PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Bài tiểu luận Hệ Thống Giám Sát Thời Gian Và Quãng Đường Thực Hành Lái Xe

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC - KỸ THUẬT MÁY TÍNH PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Bài tiểu luận Hệ Thống Giám Sát Thời Gian Và Quãng Đường Thực Hành Lái Xe GVHD: Lớp: SV thực hiện: THS Nguyễn Thanh Tùng L01 Nguyễn Quốc Duy Tp Hồ Chí Minh, Tháng 01/2022 1811727 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tiểu luận mơn Phân Tích Và Thiết Kế Hệ Thống này, em xin gửi lời cảm ơn trịnh trọng chân thành đến giảng viên Nguyễn Thanh Tùng Thầy người định hướng, dẫn chúng em vô nhiệt tình; cung cấp kiến thức hay bổ ích Cuối cùng, thân em nhiều hạn chế kiến thức, thời gian kinh nghiệm thực tiễn nên khó lịng tránh khỏi sai sót đáng tiếc trình thực tiểu luận Em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy để hoàn thiện tiểu luận tốt Trân trọng Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 1/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Mục lục Lời cảm ơn Danh sách hình ảnh Thuật ngữ & từ viết tắt Giới thiệu đề tài Lên kế hoạch dự án 2.1 Thuyết phục khách hàng lấy dự án 2.2 Phân tích tính khả thi 2.2.1 Khả thi kỹ thuật 2.2.2 Khả thi kinh tế 2.2.3 Khả thi vận hành Phân tích hệ thống 3.1 3.2 Thu thập yêu cầu 3.1.1 Yêu cầu chức 3.1.2 Yêu cầu phi chức 10 Các vấn đề đề xuất giải pháp 11 3.2.1 Vấn đề 11 3.2.2 Đề xuất giải pháp 11 3.3 Sơ đồ use-case 12 3.4 Sơ đồ Data Flow (DFD) 13 Thiết kế hệ thống 15 4.1 Kiến trúc hệ thống 15 4.2 Thiết kế database 16 4.3 Thiết kế giao diện 16 Hiện thực hệ thống 25 5.1 Hệ quản trị sở liệu 25 5.2 Server 25 5.3 phần mềm quản lý 26 5.4 Thiết bị DAT 26 Kiểm thử hệ thống 6.0.1 28 Test Scenario 28 Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 2/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Triển khai bảo trì 29 7.1 Triển khai 29 7.2 Bảo trì 29 7.3 Bảo trì khắc phục 7.4 Bảo trì phịng ngừa 29 7.5 Bảo trì hồn thiện 29 7.6 Bảo trì thích ứng 29 29 Tài liệu tham khảo Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 30 Trang 3/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính DANH SÁCH HÌNH ẢNH Sơ đồ use case hệ thống 12 Sơ đồ DFD mức ngữ cảnh hệ thống 13 Sơ đồ DFD mức hệ thống 14 Kiến trúc hệ thống 15 Sơ đồ ERD hệ thống 16 Giao diện đăng nhập thiết bị DAT 17 Giao diện hiển thị thông tin sau đăng nhập thành công thiết bị DAT 17 Giao diện thiết bị DAT học viên đăng nhâp mà thầy dạy chưa đăng nhập 18 Giao diện thiết bị DAT thầy dạy đăng nhập mà học viên chưa đăng nhập 18 10 Giao diện danh sách học viên 19 11 Giao diện thêm học viên 20 12 Giao diện danh sách thầy 21 13 Giao diện thêm thầy dạy 22 14 Giao diện danh sách phiên lái xe 23 15 Giao diện giám sát phiên lái xe 24 16 Logo thú vị PostgreSQL 25 17 Hiện thực server NodeJS mang lại hiệu cao 26 18 Hiện thực phần mềm desktop C mang lại hiểu suất cao 26 19 Hiện thực thiết bị DAT ngôn ngữ C lựa chọn khôn ngoan 27 Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 4/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính THUẬT NGỮ & TỪ VIẾT TẮT DAT GNSS HD Viết tắt Distance and Time, thời gian quảng đường Viết tắt Global Navigation Satellite System, hệ thống vị tinh định vị toàn cầu Viết tắt High Definition, Độ phân giải cao Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 5/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Giới thiệu đề tài Hiện tai nạn giao thông diễn ngày gây thiệt hại lớn tài sản tính mạng Theo báo cáo tổng kết Ủy ban An tồn giao thơng Quốc gia tháng đầu năm 2019 toàn quốc xảy 8.385 vụ tai nạn giao thông, làm chết 3.810 người, bị thương 6.358 người So với tháng đầu năm 2018, số vụ tai nạn giao thông giảm 641 vụ (giảm 7,1%), số người chết giảm 311 người (giảm 7,55%), số người bị thương giảm 679 người (giảm 9,65%)1 Có nhiều lý dẫn đến tai nạn giao thông như: người tham gia giao thơng ý thức cịn kém, hiểu biết pháp luật, sử dụng chất ma túy, rượu bia tham gia giao thông, chạy xe tốc độ cho phép, phóng nhanh vượt ẩu nguyên nhân dẫn đến tai nạn giao thơng Ngồi ngun nhân trên, cịn có ngun nhân chất lượng cấp lái xe, để có phần khắc phục nguyên nhân chất lượng cấp tốt hơn, muốn giới thiệu hệ thống giám sát thời gian quãng đường thực hành lái xe, hệ thống nhằm mục đích đảm bảo việc học đào tạo lái xe ô tô diễn đầy đủ, nghiêm túc chất lượng, giúp nâng cao tay nghề người lái xe giảm thiểu tai nạn giao thông Hệ Thống Giám Sát Thời Gian Và Quãng Đường Thực Hành Lái Xe bao gồm thiết bị DAT, máy chủ hệ thống thông tin Thiết bị DAT lắp đặt phương tiện dạy thực hành lái xe để kiểm soát thời gian quãng đường học thực tế học viên Với thông tin cung cấp từ thiết bị giám sát thời gian quãng đường thực hành lái xe (DAT), trung tâm đào tạo BGTVT có đầy đủ thơng tin để kiểm soát chất lượng giảng dạy đội ngũ giáo viên học tập học viên tham gia chương trình xin cấp lái xe tơ Nguồn: https://danluat.thuvienphapluat.vn/thuc-trang-tai-nan-giao-thong-hien-nay-176172.aspx, truy cập ngày 30/12/2021 Bài tiểu luận môn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 6/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Lên kế hoạch dự án 2.1 Thuyết phục khách hàng lấy dự án Thái độ cách thức nói chuyện: phải nhẹ nhàng, cởi mở vui vẻ Tạo cảm giác thân thiện tin cậy Nắm bắt nhu cầu, tâm lý khách hàng Kiên nhẫn truyền đạt thông tin ngắn gọn đầy đủ Nắm bất thời Chốt hợp đồng 2.2 Phân tích tính khả thi Chúng tơi tập trung vào khía cạnh khả thi kỹ thuật, khả thi kinh tế, khả thi vận hành 2.2.1 Khả thi kỹ thuật Quy trình xác định xem tổ chức có nguồn lực cơng nghệ để phát triển mua, cài đặt vận hành hệ thống hay không nên cấy ghép lựa chọn thiết bị DAT Server Khi định phát triển phù hợp với nhu cầu tổ chức giúp phát triển dự án Thiết bị DAT phải có phận sau: - Bộ vi xử lý; - Bộ phận thu nhận hình ảnh (camera): độ phân giải tối thiểu HD (1280 x 720 pixel), chụp ảnh rõ điều kiện ánh sáng; - Bộ phận đăng nhập đăng xuất hệ thống để nhận dạng học viên (thông qua đầu đọc thẻ đầu đọc vân tay); - Bộ phận nhận tín hiệu GNSS: - Bộ phận thu phát tín hiệu viễn thơng di động, tối thiểu công nghệ 3G; - Bộ phận hiển thị cảnh báo: hình (có kích thước tối thiểu Inch), đèn tín hiệu, loa; - Bộ nhớ đảm bảo dung lượng để lưu giữ liệu tối thiểu 30 ngày gần - Đồng hồ thời gian thực đồng thời gian vệ tinh (khi có tín hiệu vệ tinh) hiệu chỉnh theo Việt Nam; Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 7/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính - Có cổng kết nối theo chuẩn USB để trích xuất liệu từ thiết bị DAT Server 2.2.2 Khả thi kinh tế Tên phần cứng Board lập trình nhúng Raspberry Pi Pico (Bộ vi xử lý) BCamera YooSee trời Siêu nét 2.0mpx 1080P - anten w26S (Camera) Module thu tín hiệu vệ tinh MAX-M8Q-0-10 GPS/ GNSS hãng Ubox (Bộ phận nhận tín hiệu GNSS) Card WWAN 3G - 4G cao câp sierra MC7700 cho laptopBộ phận thu phát tín hiệu viễn thơng di động) Màn hình hiển thị LCD 4.3 inch Loa tồn dải Sony inch 4Ohm 50W Thẻ nhớ SD 128GB Tổng giá trị Giá tiền 180.000đ 389.000đ 200.000đ 200.000đ 277.000đ 90.000đ 79.000đ 1.415.000đ Bảng 1: Bảng giá phần cứng 2.2.3 Khả thi vận hành Hệ thống bắt buộc, ln cài đặt, khơng có chuyện cài mà khơng sử dụng Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 8/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Phân tích hệ thống 3.1 3.1.1 Thu thập yêu cầu Yêu cầu chức Thiết bị DAT phải có chức tối thiểu sau đây: Chức hiển thị thông tin thông báo trạng thái hoạt động: thiết bị DAT phải có chức tự kiểm tra khởi động ban đầu suốt trình hoạt động có tín hiệu, báo hiệu đèn, âm thơng qua hình, để thơng báo trạng thái hoạt động, bao gồm: • Tình trạng tín hiệu viễn thơng di động; • Tình trạng có kết nối, kết nối với máy chủ; • Tình trạng có tín hiệu, tín hiệu GNSS; • Tình trạng hoạt động nhớ lưu trữ liệu; • Tình trạng hoạt động camera; • Trạng thái đăng nhập, đăng xuất giáo viên học viên; • Hiển thị thông báo thông tin học viên sau đăng nhập bao gồm: mã số học viên (ID), mã khóa học, tên học viên, tên giáo viên Phát âm thơng báo: đúng, sai, hồn thành đăng nhập, đăng xuất nhận dạng sai khuôn mặt học viên so với đăng nhập • Hiển thị theo thời gian thực, bao gồm: kết xác thực, số liệu thời gian, quãng đường học phiên học thực hành lái xe • Hiển thị số liệu thời gian, quãng đường học viên luyện tập phải luyện tập tiếp so với quy định Chức ghi nhận thay đổi người dạy học xe • Người dạy thực hành học viên sử dụng thẻ vân tay chạm vào đầu đọc thẻ đầu đọc vân tay thiết bị để đăng nhập đăng xuất hệ thống • Thiết bị DAT phải ghi lại thời điểm, tọa độ đăng nhập, đăng xuất người dạy thực hành học viên, đồng thời phải có báo hiệu để nhận biết thay đổi • Việc đăng nhập, đăng xuất thực xe dừng đỗ Chức xác thực người học qua camera • Thiết bị DAT có khả sử dụng camera nhận dạng khn mặt để xác thực học viên • Thiết bị DAT ghi nhận thời điểm, tọa độ, kết xác thực thời điểm xác thực Chức cảnh báo: Thiết bị DAT phải phát tín hiệu cảnh báo đèn Led nháy sáng hình hiển thị Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 9/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính 4.2 Thiết kế database Hình 5: Sơ đồ ERD hệ thống 4.3 Thiết kế giao diện Giao diện thiết bị DAT Trước học thực hành xe tập lái, học viên người thầy dạy bắt buộc phải đăng nhập Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 16/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 6: Giao diện đăng nhập thiết bị DAT Đây kết quả, đăng nhập thành công Hình 7: Giao diện hiển thị thơng tin sau đăng nhập thành công thiết bị DAT Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 17/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 8: Giao diện thiết bị DAT học viên đăng nhâp mà thầy dạy chưa đăng nhập Hình 9: Giao diện thiết bị DAT thầy dạy đăng nhập mà học viên chưa đăng nhập Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 18/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Giao diện phần mềm quản lý Hình 10: Giao diện danh sách học viên Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 19/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 11: Giao diện thêm học viên Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 20/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 12: Giao diện danh sách thầy Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 21/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 13: Giao diện thêm thầy dạy Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 22/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 14: Giao diện danh sách phiên lái xe Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 23/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hình 15: Giao diện giám sát phiên lái xe Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 24/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Hiện thực hệ thống 5.1 Hệ quản trị sở liệu Chúng chọn hệ quản trị sở liệu postgreSQL PostgreSQL hệ thống quản trị sở liệu quan hệ miễn phí nguồn mở (RDBMS) tập trung vào khả mở rộng tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật Nó thiết kế để xử lý loạt khối lượng công việc lớn, từ máy tính cá nhân đến kho liệu dịch vụ Web có nhiều người dùng đồng thời PostgreSQL năm 1986 phần dự án POSTGRES Đại học California Berkeley có 30 năm phát triển Đây sở liệu mặc định cho macOS Server, có phân phối cho Linux, FreeBSD, OpenBSD Windows Hình 16: Logo thú vị PostgreSQL 5.2 Server Chúng chọn cơng nghệ nodejs để thực server hệ thống giám sát thời gian quãng đường cần realtime nên chọn nodejs cách hợp lý Nodejs tảng (Platform) phát triển độc lập xây dựng Javascript Runtime Chrome hỗ trợ tạo ứng dụng phía backend cách nhanh chóng dễ dàng mở rộng Nodejs xây dựng phát triển từ năm 2009, bảo trợ công ty Joyent, trụ sở California, Hoa Kỳ Nó tốc độ xử lý hiệu cao, dùng để tạo ứng dụng có tốc độ xử lý nhanh, realtime thời gian thực NodeJS dùng để xây dựng loại ứng dụng khác ứng dụng dòng lệnh, ứng dụng web, ứng dụng trò chuyện theo thời gian thực, máy chủ REST API, Tuy nhiên, tảng thường dùng chủ yếu để xây dựng chương trình mạng máy chủ web, tương tự PHP, Java ASP.NET NodeJS thường chạy đa tảng phía Server nên thực chạy máy như: Mac Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 25/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính – Window – Linux Dù không dễ dàng để học nó, cộng đồng NodeJS thường lớn sẵn sàng support cho bạn lúc nơi Hình 17: Hiện thực server NodeJS mang lại hiệu cao 5.3 phần mềm quản lý Chúng thực phần mềm quản lý theo tảng desktop, chọn công nghệ C# thực phần mềm quản lý C# ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng đa năng, mạnh mẽ phát triển Microsoft, C# phần khởi đầu cho kế hoạch NET họ Tên ngôn ngữ bao gồm ký tự thăng theo Microsoft theo ECMA C#, bao gồm dấu số thường Microsoft phát triển C# dựa C++ Java Hình 18: Hiện thực phần mềm desktop C mang lại hiểu suất cao 5.4 Thiết bị DAT Chúng lựa chọn công nghệ C để thực cho thiết bị DAT Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 26/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Ngơn ngữ lập trình C ngơn ngữ mệnh lệnh phát triển từ đầu thập niên 1970 Dennis Ritchie để dùng hệ điều hành UNIX Từ đó, ngơn ngữ lan rộng nhiều hệ điều hành khác trở thành ngơn ngữ phổ dụng Hình 19: Hiện thực thiết bị DAT ngôn ngữ C lựa chọn khôn ngoan Bài tiểu luận mơn Phân tích thiết kế hệ thống - Niên khóa 2021-2022 Trang 27/30 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Khoa Học Kỹ Thuật Máy Tính Kiểm thử hệ thống Chúng lựa chọn công cụ kiểm thử Winium để kiểm thử hệ thống Winium open source framework mới, dựa Selenium, bao gồm phần: Automation test Windows applications Automation test Windows Phone (home button, notifications bar, toggles etc.) Hỗ trợ Windows Phone applications (Tương lại không phát triển tiếp) 6.0.1 ID Test Scenario Requirement name Đăng nhập Test Scenario Test case Kiểm tra Xác mặt Xác thực Phần mềm quản lý Xác thực vân tay khác với vân tay đăng ký Xác thực vân tay trùng với vân tay đăng ký Đăng nhập thẻ từ khác với thẻ từ đăng ký trung tâm Đăng nhập thẻ từ trùng với thẻ từ đăng ký trung tâm Xác thực khn mặt khơng có học viên thực hành Xác thực khn mặt có khn mặt Xác thực khn mặt có khn mặt học viên không khớp với khuôn mặt đăng ký học Xác thực khn mặt có khn mặt học viên khớp với khuôn mặt đăng ký học Kiểm tra xem chu kỳ nhận dạng có