Thiết kế hệ thống nhà xưởng thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ XƯỞNG THÔNG MINH GVHD: ThS HUỲNH HOÀNG HÀ SVTH: HUỲNH MINH LÝ MSSV: 11141129 SKL004551 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2017 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ XƯỞNG THÔNG MINH II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Mục đích đề tài: Tìm hiểu thiết bị nhúng kít raspberry hệ thống scada kít nhúng,IOT để làm nhà xưởng thông minh Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Nội dung thực hiện: - Thiết kế trang web server - Thiết kế kho dử liệu mysql - Lập trình giao tiếp raspberry với cảm biến - Thiết lập đưa dử liệu từ raspberry lên web ngược lại III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/10/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 6/01/2017 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Huỳnh Hoàng Hà CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ii TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2017 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Huỳnh Minh Lý Lớp:111411DT2A MSSV:11141129 Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ XƯỞNG THÔNG MINH Tuần/ngày Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 Tuần 11 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Huỳnh Minh Lý iv LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Huỳnh Hoàng Hà _ Giảng viên mơn Máy Tính-Viễn Thơng trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài Em xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện-Điện Tử tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài Em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 1114112A chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Mặc dù cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song buổi đầu làm quen tiếp cận lĩnh vực hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa nhìn nhận Chúng tơi mong nhận góp ý quý Thầy, Cô giáo bạn để đề tài hoàn thiện Cảm ơn đến cha mẹ,… Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Huỳnh Minh Lý v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC LIỆT KÊ HÌNH VẼ LIỆT KÊ BẢNG TÓM TẮT Chương TỔNG QUAN 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2.MỤC TIÊU 1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU 1.4.GIỚI HẠN 1.5.BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CẤU TRÚC PHẦN MỀM CHO BOARD RASPBERRY 2.2 Hệ điều hành Linux 2.2.1Khái quát 2.2.2Các thư mục linu 2.3 Tổng quan ngôn ngữ Python 2.3.1Khái niệm 2.3.2Đăc điểm ngôn ngữ lậ 2.3.3Cấu trúc ngôn ngữ py 2.4 Ngơn ngữ lập trình web 2.4.1Ngôn ngữ HTML 2.4.2 Ngôn ngữ PHP 2.4.3 Ngôn ngữ SQL 2.4.4Ngôn ngữ JavaScript 2.5 Web server 2.6 Giới thiệu phần cứng sử dụng hệ thống 2.6.1Giới thiệu Raspberry 2.6.2Giới thiệu cảm biế vi 2.6.3Giới thiệu mạch RFI 2.6.4Giới thiệu cảm khí ga 2.6.5Giới thiệu cảm biến 2.6.6Các mạch hỗ trợ Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 3.1.1SƠ ĐỒ KHỐI HỆ TH 3.1.2Sơ lược hệ thống 3.2Thiết kế phần mềm cho hệ thống 3.2.1Chương trình giải thu 3.2.2 chương trình giải thuật cho chương trình 3.2.3Chương trình giải thu 3.2.4Chương trình giải thu 3.2.5Chương trình giải thu 3.2.6Chương trình giải thu 3.2.7Chương trình giải thu 3.2.8Chương trình giải thu 3.2.9Chương trình giải thu 3.2.10 Chương trình giải thuật cho chương trình dk_den() 3.2.11 Chương trình giải thuật cho chương trình dk_loa() 3.2.12 Chương trình giải thuật cho chương trình doc_rc522() 3.2.13 Chương trình giải thuật cho chương trình capnhat() 3.3Xây dựng hệ thống webserver Raspberry 3.3.1Cấu hình cài đặt p 3.3.2 Xây dựng database 3.3.3 Cấu trúc bảng Database 3.3.4 xây dựng trang web Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1Board thu thập liệu 4.2Board điều khiển động Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1Thu thập liệu 5.2Trang web hiển thị 5.3Phân Tích Kết Quả 5.3.1Sự Hoạt Động Của K vii 5.3.2 Sự Hoạt Động Của Khối Động Cơ 68 5.3.3 Sự Hoạt Động Của Khối Cảm Biến 68 5.4 KẾT QUẢ THỰC TẾ 69 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71 6.1 Kết luận 71 71 71 71 6.2 Hướng Phát Triển 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 viii LIỆT KÊ HÌNH VẼ ix 59 Bảng 4.2:kết nối raspberry với rc522 GND Hình 4.2: Kết nối raspberry với module rc522 Chân 3v3 va chân gnd chua module rc522 kết nối với board raspberry để lấy nguồn Chan miso mosi module rc522 nối với gpio 9,10 board raspberry để truyền tín hiệu theo chuẩn spi Chân sck module rc522 nối chân gpio 11 cua board raspberry để tạo xung nhịp Chân sda cua module rc522 nối với chân gpio board raspberry để chọn chip điều khiển 60 Bảng 4.3:kết nối raspberry với MQ2 AOUT Hình 4.3: Kết nối raspberry với MQ2 chân gnd vcc MQ2 nối với 5v va gnd board raspberry để lấy nguồn Chân dout MQ2 nối với gpio 20 board raspberry lấy tín hiệu ngõ vào 61 Bảng 4.4:kết nối raspberry với quan trở DOUT Hình 4.4: Kết nối raspberry với quan trở chân gnd vcc quan trở nối với 5v va gnd board raspberry để lấy nguồn Chân dout quan trở nối với gpio 21 board raspberry lấy tín hiệu ngõ vào 62 4.2 Board điều khiển động Kết nối mạch điều khiển động với động Cấp hai nguồn 5V raspberry 5V ngồi để ni relay cho mạch Bảng 4.5:kết nối raspberry với module điều khiển 63 Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1 Thu thập liệu Kết thu thập liệu Board thu thập liệu điều khiển động Chuỗi liệu Gồm trạng thái thiết bị chế độ tự động, nhiệt độ độ ẩm có id vào Hình 5.1: Kết liệu thu từ raspberry Python 64 5.2 Trang web hiển thị truy cập vào hình đăng nhập Hình 5.2: Màn hình đăng nhập Web Server Nhập tên tài khoản, mật đúng, vào giao diện web Hình 5.3: Màn hình trang chủ 65 Trang chủ hiển thị nhiệt độ độ ẩm môi trường Điều khiển thiết bị chế độ tay Hình 5.3: Màn hình trang quanlynv Mục thơng tin nhân viên ta có trang quản lý nhân viên     Thông tin nhân viên Giờ vào làm Giờ nghĩ Tổng trễ ngày nghĩ Hình 5.4: Màn hình trang timkiemnv 66 Mục thơng tin nhân viên có trang tìm kiếm nhân viên theo id nhân viên    Tìm kiếm thơng tin nhân viên Giờ vào nghĩ nhân viên Tổng trễ nhân viên ngày nghĩ nhân viên Hình 5.5: Màn hình trang themnv Trong mục thơng tin nhân viên có trang thêm nhân viên  Thêm thơng tin nhân viên có id csdl  Thêm id thêm thông tin nhân viên 67 Hình 5.6: Màn hình trang chinhsua Trong mục thơng tin nhân viên có trang chỉnh sửa thơng tin nhân viên  Có xóa nhân viên củ  Chỉnh sửa thơng tin nhân viên củ Hình 5.7: Màn hình trang caidat Trong mục cài đặt thơng số có cài đặt cho thiết    Giờ off, on cho tất thiết bị Có thể cài đặt nhiệt độ để bật tắt quạt Có thể cài đặt độ ẩm để bật máy hút ẩm 68 Hình 5.8: Màn hình trang trangthai_tb Trong mục trạng thái  Có bảng trạng thái thiết bị mục bật tự động thiết bị sẻ điều khiển tự động 5.3 Phân Tích Kết Quả 5.3.1 Sự Hoạt Động Của Khối Server Với việc sử dụng máy tính nhúng Raspberry, khối web server cho độ ổn định cao, liệu cập nhật liên tục ổn định, song hệ thống cịn số hạn chế như: Máy tính Raspberry B+ có tốc độ cịn chưa cao, nên việc có nhiều máy khách truy nhập vào server xảy tượng máy bị chậm bị treo máy, mặt khác hệ thống lưu liệu vào thẻ nhớ, thẻ nhớ có số lần đọc ghi liệu tốc độ giới hạn, nên việc an toàn liệu hệ thống hoạt động thời gian dài hàng năm khơng cịn an tồn, hệ thống phát triển thay máy tính khác có tốc độ xử lý cao để đáp ứng nhiều yêu cầu cho hệ thống, đồng thời việc lưu trữ liệu dung ngoại vi khác ổ cứng để độ bền thiết bị lưu trữ tăng lên, đồng thời hệ thống lưu trữ liệu lên host online để liệu an tồn thiết bị lưu trữ liệu bị hư 5.3.2 Sự Hoạt Động Của Khối Động Cơ Khối động hoạt động ổn định vẩn đáp ứng chậm thời gian trễ vẩn cao 5.3.3 Sự Hoạt Động Của Khối Cảm Biến Các loại cảm biến vẩn rẻ tiền nên độ sai số vẩn cao, đáp ứng chậm 69 5.4 KẾT QUẢ THỰC TẾ 70 Hình 5.9: Hệ thống thực tế 71 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Nghiên cứu lý thuyết Raspberry Pi B+ phục vụ đề tài Nghiên cứu xây dựng web HTML, PHP, JavaScript có lưu trữ sở liệu MySQL Điều khiển thiết bị thông qua web server Đọc liệu từ cảm biến lên web Web Server chưa tối ưu với toàn thiết bị truy cập Giao diện trang web đơn giản 6.2 Hướng Phát Triển Do hạn chế thời gian, kiến thức vấn đề thực tế nên hệ thống đơn giản Do áp dụng vào thực tế, mơ hình cần phải nâng cấp, mở rộng để thích ứng cho ứng dụng cụ thể như: Xây dựng thêm ứng dụng điện thoại thông minh cải thiện trang web phù hợp với hình điện thoại để tạo thuận tiện cho người dùng Tìm hiểu xây dựng phương án tiết kiệm điện tiêu thụ cho hệ thống Cải thiện cho hệ thống chấm công hoàn thiện với sản phẩm bán thị trường Hy vọng với hướng phát triển với ý tưởng, góp ý thầy bạn, đề tài phát triển sớm ứng dụng tương lai 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Nguyên Thái, “Thiết kế hệ thống tưới nước tự động”, đồ án tốt nghiệp, đại học Sư Phạm Kỹ Thuật tp.HCM, tháng 01/2016 [2] Võ Duy Tuấn, , Việt Nam, 2015 [3] Fabrizio Romano, Learning Python, USA, 2015 [4]W3Schools, Learn HTML and CSS with w3Schools, 2008 [5]http://abyz.co.uk/rpi/pigpio/ [6]http://abyz.co.uk/rpi/pigpio/download.html [7]http://raspberrypi.stackexchange.com/questions/56413/error-problem-connectingto-raspberry-pi-3-with-xrdp [8]w3school.com [9]tutorialpoint.com ... cuộn dây relay 29 Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 3.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 3.1.2 Sơ lược hệ thống mục đích thiết kế Hệ thống bao gồm khối chính:... Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ XƯỞNG THÔNG MINH II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Mục đích đề tài: Tìm hiểu thiết bị nhúng kít raspberry hệ thống scada kít... thi công hệ thống: thực kết nối phần cứng Chương 5: Kết thực hiện: Kiểm nghiệm hoạt động toàn hệ thống, kết hoạt động hệ thống Chương 6: Kết luận hướng phát triển: Chương trình bày kết luận chung