thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạt lở bờ sông

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN HỆ THỐNG HỖ TRỢ CẢNH BÁO NGUY CƠ SẠT LỞ BỜ SÔNG Sinh viên thực Cán hƣớng dẫn Nguyễn Đức Khanh MSSV: 1117976 ThS Trƣơng Phong Tuyên Trần Vận Toàn MSSV: 1118028 Lớp Kỹ thuật máy tính K37 Cần Thơ, Tháng 05 năm 2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN HỆ THỐNG HỖ TRỢ CẢNH BÁO NGUY CƠ SẠT LỞ BỜ SÔNG Sinh viên thực Nguyễn Đức Khanh MSSV: 1117976 Trần Vận Toàn MSSV: 1118028 Lớp Kỹ thuật máy tính K37 Cán hƣớng dẫn ThS Trƣơng Phong Tuyên TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Luận văn đƣợc thực bởi: Họ tên: Nguyễn Đức Khanh, MSSV: 1117976, Lớp: Kỹ thuật máy tính Họ tên: Trần Vận Toàn, MSSV: 1118028, Lớp: Kỹ thuật máy tính Tựa đề luận văn: Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạt lở bờ sông Luận văn nộp báo cáo Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn tốt nghiệp Đại học ngành Điện tử Viễn thông/ Kỹ thuật máy tính, Bộ môn Điện tử Viễn thông vào ngày 19 tháng 05 năm 2015 (Quyết định thành lập Hội đồng số: 133/QĐ-CN ngày 24 tháng 04 năm 2015 Trƣởng Khoa Công Nghệ) Kết đánh giá: Chữ ký thành viên Hội đồng: Thành viên 1: Ths Trƣơng Phong Tuyên Thành viên 2: TS Lƣơng Vinh Quốc Danh Thành viên 3: Ths Nhan Văn Khoa Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạt lở bờ sông” đƣợc thực hai sinh viên: Nguyễn Đức Khanh Trần Vận Toàn, sinh viên lớp Kỹ thuật máy tính, khóa 37, khoa Công nghệ, Đại học Cần Thơ Trong trình thực đề tài, nhiều thiếu sót thời gian có hạn kiến thức hạn chế nhƣng nội dung trình bày báo cáo hiểu biết thành nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy Trƣơng Phong Tuyên Chúng xin cam đoan nội dung đƣợc trình bày báo cáo luận văn tốt nghiệp chép từ công trình thực trƣớc Nếu không thật, xin chịu trách nhiệm trƣớc nhà Trƣờng Cần Thơ, ngày 11 tháng 05 năm 2015 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Đức Khanh i Trần Vận Toàn Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn với gia đình động viên, hỗ trợ giúp đỡ trình thực đề tài Kế đến, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trƣơng Phong Tuyên, ngƣời trực tiếp đƣa ý tƣởng, hƣớng dẫn động viên nhóm suốt trình thực đề tài luận văn tốt nghiệp Thầy cung cấp cho nhóm kiến thức kinh nghiệm thực tế hữu ích để nhóm có hƣớng đắn việc tím hiểu, giải hoàn thành đề tài Sau cùng, xin chân thành cảm ơn anh khóa trƣớc bạn giúp đỡ hỗ trợ nhóm suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực đề tài Nguyễn Đức Khanh ii Trần Vận Toàn Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG TÓM TẮT CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẦN ĐỀ 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI 1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CHUẨN GIAO TIẾP 2.1.1 Chuẩn UART 2.1.2 Chuẩn SPI 2.2 TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ DỊCH VỤ CỦA GOOGLE 10 2.2.1 Giới thiệu Google Drive 10 2.2.2 Google Spreadsheet 10 2.2.3 Google Chart API 11 2.3 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C/C++ VÀ MỘT SỐ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH WEB 12 2.3.1 Ngôn ngữ lập trình C/C++ 12 2.3.2 Tổng quan số ngôn ngữ lập trình web 13 2.4 GIỚI THIỆU GIAO THỨC HTTP VÀ HTTPS 15 2.4.1 Giao thức HTTP 15 2.4.2 Giao thức HTTPS 16 2.5 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ XỬ LÝ ẢNH 16 2.5.1 Một số khái niệm xử lý ảnh 17 2.5.2 Các giải thuật xử lý ảnh đƣợc sử dụng đề tài 17 2.5.3 Giới thiệu phần mềm Qt Creator 20 iii Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông 2.6 TÌM HIỂU VỀ ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 20 2.6.1 Tổng quan Arduino 20 2.6.2 Board Arduino Mega 2560 21 2.6.3 Module WIFI ESP8266 22 2.6.4 Module RF CC1101 433MHz giao tiếp SPI 26 2.6.5 Module camera hồng ngoại màu JPEG LS-Y201 giao tiếp UART 27 2.6.6 Module Micro SD card 29 2.6.7 Cảm biến độ ẩm đất cảm biến lƣu lƣợng nƣớc 29 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 32 3.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 32 3.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 33 3.2.1 Bộ gửi liệu 33 3.2.2 Bộ nhận liệu 34 3.2.3 Bộ thu thập hình ảnh 35 3.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 36 3.3.1 Lập trình phần mềm cho hệ thống 36 3.3.2 Giao diện web cho hệ thống 40 3.3.3 Giao diện phần mềm xử lý ảnh 41 3.3.4 Giao thức gửi liệu lên Google Spreadsheet 44 3.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 56 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 56 ĐỀ NGHỊ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 iv Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Một khung truyền/nhận theo UART Hình 2 Giao diện kết nối SPI Master Slave Hình Truyền liệu SPI Hình Ví dụ tạo biểu đồ URL 11 Hình Mô hình giao tiếp Client-Server giao thức HTTP 15 Hình Ví dụ gửi liệu phƣơng thức GET thông qua URL 16 Hình Các bƣớc hệ thống xử lý ảnh 17 Hình Ảnh màu (ảnh trái) ảnh phân ngƣỡng tờ giấy trắng (ảnh phải) 18 Hình Ảnh phân ngƣỡng (ảnh trái) ảnh sau lọc đƣờng biên tờ giấy trắng (ảnh phải) 19 Hình 10 Hình ảnh thực tế Board Arduino Mega 2560 21 Hình 11 Hình ảnh thực tế sơ đồ chân module Wifi ESP8266 23 Hình 12 Hình ảnh thực tế sơ đồ chân module RF CC1101 433MHz 27 Hình 13 Module camera hồng ngoại màu JPEG giao tiếp UART 28 Hình 14 Module micro SD card 29 Hình 15 Cảm biến đo độ ẩm đất 30 Hình 16 Cảm biến lƣu lƣợng nƣớc S201 31 Hình 3.1 Mô hình tổng quan hệ thống 32 Hình 3.2 Sơ đồ khối Bộ gửi liệu 33 Hình 3.3 Sơ đồ khối Bộ nhận liệu 34 Hình 3.4 Sơ đồ khối Bộ thu thập hình ảnh 35 Hình Lƣu đồ giải thuật gửi liệu lên web module Wifi ESP8266 38 Hình Lƣu đồ giải thuật chụp ảnh lƣu trữ thẻ SD 39 Hình Giao diện web hệ thống 40 Hình Giao diện phần mềm xử lý ảnh 41 Hình Lƣu đồ giải thuật phân ngƣỡng ảnh màu 42 Hình 10 Lƣu đồ giải thuật lọc đƣờng biên 43 Hình 11 Lƣu đồ giải thuật trừ ảnh 44 Hình 12 Cấu tạo Bridge Server 45 Hình 13 Các lệnh file code PHP sử dụng đề tài 46 Hình 14 Giao diện bảng tính đề tài 46 Hình 15 Mô hình upload liệu lên Google Spreadsheet 47 Hình 16 Các khối phần cứng đề tài 48 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 17 Dữ liệu thu đƣợc từ cảm biến lƣu trữ Google Spreadsheet 49 Hình 18 Biểu đồ liệu thu đƣợc từ cảm biến 50 Hình 19 Hình ảnh tham chiếu gốc qua xử lý lấy đƣờng biên thu đƣợc từ camera 51 Hình 20 Hình ảnh đƣợc tham chiếu qua xử lý lấy đƣờng biên 52 Hình 21 Kết ảnh trừ ảnh tham chiếu gốc ảnh đƣợc tham chiếu 53 Hình 22 Hình ảnh khúc đƣợc đặt vị trí xa góc chụp camera qua xử lý lấy đƣờng biên 54 Hình 23 Kết ảnh trừ ảnh tham chiếu gốc với ảnh Hình 3.22 55 DANH MỤC BẢNG Bảng Các chân SPI Arduino Mega 2560 22 Bảng 2 Các cổng Serial dành cho giao tiếp UART Arduino Mega 2560 22 Bảng Các chân ngắt Arduino Mega 2560 22 Bảng Chức chân kết nối module Wifi ESP8266 23 Bảng Các lệnh AT sử dụng giao tiếp với module ESP8266 24 Bảng Các lệnh firmware NodeMCU đƣợc sử dụng đề tài 25 Bảng Giao thức giao tiếp với module camera hồng ngoại màu JPEG LS-Y201 28 Bảng Các lệnh sử dụng đề tài để kết nối board Arduino với Internet 36 Bảng Các mã HEX đƣợc truyền cho camera phục vụ việc chụp ảnh 39 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông TÓM TẮT Đồng sông Cửu Long vùng có hệ thống kênh rạch chằng chịt dẫn đến vấn đề sạt lở bờ sông xảy nhiều nơi gây nhiều hậu nghiêm trọng Thấy đƣợc điều đó, nhóm chọn đề tài “Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạt lở bờ sông” làm đề tài tốt nghiệp cho Mục tiêu đề tài nhằm tìm giải pháp phát sớm nguy sạt lở bờ sông để có cách khắc phục xử lý hiệu quả, kịp thời, tránh hậu nặng nề việc phát chậm trễ Quá trình giám sát dựa yếu tố nhƣ: lƣu lƣợng nƣớc, độ ẩm đất đƣợc thu thập thông qua cảm biến Ngoài ra, có Camera giám sát chụp lại hình ảnh nơi bờ sông có nguy sạt lở Tất liệu cảm biến đƣợc upload lên web cách tự động, cụ thể upload lên dịch vụ điện toán đám mây Google: Google Drive Ngƣời giám sát truy cập vào web để theo dõi, cập nhật liệu nơi đâu có Internet Hoặc giám sát thông qua ảnh chụp bờ sông sau xử lý chúng thông qua phần mềm xử lý ảnh tự thiết kế Hệ thống đƣợc thiết kế với chi phí thấp, dễ sử dụng mở rộng để giám sát nhiều vị trí Từ khóa: cảm biến, camera, upload, điện toán đám mây, xử lý ảnh ABSTRACT Mekong Delta is the region with complex canal system leading to river bank erosion problems occured in many places and caused serious consequences Seeing that, we have chosen the topic “Design and implementation a system which supports warning river bank erosion” to make thesis for us The purpose of this research is to find a solution that can detect early risk for river bank erosion to have clearance and processing efficiently, uptime, avoiding severe consequences due to the detecting late Monitoring process based on factors such as water flow, soil moisture be collected through the sensors Besides, there is also a surveillance camera to take picture where the river bank have eroding risk All sensor data will be uploaded to the web automatically, namely upload to cloud computing service of Google: Google Drive The supervisor can access the web for monitoring, updating data in anywhere with internet Or they can monitor through the photos of river bank after we have processed them through an image processing software The system is designed for low cost, easy to use and can be expanded to monitor multiple locations Keywords: sensor, camera, upload, cloud computing, process image Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông 3.3.3.3 Lưu đồ giải thuật trừ ảnh Bắt đầu Chọn ảnh tham chiếu ảnh đƣợc tham chiếu Tạo ảnh có kích thƣớc tƣơng đƣơng với ảnh đƣợc chọn Quét pixel ảnh cách quét theo cột, gán tọa độ x,y cho pixel đƣợc quét đến Đây pixel cuối ? Sai Kết thúc Đúng Tính hiệu mức xám điểm ảnh đƣợc tham chiếu điểm ảnh tham chiếu để gán cho ảnh kết Hình 11 Lƣu đồ giải thuật trừ ảnh Đây trình diễn sau ảnh tham chiếu ảnh đƣợc tham chiếu xử lý xong Khi nút Trừ ảnh đƣợc ấn trình bắt đầu, trình diễn từ việc quét điểm ảnh vị trí ảnh đƣợc quét tính hiệu mức xám hai ảnh 3.3.4 Giao thức gửi liệu lên Google Spreadsheet 3.3.4.1 Đặt vấn đề Nhƣ trình bày chƣơng trƣớc, hầu hết ứng dụng dịch vụ web Google sử dụng giao thức HTTPs Google Spreasheet không ngoại lệ Thêm vào Board Arduino Mega 2560 chi đủ mạnh để gửi yêu cầu qua giao thức HTTP nên việc sử dụng giao thức để gửi yêu cầu trục tiếp đến server HTTPs Google Spreadsheet cho việc lƣu trữ liệu thực đƣợc Để giải đƣợc vấn đề đòi hỏi phải có dịch vụ trung gian chuyển yêu 44 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông cầu từ giao thức HTTP sang HTTPs cho board Arduino Hiện có số dịch vụ web giúp thực việc nhƣ: Pushingbox, Temboo, Tuy nhiên, dịch vụ có số nhƣợc điểm nhƣ: hạn chế số lƣợng yêu cầu gửi ngày, hạn chế thời gian, tốc độ gửi yêu cầu, dịch vụ có tính phí, Nhận thấy đƣợc khó khăn này, qua tìm hiểu tham khảo nhóm chọn thiết kế dịch vụ trung gian để phục vụ đề tài với tên gọi Bridge Server, dịch vụ đƣợc viết ngôn ngữ PHP, chạy server miễn phí đáp ứng đƣợc yêu cầu chuyển gói liệu cảm biến từ board Arduino lên lƣu trữ Google Drive, cụ thể Google Spreadsheet 3.3.4.2 Thiết kế Bridge Server phương thức hoạt động Một Bridge Server bao gồm thành phần file code PHP host đƣợc đăng ký web server để upload file code PHP lên host sử dụng cho việc upload liệu, cấu tạo Bridge Server nhƣ hình sau đây: Hình 12 Cấu tạo Bridge Server File code PHP gồm lệnh để nhận liệu từ board Arduino gửi lên gửi yêu cầu đến Google Spreadsheet để gọi thực thi code GAS cho việc upload liệu Trong file code chủ yếu gồm lệnh nhƣ hình sau: 45 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 13 Các lệnh file code PHP sử dụng đề tài Lƣu ý, biến khai báo code PHP, biến khai báo Bảng tính Google Spreadsheet biến khai báo code Arduino phải đƣợc đặt tên giống Bảng tính có dạng nhƣ sau: Hình 14 Giao diện bảng tính đề tài 46 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Khi muốn gửi yêu cầu giao thức HTTP đến Bridge Server để chuyển gói liệu cảm biến lên lƣu trữ Google Spreadsheet board Arduino Mega 2560 gửi URL có dạng nhƣ sau: http://nguyenkhanh.16mb.com/uploaddata.php?Flow_water1=xx&Flow_water2=yy& Moisture1=zz&Moisture2=uu đó, nguyenkhanh.16mb.com tên host mà nhóm đăng ký Hostinger.vn, uploaddata.php code php để bắt gói liệu gửi lên từ board Arduino Flow_water1, Flow_water2, Moisture1, Moisture2 biến đƣợc khai báo code PHP Khi board Arduino Bộ nhận liệu nhận liệu cảm biến từ Bộ gửi giá trị liệu đƣợc điền vào xx, yy, zz, uu tƣơng ứng board Arduino gửi chúng lên web (cụ thể Bridge Server) Mô hình tổng quan cách đƣa liệu cảm biến từ board Arduino lên lƣu trữ Google Spreadsheet đƣợc thể nhƣ Hình 3.15 dƣới đây: Hình 15 Mô hình upload liệu lên Google Spreadsheet 47 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Phƣơng thức hoạt động: Board Arduino Mega 2560 sau gửi liệu cảm biến lên Bridge Server thông qua phƣơng thức GET giao thức HTTP, Bridge Server bắt gói liệu gửi lên server Google Bridge Server tiếp tục gọi thực thi code GAS ( Google Apps Script) để điền liệu vào hàng cột tƣơng ứng Google Spreadsheet 3.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Sau hoàn thành xong phần thiết kế hệ thống phần cứng lẫn phần mềm, để kiểm tra xem hệ thống hoạt động nhƣ nào? Nhóm tiến hành thực nghiệm kiểm chứng hoạt động hệ thống đoạn đƣờng có nguy sạt lở, đoạn đƣờng nằm tuyến đƣờng hƣớng Long Xuyên, An Giang, cách cầu Ô Môn khoảng 200m, thuộc quận Ô Môn, thành phố Cần Thơ Nhóm tiến hành thiết kế lắp đặt hệ thống thành khối phần cứng nhƣ trình bày mục Thiết kế phần cứng Các khối phần cứng bao gồm khối gửi liệu, khối nhận liệu khối thu thập hình ảnh nhƣ Hình 3.16: Hình 16 Các khối phần cứng đề tài Kết liệu thu đƣợc từ cảm biến đƣợc lƣu trữ Google Spreadsheet nhƣ hình sau: 48 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 17 Dữ liệu thu đƣợc từ cảm biến lƣu trữ Google Spreadsheet Cột Flow_water1 Flow_water2 dùng để lƣu trữ giá trị lƣu lƣợng nƣớc với đơn vị “Lít/phút”; cột Moisture1 Moisture2 dùng để lƣu trữ giá trị độ ẩm đất với đơn vị “%” Hoặc xem dƣới dạng biểu đồ liệu cảm biến từ Bảng 3.17: 49 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 18 Biểu đồ liệu thu đƣợc từ cảm biến Hình ảnh để tham chiếu thu đƣợc từ camera hệ thống qua xử lý để lấy đƣợc đƣờng biên nhƣ hình 3.19 dƣới đây: 50 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 19 Hình ảnh tham chiếu gốc qua xử lý lấy đƣờng biên thu đƣợc từ camera Khi đoạn đƣờng có nguy bị sạt lở đƣờng biên bề mặt đƣờng có tƣợng thay đổi.Để kiểm tra xem giải thuật xử lý ảnh nhóm phát đƣợc thay đổi hay không? Nhóm tiến hành đặt khúc dài khoảng 2,5m bề mặt đoạn đƣờng (đặt gần với góc ảnh chụp camera, lƣu ý camera phải đƣợc đặt cố định vị trí) để xử lý xem xét thay đổi Kết xử lý hình ảnh đƣợc tham chiếu nhƣ hình 3.20 dƣới đây: 51 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 20 Hình ảnh đƣợc tham chiếu qua xử lý lấy đƣờng biên Đƣờng biên thu đƣợc từ ảnh có đặt khúc (vùng khoanh tròn) có thay đổi so với ảnh tham chiếu gốc ban đầu Kết sau lấy ảnh đƣợc tham chiếu trừ cho ảnh tham chiếu gốc cho thấy đƣờng biên mô tả thay đổi đoạn đƣờng nhƣ hình sau (vùng khoanh tròn): 52 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 21 Kết ảnh trừ ảnh tham chiếu gốc ảnh đƣợc tham chiếu Để kiểm tra khả phát thay đổi dựa giải thuật xử lý ảnh sử dụng đề tài, nhóm tiến hành đặt khúc với chiều dài không đổi vị trí xa góc chụp camera so với vị trí khúc Hình 3.20 Hình ảnh cụ thể qua xử lý lấy đƣờng biên nhƣ Hình 3.22 dƣới đây: 53 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 22 Hình ảnh khúc đƣợc đặt vị trí xa góc chụp camera qua xử lý lấy đƣờng biên Kết ảnh trừ ảnh Hình 3.22 với ảnh tham chiếu gốc nhƣ hình sau: 54 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông Hình 23 Kết ảnh trừ ảnh tham chiếu gốc với ảnh Hình 3.22 Kết cho thấy, đặt khúc khoảng cách nhƣ Hình 3.22 khoảng thay đổi đƣờng biên giảm khó đƣợc phát so với vị trí thay đổi gần góc chụp camera 55 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC Qua trình nghiên cứu thực đề tài, với nhiều khó khăn gặp phải, nhƣng với nỗ lực tìm hiểu nghiên cứu hƣớng dẫn tận tình giáo viên hƣớng dẫn, nhóm hoàn thành đƣợc đề tài “Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạt lở bờ sông” đạt đƣợc kết nhƣ sau: - Học đƣợc cách lập trình phát triển ứng dụng với vi điều khiển Arduino Hiểu đƣợc cách giao tiếp module phần cứng với vi điều khiển thông qua chuẩn giao tiếp Tìm hiểu sử dụng ngôn ngữ lập trình phổ biến nhƣ: C/C++, HTML, PHP, Google Apps Script, Cách sử dụng dịch vụ ứng dụng Google Hiểu đƣợc cách truyền nhận liệu thông qua Internet, cách tạo trang web host có hiểu biết giao thức mạng Có hiểu biết giải thuật xử lý ảnh Thiết kế đƣợc phần cứng cho hệ thống Thiết kế đƣợc phần mềm chạy máy tính giao diện web giúp dễ dàng tƣơng tác với hệ thống Ƣu điểm hạn chế hệ thống: - - Ƣu điểm: + Dữ liệu thu thập từ hệ thống đƣợc lƣu trữ Google Drive giúp tiết kiệm chi phí đầu tƣ cho sở lƣu trữ liệu + Dữ liệu đƣợc upload thông qua Wifi, thuận tiện so với sử dụng dây LAN + Có camera chụp lại hình ảnh đoạn đƣờng có nguy sạt lở + Giao diện web phần mềm xử lý ảnh trực quan, giúp dễ dàng tƣơng tác truy cập liệu từ cảm biến Hạn chế: + Hình ảnh thu đƣợc từ camera chƣa đƣợc upload tự động lên Internet + Cảm biến lƣu lƣợng khó hoạt động đặt dƣới dòng sông + Chƣa xử lý đƣợc hình ảnh đoạn đƣờng có nguy sạt lở vào ban đêm ĐỀ NGHỊ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Do giới hạn mặt thời gian chi phí nên nhóm chƣa hoàn thiện đƣợc số tính đề tài Nếu có điều kiện nhóm phát triển thêm đề tài nhƣ sau: - Upload hình ảnh chụp đƣợc từ camera lên Internet cách tự động với board Arduino tƣơng tự phần upload liệu 56 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông - Sử dụng camera có độ phân giải cao để việc xử lý ảnh đƣợc chi tiết tốt Sử dụng cảm biến chuyên dụng sử dụng thêm cảm biến khác để việc giám sát hệ thống đƣợc xác Tiếp tục cải tiến phát triển giải thuật xử lý ảnh nhƣ ứng dụng web 57 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thanh Triều, Nguyễn Hoàng Thân Xây dựng công cụ hỗ trợ triển khai nhanh mạng cảm biến chuẩn ZigBee Cần Thơ, 2014 [2] Arduino Reference URL: http://arduinocc/en/Reference/HomePage [3] TS.Đỗ Năng Toàn, TS.Phạm Việt Bình Giáo trình môn học xử lý ảnh Đại học Thái Nguyên, Khoa Công nghệ thông tin Thái Nguyên, tháng 11 năm 2007 [4] LinkSprite JPEG Color Camera Serial UART Interface With Infrared URL: http://www.linksprite.com/upload/file/1291522825.pdf [5] Apps Script-Google Developer URL: https://developers.google.com/appsscript/reference [6] Google Charts-Google Developer URL: https://developers.google.com/chart/ 58 [...]... đất đai bị xói lở theo Lâu dần, đất đai cũng bị sạt lở Từ những vấn đề trên, cần có một hệ thống giám sát và đánh giá nhằm giúp phát hiện sớm nguy cơ sạt lở để có thể đƣa ra giải pháp khắc phục và xử lý kịp thời, hiệu quả, tránh đƣợc những hậu quả nặng nề Vì vậy nhóm đã quyết định thực hiện đề tài Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạt lở bờ sông nhằm tạo ra một hệ thống đáp ứng... trên và góp phần ứng dụng công nghệ vào trong thực tiễn 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạt lở bờ sông là một đề tài thuộc lĩnh vực khá phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long do nơi đây có hệ thống sông ngòi chằng chịt Một số đề tài và văn bản có liên quan đến hiện tƣợng sạt lở bờ sông nhƣ sau: - - “Vĩnh Long: Nghiên cứu hiện. .. lắng, sạt lở bờ sông, xác định nguy n nhân, đề xuất các giải pháp phòng chống, khắc phục.” Nguồn: Sở KH&CN Vĩnh Long Cảnh báo nguy cơ sạt lở đất ven sông, ven biển và thực hiện các biện pháp ứng phó, xử lý” Nguồn: Văn bản số 47/PCLB ngày 03 tháng 3 năm 2008 của Ban Chỉ huy phòng chống lụt bão thành phố 4 Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông - Lê Ngọc Thanh, Nguy n... sát đoạn đƣờng có nguy cơ sạt lở Sau đó kiểm tra toàn bộ hệ thống với thực tế để xem xét sự hoạt động và tính ổn định của nó 5 Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng này sẽ tập trung trình bày các vấn đề sau: - Giới thiệu một số chuẩn giao tiếp Tổng quan về một số dịch vụ của Google Giới thiệu ngôn ngữ lập trình C/C++ và một số ngôn ngữ... trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra ảnh kết quả nhƣ mong muốn Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh : 16 Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông Hệ quyết định Thu nhận ảnh (scanner, camera,sensor…) Tiền Xử Lí Trích chọn đặc điểm So sánh rút ra kết luận Hậu xử lí Lƣu Trữ Hình 2 7 Các bƣớc cơ bản của một hệ thống xử lý ảnh 2.5.1 Một số khái niệm cơ bản trong xử lý ảnh.. .Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN Chƣơng này sẽ tập trung trình bày các vấn đề sau: - Đặt vấn đề: “Bối cảnh xuất hiện của đề tài” Lịch sử giải quyết đề tài Phạm vi đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu 1.1 ĐẶT VẦN ĐỀ Hiện nay, vấn đề sạt lở bờ sông ở Việt Nam đang tăng với mức báo động Đặc biệt là ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long Theo... giá bờ sông giúp phát hiện sớm nguy cơ sạt lở Thực tế cho thấy bờ sông sạt lở là do ảnh hƣởng của nhiều nguy n nhân, nhƣng sẽ có một số nguy n nhân chính đƣợc sử dụng trong đề tài nhƣ lƣu lƣợng nƣớc chảy qua bờ sông, độ ẩm đất của bờ sông, Vì thế, hệ thống sẽ bao gồm một bộ xử lý để thu thập dữ liệu của các cảm biến đo lƣu lƣợng nƣớc, độ ẩm đất và hình ảnh của bờ sông tại vị trí đƣợc giám sát và các... chi phí tối thiểu và một PCB tối thiểu 22 Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông Các tính năng cơ bản của module Wifi ESP8266: - Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ WPA/WPA2 Chuẩn điện áp hoạt động: 3.3V Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến 115200 Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point Hỗ trợ các chuẩn bảo... x và y, ta có: Hx = ( ) 18 Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông Hy = ( ) Giả sử ta có ảnh I, thì theo kỹ thuật Sobel sẽ thực hiện hai bƣớc: + Bƣớc 1 : tính I  Hx và I  Hy + Bƣớc 2 : tính tổng I  Hx + I  Hy Tích chập là một phép toán thông dụng trong xử lý ảnh, đƣợc sử dụng phổ biến trong các bài toán dò biên (edge detection) và lọc tuyến tính (linear filter) Kết... số lƣợng các kênh kết nối AT+CWJAP=, Kêt nối với 1 mạng wifi AT+CWJAP? Truy vấn mạng wifi đang kết nối AT+CWLAP Truy vấn các mạng wifi có thể kết nối AT+CWQAP Đóng kế nối wifi với một Access Point AT+CIFSR Xem địa chỉ IP của module 24 0 = 1 kênh kết nối 1 = Nhiều kênh kết nối ssid "SSID" pass "password" Thiết kế và thực hiện hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ sạc lỡ bờ sông AT+CWSAP=, ... Khoa Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông LỜI CAM ĐOAN Đề tài Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạt lở bờ sông đƣợc thực hai sinh viên: Nguy n Đức Khanh... 31 Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạc lỡ bờ sông CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Chƣơng tập trung trình bày vấn đề sau: - Tổng quan hệ thống Thiết kế phần cứng Thiết. .. định thực đề tài Thiết kế thực hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy sạt lở bờ sông nhằm tạo hệ thống đáp ứng đƣợc yêu cầu góp phần ứng dụng công nghệ vào thực tiễn 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ “Thiết