thống IOT Một hệ th

-    -

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

Đề tài: Tìm hiểu hệ thống IOT (Internet of things) và lấy ví dụ minh

họa cụ thể về 1 hệ thống IOT

Giảng viên: TRẦN THỊ ANH XUÂN

Nhóm sinh viên thực hiện:

Thái Đoàn Nam Khánh 20222306 Nguyễn Trung Kiên 20222147

Hà Nội, năm 2023

MỤC LỤC 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG IOT(INTERNET OF THINGS) 4 I.1 Hệ thống IOT là gì ? 4

I.1.1 Khái niệm 4

I.1.2 Ưu nhược điểm 4

I.2 Cấu trúc và ứng dụng của hệ thống IOT 5

I.2.1 Cấu trúc 5

I.2.2 Hoạt động 6

I.2.3 Ứng dụng 7

CHƯƠNG II HỆ THỐNG ĐỖ XE THÔNG MINH SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ PALLET 10

II.1.Tổng quan về hệ thống đỗ xe thông minh sử dụng công nghệ Pallet 10 II.1.1 Ưu nhược điểm 10

II.1.2 Các bộ phận chính của hệ thống 11

II.1.3 Nguyên lí vận hành của hệ thống đỗ xe tự động 13

II.2 Ứng dụng IOT trong hệ thống đỗ xe thông minh 13

II.2.1 Phần mềm và tính năng được sử dụng trong hệ thống 13

II.2.2 Các cảm biến và thiết bị cảnh báo 16

KẾT LUẬN 18

LỜI MỞ ĐẦU

Sau thời gian đầu học tập tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội, chúng em cảm nhận được rằng, khác với khi còn học trung học phổ thông, bước vào giảng đường đại học, được tiếp cận với một phương thức đào tạo mới chúng em sẽ phải học tập với một tinh thần hoàn toàn khác, mà điểm khác biệt rõ rệt nhất là chúng em phải thể hiện sự tự chủ, tính độc lập trong học tập Nhưng chúng em luôn vững tin vì biết rằng đồng hành cùng chúng em luôn là các giảng viên chất lượng, những người đang ngày đêm tận tụy trên giảng đường để truyền đạt cho bao thế

hệ sinh viên những kiến thức quý báu cùng những kỹ năng, kinh nghiệm để làm hành trang vào đời Đặc biệt trong bộ môn Nhập môn ngành điện, được sự phân công ưu ái của nhà trường, chúng em được thực hiện học phần này dưới sự hướng dẫn của cô Trần Thị Anh Xuân Dù mới qua bước đầu làm việc với cô, em đã cảm nhận được ở cô sự tận tình, nhiệt huyết vô cùng lớn Chúng em xin được gửi tới

cô lời biết ơn sâu sắc nhất!

Chúng em đã cố gắng hoàn thiện tốt nhất báo cáo này trong khả năng của mình, tuy nhiên bản báo cáo này khó tránh khỏi còn nhiều thiếu sót Vì vậy em mong nhận được sự thông cảm, chỉ bảo của cô cũng như quý thầy cô giảng viên, giáo vụ của Trường Điện – Điện tử

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG IOT (internet of things) I.1 Hệ thống iot là gì

I.1.1 Khái niệm

Thuật ngữ Internet of things (IoT) được các chuyên gia giải thích là một mạng lưới vạn vật được kết nối với nhau thông qua mạng Internet Chúng cho phép người dùng trao đổi hay truyền tải thông tin, dữ liệu qua một hệ thống mạng duy nhất Đặc biệt hơn chính là không cần có sự tương tác trực tiếp giữa máy tính với con người hay con người với con người

Một cách đơn giản hơn, IoT là tập hợp những thiết bị có khả năng kết nối thông tin,

dữ liệu lại với nhau, với Internet và với cả thế giới bên ngoài Nhằm mục đích thực hiện được công việc hay nhiệm vụ nào đó

I.1.2 Ưu nhược điểm của hệ thống IOT

Ưu điểm

 Khả năng truy cập thông tin từ mọi nơi

 Cải thiện kết nối giữa các thiết bị điện tử

 Chuyển các gói dữ liệu qua mạng được kết nối tiết kiệm thời gian và tiền

bạc

 Tự động hóa các nhiệm vụ giúp cải thiện chất luuwongj dịch vụ của doanh

nghiệp và giảm nhu cầu can thiệp của con người

Nhược điểm

 Khi số lượng thiết bị được kết nối ngày càng tăng và nhiều thông tin được chia sẻ giữa các thiết bị, thì khả năng hacker có thể lấy cắp thông tin bí mật cũng tăng lên

 Việc thu thập và quản lý dữ liệu từ tất cả các thiết bị của các doanh nghiệp

có quy mô cũng sẽ là một thách thức lớn

 Nếu có lỗi trong hệ thống, có khả năng mọi thiết bị được kết nối sẽ bị hỏng

 Vì không có tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích cho IoT, rất khó

để các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau liên kết với nhau

I.2 Cấu trúc và ứng dụng của hệ thống IOT

I.2.1 Cấu trúc của hệ thống IOT

Một hệ thống IoT sẽ có 4 thành phần chính như sau:

 Thiết bị (Things)

 Trạm kết nối (Gateways)

 Hạ tầng mạng (Network and Cloud)

 Bộ phân tích và xử lý dữ liệu (Services-creation and Solution Layers)

Thiết bị (còn gọi là “things) là cảm biến vật lý và thiết bị truyền động Họ đo

các thông số khác nhau và chuyển chúng thành dữ liệu điện hoặc dữ liệu kỹ thuật

số Các cảm biến này được kết nối với thiết bị chủ (điển hình cho các bản nâng cấp cũ) hoặc được tích hợp vào thiết bị chủ (hiện đại) Các thiết bị này là các nút quan trọng của ứng dụng IoT và được yêu cầu cung cấp chức năng giải pháp đầy

đủ bằng cách hoạt động như đầu vào, đầu ra hoặc cả hai Ví dụ điển hình của các thiết bị như vậy là máy điều nhiệt, bẫy chuột thông minh, tủ lạnh được kết nối, v.v

Gateway là các thiết bị biên có thể giao tiếp với hệ thống ngược dòng theo một

trong hai cách: có hoặc không có Gateway Một số thiết bị có khả năng giao tiếp trực tiếp qua Giao thức Internet (IP) bằng cách sử dụng các giao thức truyền thông khác nhau, chẳng hạn như REST, MQTT, AMQP, CoAP, v.v Những khả năng này thường là kết quả của các mô-đun giao tiếp tích hợp, chẳng hạn như chip

Wi-Fi hoặc GSM, cho phép thiết bị kết nối với các Gateway mạng, chẳng hạn như bộ định tuyến Wi-Fi và tháp di động và giao tiếp trực tiếp với lớp thượng nguồn Trong những trường hợp này, bộ định tuyến và tháp di động thực hiện công việc của Gateway

Tuy nhiên, không phải thiết bị nào cũng có khả năng kết nối Internet trực tiếp và không có phần cứng cần thiết được tích hợp sẵn Trong những trường hợp này, chúng cần phải kết nối một số thiết bị khác để giúp dữ liệu của chúng được đẩy lên lớp thượng nguồn Gateway giúp thiết bị thực hiện điều này Thông thường, các Gateway phần cứng được xây dựng với công nghệ truyền thông kép, cho phép chúng giao tiếp với các thiết bị hạ nguồn bằng một loại kênh và với các lớp ngược dòng với một loại kênh khác Ví dụ điển hình về các khả năng của Gateway như vậy bao gồm GSM và RF, GSM và Bluetooth, Wi-Fi và Bluetooth, Wi-Fi và XBee, LoRaWAN và Ethernet, v.v Trong một số trường hợp, điện thoại thông minh được sử dụng làm Gateway kết nối, điều này nổi bật hơn với các thiết bị Bluetooth Low Energy (BLE)

Ngoài việc cung cấp cơ chế truyền tải, một IoT gateway cũng có thể cung cấp các chức năng tùy chọn, chẳng hạn như phân tách dữ liệu, dọn dẹp, tổng hợp, khử

trùng lặp và tính toán biên Platform IoT là bộ điều phối của toàn bộ giải pháp

IoT và thường được lưu trữ trên đám mây Khối này chịu trách nhiệm giao tiếp với các thiết bị hạ lưu và tiêu thụ một lượng lớn dữ liệu với tốc độ rất cao Platform này cũng chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu theo chuỗi thời gian và định dạng có cấu trúc để xử lý và phân tích thêm.Tùy thuộc vào sự tinh vi được tích hợp trong

nó, một Platform có thể hỗ trợ phân tích dữ liệu sâu và các hoạt động khác Tuy nhiên, cốt lõi của Platform IoT là như một người điều phối của toàn hệ thống

I.2.2 Hoạt động của hệ thống IOT

*Mọi hệ thống IoT hoàn chỉnh đều có 4 bước: Thu thập, chia sẻ, xử lý dữ liệu

và đưa ra quyết định

-Hệ thống IoT bao gồm các thiết bị thông minh hỗ trợ web sử dụng hệ thống nhúng,

như bộ xử lý, cảm biến và phần cứng truyền thông, để thu thập, gửi và xử lý trên

dữ liệu mà chúng thu thập được Các thiết bị IoT chia sẻ dữ liệu cảm biến thu thập được bằng cách kết nối với cổng IoT hoặc thiết bị biên khác, nơi dữ liệu được gửi đến đám mây để phân tích hoặc phân tích cục bộ

-Cách thức hoạt động cơ bản của IoT:

Thu thập dữ liệu → Chia sẻ dữ liệu→Xử lí dữ liệu→Đưa ra quyết định

+Thu thập dữ liệu: Cảm biến/thiết bị thu thập dữ liệu từ môi trường Dữ liệu

có thể đơn giản là nhiệt độ, độ ẩm, hay phức tạp như hình ảnh video

+Chia sẻ dữ liệu: Nhờ cảm biến/thiết bị được kết nối internet, dữ liệu được

chia sẻ thông qua bộ lưu trữ đám mây

+Xử lí dữ liệu: Dữ liệu trên bộ lưu trữ đám mây được hệ thống máy tính xử lý

Máy tính tự đưa ra quyết định hoặc gửi kết quả đến người dùng

+Đưa ra quyết định: Người dùng nhận dữ liệu qua email, thông báo, và có

thể dựa vào đó để đưa ra điều chỉnh thông qua một bộ giao diện

Đôi khi, các thiết bị này giao tiếp với các thiết bị liên quan khác và hoạt động dựa trên thông tin chúng nhận được từ nhau Các thiết bị thực hiện hầu hết công

việc mà không có sự can thiệp của con người, mặc dù mọi người có thể tương tác với các thiết bị

I.2.3 Ứng dụng của hệ thống IOT

Có rất nhiều ứng dụng trong thế giới thực của Internet vạn vật, từ IoT của người tiêu dùng và IoT của doanh nghiệp đến IoT của ngành sản xuất và công nghiệp (IIoT) Các ứng dụng Internet of Things trải dài trên nhiều lĩnh vưc, bao gồm ô

tô, viễn thông và năng lượng

*Ứng dụng của IoT:

Các thiết bị đeo có cảm biến và phần mềm có thể thu thập và phân tích

dữ liệu người dùng, gửi thông điệp tới các công nghệ khác về người dùng với mục đích làm cho cuộc sống của người dùng dễ dàng và thoải mái hơn.Các thiết

bị đeo được cũng được sử dụng vì mục đích an toàn công cộng

Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, IoT mang lại nhiều lợi ích, bao gồm

khả năng theo dõi bệnh nhân chặt chẽ hơn bằng cách sử dụng phân tích dữ liệu được tạo ra Các bệnh viện thường sử dụng hệ thống IoT để hoàn thành các nhiệm

vụ như quản lý hàng tồn kho cho cả dược phẩm và dụng cụ y tế

Trong nông nghiệp, các hệ thống canh tác thông minh dựa trên IoT có thể

giúp theo dõi, chẳng hạn như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và độ ẩm đất của ruộng trồng bằng cách sử dụng các cảm biến được kết nối IoT cũng là công cụ trong việc tự động hóa hệ thống tưới tiêu

Ô tô thông minh

Những phương tiện, chẳng hạn như ô tô, có thể kết nối với Internet bằng rất nhiều cách Có thể là thông qua camera hành trình thông minh, hệ thống tin học giải trí hoặc thậm chí qua cổng kết nối của phương tiện Chúng thu thập dữ diệu từ chân

ga, phanh, đồng hồ đo tốc độ, đồng hồ đo quãng đường, bánh xe và bình xăng để giám sát cả hiệu suất của người lái và tình trạng phương tiện

Ô tô thông minh được sử dụng cho hàng loạt mục đích:

 Giám sát đội xe ô tô cho thuê để tăng cường hiệu quả sử dụng nhiên liệu

và giảm chi phí

 Giúp cha mẹ theo dõi hành vi lái xe của con cái

 Tự động thông báo cho bạn bè và người thân trong trường hợp xảy ra tai nạn xe

 Dự đoán và hạn chế nhu cầu bảo dưỡng xe

Nhà thông minh

Các thiết bị gia đình thông minh tập trung chủ yếu vào hoạt động cải thiện hiệu quả và độ an toàn của ngôi nhà, cũng như mạng lưới kết nối trong nhà Các thiết

bị như ổ điện thông minh có thể giám sát mức sử dụng điện và bộ điều nhiệt thông minh có thể cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ tốt hơn Các hệ thống thủy canh có thể sử dụng cảm biến IoT để quản lý khu vườn, trong khi đó, máy báo khói IoT có thể phát hiện khói thuốc lá Các hệ thống an ninh gia đình như khóa cửa, camera an ninh và máy phát hiện rò nước có thể phát hiện và ngăn chặn các mối nguy hiểm, đồng thời gửi cảnh báo tới chủ nhà

Gia đình có thể sử dụng những thiết bị thông minh cho các mục đích:

 Tự động tắt các thiết bị khi không sử dụng

 Quản lý và bảo trì các bất động sản cho thuê

 Tìm đồ thất lạc như chìa khóa hoặc ví

 Tự động hóa các công việc hàng ngày như hút bụi, pha cà phê, v.v

Thành phố thông minh

Các ứng dụng IoT đã giúp quá trình quy hoạch đô thị và bảo trì cơ sở hạ tầng hiệu quả hơn Các chính phủ đang sử dụng ứng dụng IoT để giải quyết những vấn đề

về cơ sở hạ tầng, y tế và môi trường

Ứng dụng IoT có thể được sử dụng cho các mục đích:

 Đo lường chất lượng không khí và mức độ bức xạ

 Giảm chi phí năng lượng nhờ hệ thống chiếu sáng thông minh

 Xác định thời điểm cần bảo trì các cơ sở hạ tầng quan trọng như đường xá, cầu cống và đường ống

 Tăng lợi nhuận thông qua công tác quản lý bãi đỗ xe hiệu quả

Công trình thông minh

Các công trình như khuôn viên trường đại học và công trình thương mại sử dụng ứng dụng IoT để thúc đẩy hoạt động hiệu quả hơn

Những công trình thông minh có thể sử dụng các thiết bị IoT cho mục đích:

 Giảm mức tiêu thụ năng lượng

 Giảm chi phí bảo trì

 Tận dụng không gian làm việc hiệu quả hơn

CHƯƠNG II HỆ THỐNG ĐỖ XE THÔNG MINH SỬ DỤNG CÔNG

NGHỆ PALLET II.1 Tổng quan về hệ thống đỗ xe thông minh sử dụng công nghệ Pallet

Hệ thống đỗ xe thông minh công nghệ di chuyển pallet, hay còn gọi là công

nghệ robocar là hệ thống đỗ xe tự động hoàn toàn Với công nghệ này, lái xe chỉ

việc đỗ xe trên pallet tại buồng thang nâng ô tô (cabin), sau đó hệ thống sẽ tự

động tìm vị trí trống và di chuyển pallet chứa ô tô đến vị trí trống đó Có thể khai thác tối đa không gian đỗ xe, rất phù hợp với các công trình cao tầng nhưng có

diện tích nhỏ (nếu sử dụng ram dốc sẽ mất hết không gian đỗ xe hoặc phải xây dựng nhiều tầng hầm) tại các trung tâm của thành phố lớn như: Hà Nội, Hạ Long, Hải Phòng, Vinh, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh Hệ thống có thể lắp

đặt nhiều tầng đỗ xe trong một tầng hầm và không phải xây dựng ram

dốc Khi lắp đặt hệ thống đỗ xe thông minh, công trình sẽ tiết kiệm được chi phí xây dựng khi giảm được độ sâu của tầng hầm và chi phí ME (do giảm được số

tầng hầm)

II.1.1 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

 Một tầng hầm hoặc nổi có thể lắp đặt nhiều tầng đỗ xe >>> Tiết kiệm chi phí lắp đặt hệ thống ME (PCCC, thông gió, điện nhẹ, cấp thoát nước )

 Chiều cao tầng đỗ xe tối đa là 2100mm cho xe SUV và 1600mm cho xe SEDAN>>>Giảm chi phí xây dựng do không phải đào sâu

 Không cần dùng ram dốc>>>Tối đa hóa không gian đỗ xe

 Sử dụng thang nâng ô tô kết hợp bộ vận chuyển ô tô tự động >>>Lái xe chỉ việc đỗ xe vào pallet tại buồng thang nâng, hệ thống tự xử lý các công đoạn còn lại của việc cất xe và ngược lại khi lấy xe

 Mỗi ô tô nằm gọn trong một pallet >>>Loại bỏ các vấn đề liên quan đến

va chạm khi hệ thống hoạt động

 Hệ thống được lập trình hoạt động tự động >>>Giảm chi phí nhân công bảo vệ, vận hành

 Hệ thống đỗ xe thông minh >>> Tăng hình ảnh cho tòa nhà, dự án, thu hút khách hàng

Nhược điểm

 Kích thước pallet giống nhau>>>Chỉ có thể đỗ các loại xe kích thước phù hợp với pallet hệ thống, không đỗ được các loại xe vượt quá kích thước khả dụng của pallet Những xe quá khổ cần được thiết kế đỗ ở một số khu

vực riêng

 Lấy và cất xe tại buồng thang, không sử dụng ram dốc>>>Chỉ có thể cùng một lúc lấy hoặc cất một xe tại mỗi cửa thang nâng ô tô Nếu bãi đỗ có nhiều vị trí đỗ nhưng ít thang nâng thì sẽ rất dễ gây ùn tắc (đặc biệt vào thời điểm chuẩn bị vào giờ làm hoặc hết giờ làm) Mỗi thang nâng chỉ nên

áp dụng cho 40 vị trí đỗ xe

 Đường di chuyển của xe vận chuyển ô tô đều là đường thẳng >>> Các dự

án có không gian dành cho đỗ xe không đều hoặc chéo vát sẽ không khai

thác được hết không gian đỗ xe

 Là hệ thống đỗ xe cơ khí>>> Có thêm chi phí duy tu bảo dưỡng

II.1.2 Các bộ phận chính của hệ thống

1.Thang nâng: Là bộ phận có chức năng nâng hạ ô tô để cho xe ra vào, thang nâng bao gồm cửa tự động và có thể tích hợp với bàn xoay để đảo chiều ra ô tô trên đỉnh thang

2.Hệ thống khung thép: Là hệ thống được tổ hợp bởi các dầm thép liên kết bu lông/ hàn tạo thành khung kết cấu để chứa xe