Đồ án thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường và điều khiển thiết bị qua internet

Đồ án thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường và điều khiển thiết bị qua internet , Đồ án thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường và điều khiển thiết bị qua internet ,Đồ án thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường và điều khiển thiết bị qua internet ,Đồ án thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường và điều khiển thiết bị qua internet ,Đồ án thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường và điều khiển thiết bị qua internet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thiết bị qua mạng Internet Hà Nội, 5/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thiết bị qua Internet Hà Nội, 05/2018 Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: Tên đồ án: Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thi ết b ị qua Internet ………………………………………………………………………………… Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng k ết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp 5 5 5 5 trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) gi ữa kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đ ề, đ ược đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có m đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt gi ải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các gi ải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải tr lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia qu ốc t ế khác chuyên ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Ngày: / /201 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Tên đồ án: Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thi ết b ị qua Internet ………………………………………………………………………………… Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng k ết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu phương pháp 5 5 5 5 trích dẫn quy định Kỹ viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) gi ữa kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đ ề, đ ược đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có m đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt gi ải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các gi ải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải tr lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia qu ốc t ế khác chuyên ngành TI contest 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Ngày: / /201 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ thơng tin phát triển với tốc độ nhanh chóng trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn giới Việt Nam Việc tin học hoá ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ, đời sống, xã hội thực tế mang lại nhiều tiện ích cho người dùng Cùng với phát triển xã hội số lượng trang thiết bị điện, điện tử không ngừng gia tăng Tuy nhiên, khác kiến trúc, việc điều khiển thiết bị bất cập Việc điều khiển thiết bị cách thủ công với khoảng địa lý lớn chắn điều Với lý đó, em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thiết bị qua Internet ” để giải vấn đề Em xin chân thành cảm ơn TS ln tận tình bảo tạo điều kiện khơng sở vật chất mà tinh thần, ln động viên khích lệ mặt tinh thần cho em hoàn thành đề tài Cuối cùng, tất lòng biết ơn kính trọng gửi đến bố mẹ gia đình, người có cơng sinh thành, ni dưỡng để em có đẩy đủ hành trang thực ước mơ đời Mặc dù cố gắng nỗ lực đồ án em khó tránh khỏi những thiếu sót hạn chế Vì vậy, em mong nhận giúp đỡ thầy cô để đề tài tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án đưa giải pháp cụ thể việc truyền liệu cảm bi ến lên web server điều khiển bật tắt thiết bị theo thời gian thực cách ứng dụng công nghệ khoa học sẵn có giúp người giám sát thông số môi trường nơi sử dụng Internet Đồ án trình bày cụ thể mơ hình cách thức hoạt động thi ết bị truy ền d ữ li ệu c ảm biến Thiết bị sử dụng cảm biến nhiệt độ cảm bi ến độ ẩm đất từ đưa thông số nhiệt độ độ ẩm khu vườn giám sát Ngoài li ệu v ề cảm biến truyền lên Web server thông qua Internet giám sát Web server người dùng ABTRACT The Thesis offers a specific solution for transmitting sensor data to a web server and controling device in real time by applying the available scientific technology to help people monitor the environmental parameters in places where wifi is available The Thesis also details the model and operation of the sensor data transmission device The device uses soil humidity sensor, and the temperature sensor measures the parameter of the garden Sensor data will also be transferred to the Web server through Internet and monitored at the Web server itself by the user MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu .2 1.2.1 Mơ hình 1.2.2 Giới thiệu công nghệ Wifi .3 1.2.3 Giới thiệu ESP8266 1.2.3.1 ESP8266 1.2.3.2 Module board mạch phát triển .4 1.2.3.3 ESP8266 Wifi 1.2.3.4 Phần mềm phát triển 1.2.4 Giao thức HTTP 1.2.4.1 HTTP 1.2.4.2 URL 1.2.4.3 HTTP Header & Status Code 1.2.5 Web Server 11 1.2.5.1 Web Server .11 1.2.5.2 HTML - Javascript – CSS .12 1.2.5.3 Ngôn ngữ PHP 13 1.2.6 Phần mềm phát triển Web Server 14 1.2.6.1 Dreamweaver 14 1.2.6.2 Xampp 15 1.2.7 Phần mềm thiết kế mạch .16 1.2.8 Giới thiệu cảm biến .18 1.2.8.1 Phân loại cảm biến theo nguyên lý hoạt động 19 1.2.8.2 Phân loại dựa nguồn lượng dùng cho phép biến đổi lấy từ đâu 20 1.2.8.3 Vai trò cảm biến .21 1.3 Kết luận chương 21 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22 2.1 Đặt vấn đề 22 2.2 Yêu cầu thiết kế 22 2.3 Sơ đồ khối 22 2.4 Phân tích chức thơng số khối thiết bị .23 2.4.1 Khối nguồn 23 2.4.2 Khối cảm biến 23 2.4.2.1 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 24 2.4.2.2 Cảm biến độ ẩm đất 25 2.4.3 Khối vi điều khiển 26 2.4.3.1 Module wifi ESP8266 ESP-12E .26 2.4.3.2 Nguồn cho vi điều khiển 28  Chỉ có khách phép gửi request tới server có server m ới có quyền trả lời request khách  Khi yêu cầu file thông qua HTTP, khách phải cung cấp url file  Wed server phải trả lời yêu cầu HTTP, với thông báo l ỗi Trên web server, máy chủ HTTP có trách nhiệm xử lý trả lời yêu cầu đến  Khi nhận yêu cầu, máy chủ HTTP ki ểm tra xem URL yêu c ầu có khớp với tệp có hay khơng  Nếu vậy, máy chủ web gửi nội dung tệp tin trình duyệt Nếu khơng, máy chủ ứng dụng tạo tệp cần thiết  Nếu xử lý được, máy chủ web trả lại thông báo lỗi cho trình duyệt, thơng thường "404 Not Found" 2.5.1 Giao diện cách thức hoạt động Giao diện Web Server viết ngôn ngữ HTML- JAVASCRIPTCSS Để kết nối với thiết bị phần cứng, em sử dụng ngơn ngữ PHP - ngơn ngữ lập trình kịch chạy phía server Để lấy thơng tin (request) trạng thái thiết bị gửi yêu cầu GET đến webserver sau phân tích Json trả để hiển thị lên Web Nhược điểm cách sau yêu cầu trang web bị tải lại( reload) dẫn đến phải load lại toàn tài nguyên trang( image, css, javascript…) Để tránh tình trạng em sử dung Ajax có nhược điểm gửi yêu cầu liên tục đến server gây hiệu Nhưng HTML hỗ trợ websocket hoàn toàn khắc phục nhược điểm Nó giúp tạo kết nối trì, thơng báo kiện có thay đổi Hầu hết trình duyệt web hỗ trợ 43 Hình 18: Giao diện Web server Người dùng sử dụng thiệt bị cầm tay máy tính cá nhân có hỗ trợ trình duyệt Web truy cập vào trang giamsat.tk Ở giao diện web, người dùng gửi yêu cầu bật tắt thiết bị cách ấn vào nút on/off giao diện điều khiển Ngồi ra, người dùng xem số mà cảm biến đo thời điểm Đánh giá ổn định, thay đổi qua phần biểu đồ 2.5.2 Chức Từ giao diện thấy Web server điểu khiển giám sát giúp cho người dùng dễ dàng thực cơng việc Hỗ trợ chức sát với thực tế như: theo dõi tình trạng thông số môi trường theo thời gian thực, điều khiển bật tắt thiết bị 44 2.8 Thuật toán sử dụng  Thuật toán truyền liệu cảm biến nhiệt độ Hình 19: Thuật tốn truyền liệu cảm biến nhiệt độ 45  Thuật toán truyền liệu cảm biến độ ẩm đất: Hình 20: Thuật tốn truyền liệu cảm biến độ ẩm đất 46  Thuật tốn bật tắt thiết bị: Hình 21: Sơ đồ thuật toán bật tắt thiết bị 2.2 Kết luận chương Chương đưa phần thiết kế chi tiết khối dựa yêu cầu khối, cách thức khối liên kết với gửi liệu server thông qua module wifi 47 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thực tế 3.1.1 Thiết bị Hình 1: Thiết bị hoàn chỉnh Các thành phần :       nguồn đầu vào VDC khối bàn phím cảm biến nhiệt độ mạch nạp PL 2303 LCD16x2 cảm biến độ ẩm đất sử dụng để thử nghiệm khối điều khiển thiết bị điện 48 Hình 2: Mặt sau thiết bị 49 Hình 3: Tìm kiếm mạng Wifi 50 Hình 4: Kết nối Wifi 51 Hình 5: Bật rơ le 3.2 Kết thừ nghiệm Kết thử nghiệm truyền lên server giamsat.tk gi ới thi ệu vài lần truyền sau : 52 HÌnh 6: Kết lần thử nghiệm HÌnh 7: Kết lần thử nghiệm 53 Hình 8: Bật đèn (rơ le 1) Hình 9: Bật rơ le Hình 10: Tắt rơ le 54 3.3 Thảo luận 3.3.1 Các hạn chế Sản phẩm hoàn thành nhiều hạn chế Ví dụ như:  Thiết bị có chân analog để kết nối với cảm biến tương tự  Thiết bị bị giới hạn số chân kết nối với cảm biến số lí để kết nối với khối nút bấm, khối rơ le  Thiết bị có tuổi thọ thấp sử dụng rơ le, cho xấp xỉ 10000 lần bật tắt 3.3.2 Hướng phát triển  Khi dùng Rơ le cách ly tải với mạch điều khiển bạn Nhưng hạn chế giới hạn số lần đóng ngắt Ta nên thay cách sử dụng Triac sử dụng thêm IC để giải vấn đề cách ly mà đảm bảo điều khiển thiết bị  Tăng số cảm biến thu thập cách sử dụng vi điều khiển khác kết nối với ESP 12E  Thiết lập tài khoản người dùng Server để tăng tính bảo mật  Lưu trữ liệu cảm biến thu thập theo ngày, xuất file excel để tiện giám sát, truy cập KẾT LUẬN Kết đạt đề tài: Thiết kế xây dựng thành công “Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thiết bị qua Internet ” Hệ thống tích hợp phần 55 cứng phần mềm mô cho phép chạy máy tính cá nhân hay thiết bị cầm tay có trình duyệt web Sản phẩm thiết kế có kết ban đầu Trong thời gian tới, em tiến hành giải vấn đề vướng mắc nêu Việc thiết kế cải tiến phần mềm thực tế hội tốt cho cá nhân em, củng cố kiến thức cá nhân học kỹ thiết kế trình bày báo cáo, đọc hiểu tài liệu tiếng Anh Trong thời gian thực đồ án, em xin gửi lời cám ơn chân thành tới TS thầy nhiệt tình giúp đỡ dẫn cho em hoàn thành đồ án Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Ban lãnh đạo Viện Điện Tử - Viễn Thông tạo điều kiện tốt cho em tham hoàn thành đồ án Em xin chân thành cám ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “WIFI”[Online] Available: https://vi.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi, Truy cập cuối ngày 31/05/2018 [2] IOT Maker Vietnam ,Internet of thing cho người bắt đầu 56 [3] http://hoclaptrinhweb.org/lap-trinh/hoc-php/227-bai-1-gioi-thieu-ve-ngon-ngulap-trinh-php-va-huong-dan-cai-dat.html, Truy cập cuối ngày 31/5/2018 [4] Đ Đ Thịnh, Bài giảng kỹ thuật cảm biến [5] “AMS1117-datasheet”, Advanced Monolithic Systems, 2013, pp 4–9 Available: http://www.ams-semitech.com/ [6] “ESP8266- datasheet”, Espressif Inc, 2018, pp 10-20 57 ...TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thiết bị qua Internet Hà Nội, 05/2018 Đánh... ghi rõ họ tên) Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Tên đồ án: Thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thi ết b ị qua Internet …………………………………………………………………………………... nghệ thơng tin truyền thông vào phát triển nông nghiệp để mang lại hiệu đáng kể Qua đó, đồ án em thiết kế hệ thống giám sát thông số môi trường điều khiển thiết bị qua Internet 1.2 Giới thiệu 1.2.1