Hệ thống quản lý kho xưởng ứng dụng IOT trong thực tế

Với việc phát triển nhanh chóng của công nghệ thì những hệ thống quản lý kho, xưởng xuất hiện ngày càng nhiều, trong đó ứng dụng công nghệ IOT vào quản lý kho xưởng được xem là giải pháp tối ưu nhất bởi tính khả thi và vận hành tốt đáp ứng nhiều yêu cầu của doanh nghiệp.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018

Giáo viên (Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018

Giáo viên (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn tới toàn thể các thầy, cô giáo trong Khoa Kĩthuật Điện – Điện Tử II – đã tận tình chỉ bảo, dạy dỗ em trong suốt quá trình học tập ởđây Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn, người đã hướng dẫn

em tận tình, luôn quan tâm, động viên, đưa ra cho em những ý kiến đóng góp xác đángtrong suốt quá trình làm đồ án Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã độngviên, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn để bảo vệ trước hội đồng khoa học

Em xin bày tỏ lòng thành kính tri ân tới tất cả các thầy cô, gia đình và bạn bè vì tất cả sựquan tâm và hỗ trợ đó

Trong quá trình thực hiện luận văn, chắc chắn sẽ còn những thiết sót, rất mong nhậnđược những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … Năm 201…

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Lý do chọn đề tài 3

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.4 Giới hạn đề tài nghiên cứu 4

1.5 Sơ đồ hoạt động tống quát của hệ thống 6

CHƯƠNG 2 7

2.1 Hệ thống phần cứng 7

2.1.1 ESP-12F Wifi Module 7

2.1.2 Modul RFID RC522 11

2.2 Sơ đồ khối hệ thống 18

2.3 Xây dựng website quản lý cho hệ thống 19

2.3.1 Ngôn ngữ PHP 19

2.3.2 Phần mềm viết PHP Zend Studio 20

2.3.3 Tạo localhost với Ampps 22

CHƯƠNG 3 26

3.1 thực thi phần cứng và kết quả 26

3.2 Giao diện website và tác vụ với phần cứng hệ thống 28

3.3 Hình ảnh thực tế 32

32

3.4 Code 33

3.4.1 Code ESP-12F 33

3.4.2 Code cấu hình web 38

CHƯƠNG 4 40

4.1 Đánh giá quá trình thực hiện 40

4.1.1 đánh giá phần cứng phần mềm của hệ thống 40

4.1.2 Ưu nhược điểm 40

4.2 Hướng phát triển đề tài 41

Hình 1.5 Quy trình xuất kho

Hình 2.1: sơ đồ chân ESP-12F

Hình 2.12 giao diện của Ampps

Hình 2.13 giao diện trang quản trị của Ampss

Hình 2.14 tạo tên miền ảo

Hình 3.1 schematic của mạch

Hình 3.2 Layout của mạch

Hình 3.3 Mạch 3D

Hình 3.4 Mục Quản lý Chung của web server

Hình 3.5 Mục quản lý chung của web server

Hình 3.6 Nhập kho

Hình 3.7 Xuất kho

Hình 3.8 Mục loại thùng

Hình 3.9 Quản lý kho

Hình 3.10 Mục thiết bị trong web server

Hình 3.11 Mục thiết bị trong web server

Bảng 2.4 mô tả chức năng chân của RC522

Bảng 2.5 bộ lệnh của RC522

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI MỞ ĐẦU

Việc quản lý kho xưởng trong các doanh nghiệp là một khâu thiết yếu và quan trong

để góp phần tạo nên một mô hình kinh doanh tốt Chính vì vậy cần có một hệ thống quản

lý kho, xưởng thông minh và làm việc hiệu quả nhất

Với việc phát triển nhanh chóng của công nghệ thì những hệ thống quản lý kho,xưởng xuất hiện ngày càng nhiều, trong đó ứng dụng công nghệ IOT vào quản lý khoxưởng được xem là giải pháp tối ưu nhất bởi tính khả thi và vận hành tốt đáp ứng nhiềuyêu cầu của doanh nghiệp

Qua quá trinh tìm hiểu và nghiên cứu em đã quyết đinh chọn đề tài “HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ XƯỞNG TRÊN NỀN TẢN IOT” để làm đề tài báo cáo tốt nghiệp.

Trong quá trình làm đề tài không thể tránh khỏi thiếu xót và hạn chế Em rất mongnhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quátrình em thực hiện đề tài tốt nghiệp này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG1.1 Đặt vấn đề

Quản lý kho và quản lý tài sản đã trở thành những yêu cầu bắt buộc thực hiệnthường xuyên tại các công ty, tổ chức và doanh nghiệp Đặc biệt, với những doanh nghiệp

có quy mô tài sản nhiều, lượng luân chuyển thường xuyên lớn và cho nhiều mục đích sửdụng khác nhau, nhiều cách phân loại, chủng loại đa dạng với các chế độ sử dụng và quản

lý của từng loại tải sản khác nhau, những tài sản có giá trị lớn thì nhu cầu phải quản lýtốt tồn kho, quản lý tài sản công cụ chuẩn mực chính xác, kịp thời và thường xuyên trởnên rất cần thiết

Vấn đề quản lý kho là một trong nhiều băn khoăn lớn nhất của các nhà quản lý như:

số lượng hàng tồn kho, số liệu thiếu chính xác, quản lý thủ công, cập nhật không kịpthời… Tất cả các yếu tố này đã đẩy giá thành sản phầm cao hơn và ảnh hưởng đến chiếnlược, kế hoạch của công ty

Làm sao để nắm bắt được thông tin của sản phẩm, số liệu trong kho chính xác nhấtvới thời gian thực nhanh nhất và với chi phí hợp lý nhất?

Giải pháp quản lý Kho ứng dụng IOT-công nghệ RFID sẽ giúp các nhà quản lýthoát khỏi những bất cập trên

sự thiếu hụt nguồn cung hoặc dư thừa sản phẩm Đòi hỏi rằng tất cả các sản phẩm phải dichuyển trên một hệ thống tự động, truyền thông tin về các hệ thống lưu trữ và phản hồi tựđộng được phối hợp bởi các thiết bị di động thông minh đang chạy phần mềm tươngthích.

Hiện nay vấn đề quản lý kho là một trong nhiều băn khoăn lớn nhất của các nhàquản lý như: số lượng hàng tồn kho, số liệu thiếu chính xác, quản lý thủ công, cập nhậtkhông kịp thời… Tất cả các yếu tố này đã đẩy giá thành sản phầm cao hơn và ảnh hưởngđến chiến lược, kế hoạch của công ty

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Việc quản lý kho hàng bằng thủ công là việc làm hết sức tốt kém và hiệu quả đemlại không cao Chính vì vậy việc ứng dụng IOT vào quản lý kho là việc làm tối ưu giúpgiải quyết nhiều bài toán cho việc quản lý

Chính vì những lý do trên nên em đã tìm hiểu và nghiên cứu để tạo ra một nhàxưởng thông minh được quản lý bằng IOT (ứng dụng RFID)

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Đồ án được thực hiện và thiết kế dựa trên các kiến thức đã học được trong nhàtrường để tạo nên một hệ thống quản lý kho thông minh nhằm giải quyết được các vấn đềtrong khâu quản lý hàng hóa kho

Tạo ra được giao diện webserver để giao tiếp được với các thiết bị trong hệ thốngkho xưởng

Tiếp tục phát triển để ứng dụng tốt vào thực tế

1.4 Giới hạn đề tài nghiên cứu

Để thực thi một hệ thống hoàn chỉnh và có khả năng hoạt động tốt thì rất tốt kém vàcần thời gian

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Hình 1.2 đầu đọc UHF RFID

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Hình 1.3 vận chuyển hàng hóa vào kho sau khi qua cổng đọc thẻ RFID

Do với thời gian và lượng kiến thức có hạn nên em sẽ thực hiện nghiên cứu và thựcthi hệ thống dưới hình thức mô hình và sẽ cố gắng hoàn thiện tốt nhất đáp ứng đủ nhữngtiêu chí đặt ra cho hệ thống

Qua những lý do trên thì em sẽ tiến hành nghiên cứu và đạt được các mục tiêu sau:

 Tạo ra một database hoạt động trên một localhost ảo trên máy tính

 Thực thi mạch đọc RFID

 Tiến hành kiểm thực hiện những tác vụ với hệ thống

Bước 4: Đưa sản phẩm vào vị trí và xuất phiếu nhập.

Quy trình xuất kho

Hình 1.5 Quy trình xuất kho

Bước 1: Tìm kiếm sản phẩm sản phẩm trong kho

Bước 2: Đưa hàng qua cổng kiểm soát (cùng lúc có thể đưa nhiều sản phẩm qua cửa kiểm soát)

Bước 3: Xác nhận sản phẩm xuất kho – in phiếu xuất

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Hệ thống phần cứng

2.1.1 ESP-12F Wifi Module

Chip ESP8266 được phát triển bởi Espressif để cung cấp giải pháp giao tiếp Wificho các thiết bị IoT Điểm đặc biệt của dòng ESP8266 là nó được tích hợp các mạch RFnhư balun, antenna switches, TX power amplifier và RX filter ngay bên trong chip vớikích thước rất nhỏ chỉ 5x5mm nên các board sử dụng ESP8266 không cần kích thướcboard lớn cũng như không cần nhiều linh kiện xung quanh Ngoài ra, giá thành củaESP8266 cũng rất thấp đủ để hấp dẫn các nhà phát triển sản phẩm IoT

Trong các dòng của ESP8266 thì ESP12F là một trong những dòng hoàn hảo nhất vì

nó cho phép ta sử dụng tất cả các chân so với những dòng trước đó Ta có thể lập trìnhModule này ở chế độ hoạt động độc lập với arduino IDE hay LUA như NodeMCU

Giao diện tương ứng:

 SDIO 2.0, SPI, UART

 Gói 32 chân QFN

 Bộ chuyển mạch RF tích hợp, balun, 24dBm PA, DCXO và PMU

 Bộ vi xử lý RISC tích hợp, bộ nhớ trên chip và các giao diện bộ nhớ bên ngoài

 Bộ vi xử lý MAC / bộ đệm nền tảng tích hợp

 Quản lý chất lượng dịch vụ

 Giao diện I2S cho các ứng dụng âm thanh độ trung thực cao

 Bộ điều chỉnh tuyến tính thấp trên chip cho tất cả các nguồn cung cấp bên trong

 Kiến trúc thế hệ đồng hồ giả tạo không đồng hồ

 Công nghệ WEP, TKIP, AES và WAPI tích hợp

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 PLL tích hợp, bộ điều chỉnh, DCXO và các đơn vị quản lý năng lượng + Công suất

ra 19.5dBm ở chế độ 802.11b

 Giảm điện áp rò rỉ <10uA

 CPU 32-bit tích hợp thấp có thể được sử dụng làm bộ xử lý ứng dụng

 SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART

 STBC, 1 × 1 MIMO, 2 × 1 MIMO

 Kết hợp A-MPDU & A-MSDU và khoảng bảo vệ 0,4ms

 Wake up và truyền các gói dữ liệu trong <2ms

 Tiêu thụ điện năng ở chế độ chờ <1.0mW (DTIM3)

Sơ đồ chân

Hình 2.1: sơ đồ chân ESP-12F

1 RST Reset pin, active low

2 ADC AD conversion, Input voltage range 0~1V, the value range

is 0~1024

3 EN Chip Enabled Pin, Active High

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

4 IO16 Connect with RST pin to wake up Deep Sleep

8 VCC Module power supply pin, Voltage 3.0V ~ 3.6V

10 IO15 GPIO15; MTDO; HSPICS; UART0_RTS

Bảng 2.2 bảng mô tả chế độ hoạt động của ESP-12F

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Thạch anh của chip thường có giá trị vào khoản 40 MHz,26MHz và 24MHz Hai

tụ C và C2 được nối vào thạch anh nhằm hỗ trợ dao động của thạch anh nên chọn tụcho phù hợp với từng loại thạch anh, Thông thường, các giá trị điện dung của C1 và

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

C2 nằm trong 10pF nếu tần số dao động tinh thể là 26MHz, trong khi các giá trị củaC1 và C2 là 10pF <C1, C2 <22pF nếu tần số dao động tinh thể là 40MHz

2.1.2 Modul RFID RC522

IC RC522

Tính năng:

• Hỗ trợ ISO / IEC 14443 A / MIFARE và NTAG

• Khoảng cách vận hành điển hình ở chế độ Đọc / Ghi tối đa 50 mm tùy thuộc vàokích thước và điều chỉnh ăng-ten

• Hỗ trợ mã hóa MF1xxS20, MF1xxS70 và MF1xxS50 ở chế độ Đọc / Ghi

• Hỗ trợ chuẩn ISO / IEC 14443 Truyền thông tốc độ truyền cao hơn tới 848 kBd

• Hỗ trợ MFIN / MFOUT

• Cung cấp nguồn điện bổ xung cho thẻ smart IC được kết nối qua MFIN / MFOUT

• Hổ trợ giao diện máy chủ

• SPI lên đến 10 Mbit / s

• Giao diện I2C-bus lên tới 400 kBd ở chế độ Nhanh, lên tới 3400 kBd ở chế độ tốc

• Tự kiểm tra nội bộ

Mô tả chức năng chân

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

11 TX1 O transmitter 1 điều chế đầu ra năng lượng 13,56

14 TVSS G Phát đầu ra giai đoạn 2 nối đất

15 AVDD P Chân cấp nguồn cho tín hiệu analog

21 OSCIN I Đầu vào bộ dao động khuếch đại đảo và cũng

là dầu vào cho nguồn xung clk ngoại

24

SDA I/O Dữ liệu đầu vào ra I2C

ADR_5 I/O Đầu vào địa chỉ I2C-bus 5

ADR_4 I Đầu vào địa chỉ I2C-bus 4

ADR_3 I Đầu vào địa chỉ I2C-bus 3

ADR_2 I Đầu vào địa chỉ I2C-bus 2

29

ADR_1 I Đầu vào địa chỉ I2C-bus 1SCK I Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

DTRQ O Yêu cầu UART gửi đầu ra tới vi điều khiển

30

ADR_0 I Đầu vào địa chỉ I2C-bus 0MOSI I/O SPI master out, slave in

MX O Đầu ra UART đến vi điều khiển

SCL I/O Đường truyền xung clock đồng bộMISO I/O SPI master in, slave out

Tổng quan về lệnh của RC522

việc thực thi lệnh hiện tại

đệm

10 byte

hoặc tự kiểm tra

đệm FIFO

FIFO tới ăng-ten và tựđộng kích hoạt bộ thu sau

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

khi truyền

thực hiện xác thực tiêuchuẩn MIFARE dưới hìnhthức là một reader

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Thiết bị kết nối vào mạng WIFI được gọi là station (trạm) Việc kết nối vào mạngWifi được hỗ trợ bởi một access point (AP), một AP có chức năng như một hub nhưngdùng cho nhiều station Một access point thông thường được kết nối vào một mạng dây đểphát WIFI (tức là chuyển từ mạng dây sang WIFI) Do đó access point luôn được tích hợpvào router Mỗi access point được nhận biết bằng một SSID (Service Set IDentifier),

SSID cũng là tên của mạng hiển thị khi ta kết nối vào WIFI Ở đây ESP-12F sẽ được coi

là một station để kết nối vào mạng wiffi

Thiết lập ESP-12F

Hình 2.4 code thiết lập ESP-12F

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

ssid: tên WiFi của điểm truy cập mà chúng ta muốn kết nối đến, có thể có tối đa lên đến 32 ký tự

password: mật khẩu của điểm truy cập, có độ dài từ 8 đến 64 ký tự

local_ip: IP tĩnh bạn muốn gán cho module

2.1.3 Màn hình hiển thị OLLED

Hình 2.5 Màn hình OLED 0.96 inch.

OLED (viết tắt bới Organic Light Emitting Diode: Diode phát sáng hữu cơ) đang trởthành đối thủ cạnh tranh cũng như ứng cử viên sáng giá thay thế màn hình LCD

Màn hình OLED gồm những lớp như tấm nền, anode, lớp hữu cơ, cathode Và phát

ra ánh sáng theo cách tương tự như đèn Led Quá trình trên được gọi là phát lân quangđiện tử

Hình 2.6 Nguyên tắc hoạt động của LED và OLED.

Màn hình OLED 0.96 inch giao tiếp I2C cho khả năng hiện thị đẹp, sang trọng, rõnét vào ban ngảy và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

hình sử dụng giao tiếp I2C cho chất lượng đường truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉvới hai chây GPIO

Những ưu điểm có thể kể đến trên màn hình OLED là những lớp hữu cơ nhựa mỏng,nhẹ mềm dẻo hơn những lớp tinh thể trên LED hay LCD nhờ vậy mà có thể ứng dụngOLED để chế tạo màn hình gập cuộn được Độ sáng của OLED cũng tốt hơn LED vàkhông cần đèn nên như trên LCD nên sử dụng pin ít hơn Góc nhìn cũng cải thiện hơnnhững công nghệ tiền nhiệm, khoảng 170o.

Nhược điểm là có thể kể tới là tuổi thọ màn này khá thấp, giá thành sản xuất cao vàrất dễ hỏng khi gặp nước Nên dể hiểu màn này chưa được ứng dụng nhiều

Khối nguồn

Web serverKhối hiển

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Web server sẽ cập nhật dữ liệu vào database của hệ thống Người dùng có kiểm soát hệthống một cách dễ dàng đồng thời có thể truy xuất dữ liệu từ database (xuất đơn hàng,kiểm lượng tồn kho…)

2.3 Xây dựng website quản lý cho hệ thống

2.3.1 Ngôn ngữ PHP

PHP – là từ viết tắt của "Hypertext Preprocessor", là một ngôn ngữ lập trình được

sử dụng ở phía server để tạo ra mã html trên client Nó rất thích hợp với web và có thể dễdàng nhúng vào trang HTML Do được tối ưu hóa cho các ứng dụng web, tốc độ nhanh,nhỏ gọn, cú pháp giống C và Java, dễ học và thời gian xây dựng sản phẩm tương đối ngắnhơn so với các ngôn ngữ khác nên PHP đã nhanh chóng trở thành một ngôn ngữ lậptrình web phổ biến nhất thế giới.PHP thường được đi kèm với MySQL, Apache, và hệđiều hành Linux (LAMP) do nó chạy trên môi trường Webserver và được lưu trữ dữ liệuthông qua hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Apache là một phần mềm Webserver có nhiệm vụ tiếp nhận các yêu cầu từ trìnhduyệt người dùng và chuyển giao cho PHP để xử lý và gửi trả lại kết quả cho trình duyệt

MySQL đóng vai trò là nơi lưu trữ và truy vấn dữ liệu tương tự như các hệ quản trị

cơ sở dữ liệu khác (Postgress, Oracle, SQL server )

Linux là hệ điều hành mã nguồn mở được sử dụng rất rộng rãi cho các Webserver,các phiên bản được sử dụng nhiều nhất là RedHat Enterprise Linux, Ubuntu

Đoạn mã sau minh họa giúp cách viết PHP lồng vào các trang HTML dễ dàng nhưthế nào:

Thẻ <?php và thẻ ?> sẽ đánh đấu sự bắt đầu và sự kết thúc của phần mã PHP qua đómáy chủ biết để xử lý và dịch mã cho đúng Đây là một điểm khá tiện lợi của PHP giúp

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

cho việc viết mã PHP trở nên khá trực quan và dễ dàng trong việc xây dựng phần giaodiện ứng dụng HTTP

Ngôn ngữ, các thư viện, tài liệu gốc của PHP được xây dựng bởi cộng đồng và có sựđóng góp rất lớn của Zend Inc., công ty do các nhà phát triển cốt lõi của PHP lập nênnhằm tạo ra một môi trường chuyên nghiệp để đưa PHP phát triển ở quy mô doanhnghiệp

Mô hình cách thức hoạt động:

Hình 2.8 cách thức hoạt động của ngôn ngữ PHP

2.3.2 Phần mềm viết PHP Zend Studio

Zend Studio là gì:

Zend studio là công cụ hỗ trợ tốt nhất cho các lập trình viên hiện nay vì nó có nhiều tính năng hữu hiệu giúp bạn lập trình php dễ dàng nhất