BÁO CÁO THỰC TẬP DOANH NGHIỆP đơn VỊ THỰC TẬP CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ HOÀNG BẢO QUÂN

Em đã có thêm nhiều kiến thức thực tế hơn trong quá trình thiết kế, sản xuất, phát triển thiết bị điện tử của các công ty hiện nay và biết thêm được nhiềuthiết bị tiết kiệm năng lượng, đ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC TẬP DOANH NGHIỆP

ĐƠN VỊ THỰC TẬP

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ HOÀNG BẢO QUÂN

Tp HCM, tháng 10 năm 2021

Bộ phận kỹ thuật Công ty TNHH Công nghệ Hoàng Bảo Quân.

3 Tinh thần trách nhiệm với công việc và ý thức chấp hành kỷ luật :

Sinh viên thực hiện tốt nội quy của công ty, có tinh thần trách nhiệm với công việcđược giao

Sinh viên đã áp dụng tốt kiến thức đã được học, có kỹ năng tìm kiếm thông tin tốt

Cố gắng phát huy thêm kỹ năng mềm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

Đồng ý cho bảo vệ

Ngày 09 tháng 11 năm 2021.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

TS Nguyễn Hoàng Việt

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN :

Ngày tháng năm

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

A LỜI NÓI ĐẦU 6

B NỘI DUNG 7

Chương 1 : Giới thiệu chức năng, nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức của đơn vị tiếp nhận 7

1.1 Lịch sử phát triển của công ty: 7

1.2 Giải pháp về công nghệ của HBQ Technology 8

1.3 Các sản phẩm của HBQ Technology 9

Chương 2: Nội dung thực tập 11

2.1 Các công việc phân chia thực tập trong công ty 11

2.2 Nội dung thực tập được giao 11

Chương 3: Mạng Zigbee mesh network 12

3.1 Khái niệm mạng WPAN 12

3.2 Phân loại chuẩn mạng WPAN 12

3.3 Khái quát về ZigBee Mesh Network/ IEEE 802.15.4 12

3.4 Phạm vi truyền và tốc độ truyền dữ liệu 22

3.5 Vấn đề về tuổi thọ của pin Zigbee 22

3.6 An ninh và mã hóa 23

3.7 Ứng dụng Zigbee 23

3.8 Ưu điểm và nhược điểm của mạng Zigbee Mesh Network 24

3.9 Tìm hiểu về Digi Zigbee Mesh Kit Digi XBee ZigBee Mesh Kit 25

3.10 Các thiết bị dùng được Zigbee 26

Chương 4 Nghiên cứu cơ chế tiết kiệm năng lượng của mạng Zigbee 28

4.1 Mạng Zigbee tiết kiệm năng lượng 28

4.2 Cơ chế tiết kiệm năng lượng của mạng Zigbee 28

Chương 5: Kết quả đạt được 30

5.1 Kết quả đạt được 30

5.2 Ưu điểm 30

5.3 Nhược điểm 30

C KẾT LUẬN 31

Tài liệu tham khảo 32

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Aodv Ad-hoc On-demand Distance Vector

ACK Acknowledgement Code

MAC Media acess controller

API Application Programming Interface

APS Application Support Sublayer

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Giải pháp công nghệ 6

Hình 1.2 Giải pháp công nghệ 7

YHình 3.1 Mô hình mạng lưới 11

Hình 3.2 Mô hình mạng “Zigbee Mesh Network” so với mạng “Wifi” 11

Hình 3.3 Mô hình xếp chồng Zigbee 13

Hình 3.4 Sơ đồ mạng Zigbee 13

Hình 3.5 Mô hình mạng Unicast 16

Hình 3.6 Chế độ transparent mode 17

Hình 3.7 Địa chỉ MAC 18

Hình 3.8 Chế độ API 18

Hình 3.9 Cấu trúc khung API 19

Hình 3.10 Cách tính checksum của khung API 19

Hình 3.11 Băng tần hệ thống của Zigbee 20

Hình 3.12 Mô hình bảo mật lớp mạng Zigbee 21

Hình 3.13 Minh họa ứng dụng Zigbee 22

Hình 3.14 Một số thiết bị của các hãng dùng được mạng Zigbee 23

Hình 3.15 Ecoplus của Amazone 24

DANH MỤC BẢNG BIỂU

YBảng 3.1 Băng tần và tốc độ dữ liệu 13

Bảng 3.2 Kênh truyền và tần số 13

Bảng 3.3 Ví dụ về định địa chỉ mạng cho thiết bị Zigbee 16

YBảng 4.1 Các thông số sau điều khiển chu kì nghỉ 26

A LỜI NÓI ĐẦU

Đối với mỗi sinh viên kĩ thuật lý thuyết chưa bao giờ là đủ, mà chỉ có khi được làmthực tế thì số kiến thức đó mới được áp dụng và thõa mãn được niềm đam mê công nghê

Do một số lý do khách quan nên trong quá trình học mỗi chúng em chưa cọ sát được hếtcác thiết bị hiện đại hiện nay Cuộc sống ngày càng phát triển kéo theo đó là như cầu sửdụng các thiết bị tự động, kết nối không dây, thiết bị thông minh cũng tăng theo Để đápứng nhu cầu này thì các công nghệ truyền không dây đã được ra đời để hỗ trợ vấn đề này.Cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của anh Nguyễn Thế Hoàng – Giám Đốc Kỹ thuật,Thầy Nguyễn Hoàng Việt và các anh chị ở phòng kỹ thuật của Công ty TNHH Côngnghệ Hoàng Bảo Quân Em đã có thêm nhiều kiến thức thực tế hơn trong quá trình thiết

kế, sản xuất, phát triển thiết bị điện tử của các công ty hiện nay và biết thêm được nhiềuthiết bị tiết kiệm năng lượng, đó cũng là nội dụng thực tập mà em đang tìm hiểu :

Chương 1 : Tổng quan về Công ty thực tập – Công ty TNHH Công nghệ Hoàng Bảo Quân

Chương 2 : Nội dung thực tập :

Tìm hiểu về chuẩn truyền thông không dây Zigbee

Tìm hiểu về cơ chế tiết kiệm năng lượng của mạng Zigbee

Chương 3: Kết quả thực tập

B NỘI DUNG Chương 1 : Giới thiệu chức năng, nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức của đơn

vị tiếp nhận

Công ty TNHH Công nghệ Hoàng Bảo Quân (HBQ Technology) là một trongnhững Công ty nghiên cứu - sản xuất các thiết bị giám sát và điều khiển thông minh hàngđầu cả nước trong tất cả lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và dân dụng Ngoài ra, HBQTechnology còn là doanh nghiệp đón đầu xu hướng phát triển của thế giới về giải pháptiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường với việc tái tạo năng lượng có sẵn trong tự nhiên

đó là điện mặt trời

1.1 Lịch sử phát triển của công ty:

2009: Phòng thí nghiệm Hlab ra đời

2011: Thương mại hóa các sản phẩm trên thị trường

2013: Công ty Công nghệ Hoàng Bảo Quân thành lập

2014: Triển khai dự án quy mô công nghệ đầu tiên

Từ 2014 đến nay công ty đã hoàn thiện các sản phẩm về IoT và đang nghiên cứu,phát triển năng lượng mặt trời Hiện nay công ty đã bán ra được khoảng 500 thiết bị

Cơ cấu tổ chức:

Ban giám đốc: 2 người chuyên

ngành kỹ thuật và tài chính Tốt nghiệp

Thạc sĩ trường ĐH Bách Khoa, và Đại

Học Ngoại Thương

Ban cố vấn : 3 Tiến sĩ chuyên

ngành Điện Tử và Viễn Thông học tại

Singapore, Hàn Quốc và Trung Quốc

Bộ phận nghiên cứu/sản xuất

gồm:

Kỹ sư thiết kế hê thống

Kỹ sư Firmware/ Hardware

1.2 Giải pháp về công nghệ của HBQ Technology

An ninh chống trộm

Điện năng lượng mặt trời

Quản lí, điều khiển và kiểm soát điện năng cho thiết bị điện trong tòa nhà/kháchsạn

Quan trắc môi trường

Giải pháp IoT cho nhà máy, dây truyền sản xuất

Hệ thống nông nghiệp thông minh

Giải pháp điểu khiển và giám sát trạm bom nước từ xa

Giải pháp giám sát mạng lưới cấp nước

Bên cạnh đó, HBQ Technology còn kinh doanh các thiết bị thu thập dữ liệu DataLogger 3G/GPRS/Internet, bộ điều khiển nhà – tòa nhà, các loại cảm biến có dây vàkhông dây, pin công suất… tiêu biểu hơn là WEBLOGServer, giúp quản lý số liệu, thông

số các thiết bị dễ dàng hơn nhưng không kém phần chính xác

Hình 1 Giải pháp công nghệ

Hình 1 Giải pháp công nghệ

1.3 Các sản phẩm của HBQ Technology

IoT Software:

iOS/Android app: phần mềm giao diện quản lí và giám sát qua điện thoại trên

Hệ điều hành Android và iOS

SCADA Software: được cài đặt trên server hoặc PC

HBQ WEBLOG: được cài đặt trên local server hoặc CLOUD server.™

Main Controllers:

EC100: có 4 Digital In, 4 Relay Out, Ethenet Controller with Modbus RTU

Quản lí 4 Zones, hiển thị Web HTML 5 và app Android/iOS

EC1000: có 8 Digital In, 8 Relay Out, Ethenet Controller with Modbus RTU.

Quản lí 8 Zones, hiển thị Web HTML 5 và app Android/iOS

Chương 2: Nội dung thực tập

2.1 Các công việc phân chia thực tập trong công ty

2.1.1 Nhóm IOT:

Tìm hiểu về chuẩn truyền thông không dây Zigbee

Tìm hiểu về XCTU

Nguyên cứu nạp firmware, cấu hình chế độ mạng cho Zigbee

Test truyền nhận Data trên công cụ XCTU

Khảo sát và đánh giá khoảng cách truyền nhận tối đa, tốc độ truyền giữa 2 zigbeetrong thực tế

Thiết kế project nhỏ ứng dụng zigbee

2.1.2 Nhóm năng lượng mặt trời:

Tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời

Tìm hiểu về Pin mặt trời của hãng Canadian, Qcell, Aesolar

Tìm hiểu về inventer INVT, SolaX, ABB, SMA

Thiết kế và tính toán hệ thống điện mặt trời lắp mái

Tham gia khảo sát và lắp đặt một hệ thống thực

Đánh giá kết quả và viết báo cáo cuối cùng

2.1.3 Nhóm ứng dụng trên WEB:

Tìm hiểu về JAVA WEB, MySQL

Tìm hiểu về JSON, Jquery, Boostrap, Ajax, Restful API

Thiết kế và thực hiện ứng dụng WEB App sử dụng JAVA Cript

Đánh giá kết quả và viết báo cáo cuối cùng

2.1.4 Nhóm thiết kế phần cứng Hardware:

Tìm hiểu về Altium

Tìm hiểu về STM32L476

Tìm hiểu về GSM ublox SARA G450

Thiết kế phần cứng cho thiết bị SARA G450

Đánh giá và viết báo cáo cuối cùng

Mô tả công việc được giao và nội dung thực tập

2.2 Nội dung thực tập được giao

Tìm hiểu về chuẩn truyền thông không dây Zigbee

Tìm hiểu về cơ chế tiết kiệm năng lượng của mạng Zigbee

Chương 3: Mạng Zigbee mesh network

3.1 Khái niệm mạng WPAN

Mạng cá nhân không dây được sử dụng để phục vụ truyền thông tin trong nhữngkhoảng cách tương đối ngắn Không giống như mạng WLAN(mạng cục bộ không dây),mạng WPAN có thể liên lạc hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều về cơ sở hạ tầng Tính năngnày cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ tiền, nhỏ gọn mà vẫn đem lại hiệu suất caotrong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp.[ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

3.2 Phân loại chuẩn mạng WPAN

IEEE 802.15 có thể phân ra làm 3 loại mạng WPAN, chúng được phân biệt thong qua tốc độ truyền, mức độ tiêu hao năng lựơng và chất lượng dịch vụ (QoS: quality of service)

WPAN tốc độ cao (chuẩn IEEE 802.15.3) phù hợp với các ứng dụng đa phươngtiện yêu cầu chất lượng dịch vụ cao

WPAN tốc độ trung bình (chuẩn IEEE 802.15.1 / Bluetooth) được ứng dụng trongcác mạng điện thoại tế báo đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA và có QoS phù hợp chothông tin thoại

WPAN tốc độ thấp (IEEE 802.15.4 / LR-WPAN) dùng trong các sản phẩm côngnghiệp dùng có thời hạn, các ứng dụng y học chỉđòi hỏi mức tiêu hao năng lượng thấp,không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS Chính tốc độtruyền dữ liệu thấp cho phépLR-WPAN tiêu hao ít năng lượng Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee / IEEE802.15.4 chính là một ví dụ điển hình.[ CITATION Ngu13 \l 1033 ]

3.3 Khái quát về ZigBee Mesh Network/ IEEE 802.15.4

3.3.1 Khái niệm Zigbee:

Zigbee là mạng không dây dựa trên chuẩn ieee 802 15 4 Nó đại diện cho tầngmạng trên các tầng 802 15 4 để hỗ trợ các khả năng định tuyến mạng nâng cao Đặc tảzigbee được phát triển bởi một tập đoàn lớn các công ty tạo nên liên minh zigbee Liênminh được tạo ra từ hơn 300 thành viên, bao gồm bán dẫn, mô - đun, chồng, và các nhàphát triển phần mềm [ CITATION Dig17 \l 1033 ]

Qua mạng lưới và khả năng định tuyến, zigbee cho phép truyền dữ liệu quakhoảng cách dài bằng cách truyền dữ liệu qua mạng lưới các nút trung gian để đạt đượcnhiều nút khác nhau Khoảng cách truyền từ 10 đến 100 mét vuông) Zigbee hỗ trợ nhiều

mô hình mạng như điểm - điểm - điểm, các mạng đa điểm, mạng lưới và cho phép có đến65.000 nút trên mỗi mạng [ CITATION Dig17 \l 1033 ]

Zigbee được thiết kế để cung cấp các tính năng sau:

Độ tin cậy cao

Công suất tiêu thụ thấp

 Định tuyến: Với kỹ thuật này, thông điệp được lan truyền dọc theo một đường đibằng cách nhảy từ nút đến nút cho đến khi nó đến đích cuối cùng.

 Sự tạo mạng đặc biệt Đây là một quá trình tự động tạo ra toàn bộ mạng lưới cácnút trên đường truyền mạng, mà không có sự can thiệp của con người

 Tự sửa chữa Tự động tìm ra nếu một hoặc nhiều nút trên mạng bị thiếu và thiếtlập lại cấu hình mạng để sửa bất kỳ đường hỏng nào.[ CITATION Dig17 \l 1033 ]

Hình 3 Mô hình mạng lưới

Hình 3 Mô hình mạng “Zigbee Mesh Network” so với mạng “Wifi”

3.3.3 Các lớp xếp chồng trong mạng Zigbee

Zigbee được xây dựng trên tầng vật lý và điều khiển truy nhập trung bình đượcđịnh nghĩa trong chuẩn IEEE 802 15 4 Các lớp này xử lý các hoạt động mạng cấp thấpnhư định địa chỉ mạng và truyền tin nhắn.[ CITATION Dig17 \l 1033 ]

PHY

(MHZ)

Băng tần(MHZ)

Tốc độ chip(kchips/s)

Điềuchế

Tốc độbit (kb/s)

Tốc độ kítự(ksymbol/s)

Thiết bị Zigbee (ZOD)

Khung ứng dụng

Lớp con hỗ trợ ứng dụng (APS) Tầng ứng dụng (APL)

:Điều phối viên

: Router mạng

: Thiết bị cuối

3.3.4.1 Điều phối viên

Mạng Zigbee luôn có một thiết bị điều phối duy nhất Thiết bị này:

Bắt đầu mạng, chọn kênh và id pan

Phân phối địa chỉ, cho phép các bộ định tuyến và thiết bị kết thúc nối mạng Hỗtrợ dữ liệu định tuyến

Các gói dữ liệu đệm không dây cho các thiết bị kết thúc nghỉ

Quản lý các chức năng khác định nghĩa mạng, bảo mật, và giữ cho nó hoạt động

ổn định Thiết bị này luôn bật [ CITATION Dig17 \l 1033 ]

3.3.4.2 Bộ định tuyến

Bộ định tuyến là một nút Zigbee đầy đủ Thiết bị này:

Có thể tham gia các mạng hiện tại và gửi, nhận và tuyến thông tin Định tuyến liênquan đến hoạt động như một máy truyền tin cho liên lạc giữa các thiết bị khác quá xa đểtruyền tải thông tin của riêng họ

Liệu các gói dữ liệu không dây đệm cho các thiết bị kết thúc nghỉ Có thể cho phépcác bộ định tuyến và thiết bị kết thúc nối mạng

Luôn bật

Có thể có nhiều thiết bị bộ định tuyến trong mạng [ CITATION Dig17 \l 1033 ]

3.3.4.3 Thiết bị kết thúc

Thiết bị kết thúc về cơ bản là phiên bản giảm của bộ định tuyến Thiết bị này:

Có thể tham gia các mạng hiện tại và gửi và nhận thông tin, nhưng không thể hànhđộng như thiết bị truyền tin giữa bất kỳ thiết bị nào khác

Không thể cho phép các thiết bị khác tham gia mạng

Sử dụng phần cứng ít tốn kém hơn và có thể tự động giảm thời gian, tiết kiệmnăng lượng bằng cách tạm thời nhập một chế độ nghỉ

Luôn cần một bộ định tuyến hoặc điều phối viên là thiết bị phụ huynh của nó Cha

mẹ giúp kết thúc các thiết bị kết nối mạng, và lưu trữ thông điệp cho họ khi họ đang ngủ

3.3.5 Địa chỉ mạng Zigbee

3.3.5.1 Địa chỉ mạng 16 bit

Một địa chỉ mạng 16 bit được gán cho một nút khi nút nối một mạng Địa chỉ mạng

là duy nhất cho mỗi nút trong mạng Tuy nhiên, địa chỉ mạng không phải là tĩnh - nó cóthể thay đổi.[ CITATION Gar04 \l 1033 ]

3.3.5.2 Địa chỉ 64 bit

Mỗi nút chứa một địa chỉ 64 bit duy nhất Địa chỉ 64 bit duy nhất xác định một nút

và là vĩnh viễn [ CITATION Gar04 \l 1033 ]

Mỗi nút có một địa chỉ mạng ieee và mạng duy nhất được gán khi một nút nốimạng Điểm cuối số điểm cuối cùng trong địa chỉ nút mỗi nhóm con và đối tượng ứngdụng trong một nút Đối tượng ứng dụng nhận các lệnh từ thế giới bên ngoài gửi đến cặp.Lệnh có thể là hai loại: cặp khóa - giá trị (kvp) và các thư chung [ CITATION Gar04 \l 1033 ]

Mỗi thiết bị xbee được biết bởi một số địa chỉ khác nhau, mỗi địa chỉ phân phốimột mục đích

Loại Ví dụ Trạng thái

64-bit 0013A20012345678 Luôn hiện hữu16-bit 1234 Hiện hữu khi không có mạng

Bảng 3 Ví dụ về định địa chỉ mạng cho thiết bị Zigbee

3.3.6 Sự truyền dữ liệu Zigbee

Một khung yêu cầu truyền tải bao gói dữ liệu với điểm đến từ xa và một số tùychọn truyền Dữ liệu không dây nhận được bởi một mô - đun xbee được bao gồm trongmột khung gói nhận được cùng với các tùy chọn từ xa và các tùy chọn để nhận

Hai khung nữa sử dụng địa chỉ cụ thể Chúng yêu cầu bạn chỉ định các trường địachỉ tầng ứng dụng

Trạng thái truyền dữ liệu (0x8b) luôn được gửi đến cuối một truyền dữ liệu khôngdây trừ khi khung id được đặt thành' 0' trong yêu cầu truyền Nếu gói không thể phânphối đến đích, khung truyền sẽ chỉ ra nguyên nhân của lỗi

Để gửi dữ liệu bằng khung rõ ràng:

Các điểm cuối nguồn và đích phải là e8

gần nó không làm hỏng dữ liệu, nút sẽ làm hỏng thông điệp phát sóng và truyền lại lầnnữa cho các nút gần nó để truyền tải tín hiệu truyền tải phát sóng [ CITATION Gar04 \l 1033 ]

3.3.6.2 Truyền multicast

Truyền multicast hoạt động tương tự như truyền tín hiệu truyền Các gói dữ liệuđược truyền khắp mạng Tuy nhiên, chỉ các thiết bị là một phần của id multicast sẽ nhậnđược các gói dữ liệu

3.3.6.3 Truyền unicast

Truyền tín hiệu unicast Zigbee luôn được gửi đến địa chỉ 16 bit của thiết bị đích.Tuy nhiên, chỉ có địa chỉ 64 bit của một thiết bị là vĩnh viễn ; địa chỉ 16 bit có thể thayđổi Do đó, các thiết bị Zigbee có thể sử dụng khám phá địa chỉ mạng để xác định địa chỉ

16 bit hiện tại tương ứng với một địa chỉ 64 bit đã biết Một khi địa chỉ 16 bit được biết,một tuyến đường đến thiết bị đích phải được phát hiện Zigbee sử dụng định tuyến lướibằng cách định tuyến khoảng cách theo nhu cầu theo yêu cầu để thiết lập một tuyếnđường giữa thiết bị nguồn và đích đến [ CITATION Gar04 \l 1033 ]

Tầng mạng Zigbee sử dụng địa chỉ 16 bit của đích trên mỗi hop để định tuyến dữliệu Nếu bạn sử dụng địa chỉ 16 bit không hợp lệ như địa chỉ đích và địa chỉ 64 bit khôngxác định được, thông báo trạng thái truyền (0x8b) sẽ hiển thị mã trạng thái của 0x21(Mạng ACK) Nếu bạn dùng địa chỉ 64 bit không tồn tại là địa chỉ đích và địa chỉ 16 bitkhông xác định được, thiết bị cố gắng giải quyết trạng thái truyền thông tin cho thấy mãtrạng thái của mạng ACK

Hình 3 Mô hình mạng Unicast

3.3.7 Định tuyến dữ liệu