Để có thể giám sát được hành vi cá thể bò, bước đầu tiên là phải phân loại được các đặc trưng của mỗi hành vi của các thể bò. Các ngưỡng trạng thái này sau đó được sử dụng để thiết lập trên hệ thống giám sát từ xa. Mỗi khi có dữ liệu thu thập theo thời gian thực gửi lên hệ thống, dữ liệu sẽ được hệ thống xử lý để so sánh với các ngưỡng đã được thiết lập, và đưa ra quyết định về hành vi hiện tại của cá thể
bò. Quá trình gắn nhán và phân loại hành vi bò được thực hiện theo sơ đồ như trong
Hình 3.1.
Quan sát Hình 3.1, hệ thống bao gồm hai phần: phần đầu tiên để thu thập dữ liệu về gia tốc ba trục X, Y và Z, đo được từ cảm biến MPU6050 và phần thứ hai để
ghi lại các hoạt động của bò bằng máy ảnh. Để đo hoạt động của gia súc, giao diện
vi điều khiển PIC18F4520 với cảm biến MPU6050 được sử dụng để lấy dữ liệu gia tốc kế và gửi dữ liệu này đến thiết bị di động thông qua module Bluetooth.
Đối với hệ thống giám sát thời gian thực hành vi của cá thể bò, luận văn sử dụng giải pháp kết kết nối internet thông qua mạng di động 2.5G/3G/4G. Trong đó các node cảm biến trên thân bò được thiết kế để gửi dữ liệu đến trạm Sink/Gateway thông qua giao thức truyền thông LoRAR, như thể hiện trong Hình 3.2.
Sink node/ Gateway 2.5G /3G /4G /5G BTS/eNodeB Computer Station LoRA
Hình 3.2. Mô hình truyền dữ liệu giám sát cá thể bò.
Mô hình mạng được thiết kế dựa trên topo mạng hình sao, gateway nhận dữ liệu từ các nút (node) mạng và gửi đến webserver thông qua mạng di động 2G/3G.
Mô hình này có một số ưu điểm là dễ thiết lập, dễ mở rộng số node trong mạng, cũng như loại bỏ các node mà không ảnh hưởng đến các node còn lại. Mô hình thực nghiệm với ba node để dễ dàng tiến hành cũng như đo đạc. Trong triển khai thực tế, số lượng node trong mạng phụ thuộc vào số lượng bò.
Sơ đồ khối từng nodetrong mạng cảm biến:
Với mô hình mạng cảm biến quan tâm, có hai node chính: node có chức năng cảm biến (sensor node) và node thực hiện chức năng chuyển đổi giao tiếp mạng (gateway node). Sơ đồ khối của mỗi loại node này được đề xuất như Hình 3.3. và
Hình 3.4. Để tăng khoảng cách truyền dẫn từ các node cảm biến, giao thức mạng LoRA được sử dụng.
Cảm biến Vi điều khiển
Khối nguồn
Module Zigbee/ LoRA/Bluetooth
Hình 3.3. Sơ đồ khối thiết bị gắn trên cổ bò.
Module Zigbee/
LoRA/Bluetooth Vi điều khiển
Khối nguồn
Module SIM
Hình 3.4. Sơ đồ khối thiết bị gateway node.
Hệ thống máy chủ đám mây (Cloud server):
Để xử lý dữ liệu đám mây, trong luận văn này, tác giả sử dụng nền tảng hỗ trợ IoT mã nguồn mở Thingsboard (https://thingsboard.io/). Đây là một nền tảng
Hệ thống nàycho phép kết nối thiết bị thông qua các giao thức IoT theo tiêu chuẩn công nghiệp - MQTT, CoAP và HTTP, hỗ trợ cả triển khai trên nền tảng đám
mây và tại chỗ. ThingsBoard kết hợp khả năng mở rộng, khả năng chịu lỗi và hiệu
suất để người dùng sẽ không bao giờ mất dữ liệu của mình.