Phần mền lập trình thingspeak gồm các bước sau:
Hình 4.14 Phần mền lập trình thingspeak cho IOT
Bước 1: Tạo một tài khoản Sever trên Thingspeak.Sau khi tạo xong ta tiến hành điền thông tin đăng kí người dùng ,mật khẩu tài khoản ta đăng nhập vào.
Bước 2:Tạo kênh dữ liệu lưu trữ trên ứng dụng.Vào New Channel =>chọn vào Filed trường dùng cho dữ liệu vị trí và một trường dùng cho dữ liệu trạng thái chọn phù hợp với dữ liệu đo.Đối với đề tài của tôi sử dụng 6 Field để biểu diễn 6 biểu đồ đến người dùng
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 54
Hình 4.15 Tạo kênh dữ liệu
Bước 3: Sau khi đã tạo các trường xong ta chọn vào “Save Channel” để tạo ra một kênh lưu trữ dữ liệu có 6 trường lưu trữ như trên.
Để quan sát quá trình cập nhật dữ liệu lên Server theo thời gian, ta nhấp chuột vào thẻ “Private View“, trên giao diện của website sẽ xuất hiện một số đồ thị tương ứng với số lượng các trường dữ liệu biểu diễn các giá trị dữ liệu được cập nhật theo thời gian,
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 55
Biểu đồ sẽ cung cấp giá trị đo đạt và đơn vị đo của kênh theo thời gian .như biểu đồ cho thấy trường 1 là đo Nhiệt độ (c),trường thứ 2 là đo Áp suất (%)....Nó sẽ biểu diễn theo dạng đồ thị và theo thời gian .
Để chuyển xem số liệu dạng số ta vào Add Widgets chọn Numeric Dipsplay để hiển thị dạng số liệu
Hình 4. 17 Thêm tiện ích dạng số
Sau đó ta nhập tên và chọn trường và Data Type để hiển thị như hình dưới.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 56
Bước 4: Hoạt động của Server bằng các khóa API
Để có thể ghi dữ liệu vào một kênh lưu trữ hoặc đọc dữ liệu từ một kênh lưu trữ cá nhân (private channel) thì chúng ta cần phải sử dụng đến các khóa API (API Key). Các khóa API này sẽ tự động được tạo ra khi chúng ta tạo một kênh lưu trữ dữ liệu mới. Nếu chúng ta cảm thấy các khóa API này không còn tính bảo mật nữa thì có thể thay đổi bằng cách nhấp chuột vào nút “Generate New Write/Read API Key“.
Hình 4.19 Cài đặt khóa API
Để đưa dữ liệu từ Esp32 lên thingspeak là ta xuất bản các giá trị HTTP Client ta mở API Keys sau đó sao lưu giá trị Write API Key và sao chép vào chương trình .Ghi và điền tên Wifi , mật khẩu và địa chỉ wed server .
Hình 4. 20 Sao chép khóa API vào chương trình
Sau khi có khóa API ta sử dụng giao thức HTTP GET để đưa dữ liệu lên Thingspeak qua Request với URL .đối với Key là chìa khóa viết dữ liệu và đọc dữ liệu ,Temp là giá trị nhiệt độ đo được đơn vị *C, Pres là giá trị Áp suất khí quyển đo được đơn vị hPa....
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 57
Bước 5: Kết quả hiển thị trên serial port gồm có kết nối thành công Wifi,chìa khóa API,địa chỉ thingspeak và hiển thị các tham số đo ,đơn vị đô của từng cảm biến.
Hình 4. 21 Hiển thị trên serial port
Bước 6: Kết quả đạt được trên ứng dụng hiển thị dạng biểu đồ và dạng số.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 58 4.2.4. Cách thức sử dụng ứng dụng Mit App Inventor và ThingShow.
❖ Mit App Inventor
App Inventor là một ứng dụng lập trình kéo thả cho phép người dùng đăng nhập dễ dàng có thể thu thập các dữ liệu về điện thoại hoặc các ứng dụng khác đến cho người dùng.Với đồ án này em sử dụng Mit App Inventor để đưa các số liệu từ thingspeak lên để xem số liệu ,biểu đồ dễ dàng hơn.
Hình 4.23 Sơ đồ kết nối Mit App với thiết bị khác
Cách thức sử dụng Mit App Inventor theo các bước sau: Bước 1: Tạo project để có giao diện cho ứng dụng.
Để tạo một Project mới ta chọn Start New Project và đặt tên cho project đó.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 59
Sau khi tạo xong ta được giao diện như trên với cách thức như sau: • Ta chọn vào Label để ghi các kí hiệu và tên của từng cảm biến
• Sau đó chọn phần Layout để chọn cách bố trí cho giao diện,có thể thay đổi khích thước và backgrourd phù hợp
• Muốn hiển dữ liệu ta sử dụng WebViewer để lấy địa chỉ từ thingspeak. Bước 2: Lập trình giao diện cho ứng dụng:
Sau khi hoàn thành phần thiết kế giao diện ta nhấn chuột vào Blocks để tiến hành sau: • Ta chọn vào WebViewer 1 chọn phần bắt đầu có url để ta nhâp biến của trang
web đến để hiển thị.
Hình 4.25 Lập trình hiển thị trên ứng dụng
• Lấy địa chỉ url từ thingspeak sao chép đến phần join gắn lên nó biến WebViewer1 .lần lược với từng cảm biến.
• Sau đó ta chọn vào call WebViewer GoHome để thực hiện chạy .
Bước 3: xuất file và đóng gói đưa lên ứng dụng điện thoại người dùng như sau: • Ta vào Connect chọn Al companion để cho chạy thử trên giao diện giữa điện
thoại và trên ứng dụng.
• Sau đó vào build chọn App (provide QR code) để xuất file như hình. • Tiến hành file đến người dùng cài đặt ứng dụng.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 60
Hình 4.26 Đóng gói File
Bước 4: Chạy trên ứng dụng điện thoại:
• Sau khi đóng gói có mã QR ta lấy mã nhập vào ứng dụng trên điện thoại sau đó tải ứng dụng và cài lên.
• Xem các thông số liệu đến người dùng .
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 61
❖ ThingShow
Thingshow là ứng dụng xem dữ liệu ,số liệu dạng biểu đồ lấy dữ liệu từ thingspeak . Quy trình các bước sau:
Bước 1: Cài đặt ứng dụng về điện thoại sau đó đăng nhập tài khoản để sử dụng. Bước 2: Sau khi tạo được tài khoản ta chọn select type để chọn dạng biểu thị ,chọn vào Private chanel và nhập địa chỉ ,sao chép khóa API phần Write APIkey hoặc Read APIkey từ dữ liệu trên web thingspeak.
Hình 4. 28 Tạo kênh và nhập chìa khóa API
Bước 3: Sau khi đăng nhập khóa API những số liệu tham số được xuất lên cho người dùng biểu diễn ở dạng biểu đồ
Ta có thể kích xem từng trường một , với mỗi trường có hiển thị từng cảm biến và đơn vị đo khác nhau và được cập nhật theo thời gian khi khí hậu thay đổi
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 62
H ình 4. 29 Dữ liệu biểu diễn dạng đồ thị
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 63 CHƯƠNG 5:KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ
5.1. KẾT QUẢ
Sau 15 tuần nghiên cứu , tìm hiểu , thực hiện thi công tôi cũng đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp với đề tài “NGHIÊN CỨU MẠNG LORA ỨNG DỤNG VÀO QUAN TRẮC KHÍ HẬU Ở KHU VỰC HÒA KHÁNH” tôi cũng đã nghiên cứu và tích lũy được thêm nhiều hiểu biết , kiến thức mới về công nghệ sau :
• Thêm kiến thức về công nghệ lora hơn biết được bang thông hoạt động có thể truyền xa .
• Hiểu biết sâu hơn về sử dụng và các tính năng của Arduino như giao tiếp giữa Arduino Nano với các module mở rộng như : cảm biến mưa , cảm biến áp suất, module Lora- 02 SX1278 ,cảm biến ánh sáng.Cũng như các chuẩn giao tiếp của nó.
• Nghiên cứu và biết được cách giao tiếp giữa Arduino với Esp32 thông qua module lora - ra02 SX1278 .
• Biết cách lập trình webserver và Thingspeak - giao diện người dùng và hiển thị các giá trị cho người dùng .
• Biết được cách thi công một bo mạch và sử dụng các thiết bị phục vụ cho quá trình thi công mô hình như : máy khoan , máy hàn , và kỹ năng thiết kế phần cứng • Hiểu thêm về lập trình kéo thả sử dụng Mit app inventer trong giao diện để người
dùng dễ sử dụng.
• Thực hiện và hoàn thành được các tính năng sau: Gồm có các trang giao diện đăng nhập cho người dùng , giao diện quả lý , giao diện hiển thị , giao diện biểu đồ và giao diện điều khiển.
Kết quả tính : Sai số tuyệt đối trung bình: 2 % Sai số tương đối trung bình : 2.827 % Trong quá trình nghiên cứu , tìm hiểu và thi công hệ thống chúng tôi cũng đã gặp không ít khó khăn phát sinh trong việc lựa chọn linh kiện cho phù hợp , hướng thiết kế và gặp một số trục trặc về phần cứng cũng như phần mềm , nhưng thông qua quá trình tìm hiểu , nghiên cứu thì những vấn đề trên đã được giải quyết . Khó khăn lớn nhất chúng tôi gặp phải là đồng bộ quá trình truyền và nhận giữa node và Gateway . Nhìn chung thì hệ thống đã hoạt động ổn định , có thể hoạt động liên tục , nhưng những yêu cầu đặt ra đối với hệ thống chỉ đạt trên 80 % , vẫn còn điểm hạn chế là chưa áp dụng được vào qui mô lớn .
5.2. ĐÁNH GIÁ
Hệ thống có thể giúp người dùng giám sát được đối tượng canh tác của mình ở xa mà không cần phải đến nông trại thường xuyên . Người dùng có thể tự mình điều chỉnh các yếu tố môi trường sao cho phù hợp với đối tượng canh tác . Hệ thống có thể hoạt động trong khoản thời gian dài , đảm bảo được việc thu thập thông tin từ đối tượng canh tác và nhờ đó có thể đưa ra được chuẩn tương ứng của mỗi loại đối tượng canh tác .
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 64 CHƯƠNG 6:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1. KẾT LUẬN
Sau thời gian tìm hiểu , nghiên cứu và nhờ sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn và các tài liệu tham khảo thì chúng tôi đã giải quyết được tương đối yếu cầu của đề tài “NGHIÊN CỨU MẠNG LORA ỨNG DỤNG VÀO QUAN TRẮC KHÍ HẬU Ở KHU VỰC HÒA KHÁNH” với đầy đủ các tính năng , nội dung và mục tiêu ban đầu đã đề ra :
• Hiển thị các tham số nhận từ cổng node qua Gateway và xuất đến ứng dụng ThingSpeak cho người dùng.
• Giao tiếp thành công giữa các Arduino Nano với Lora và Esp32 dùng như một Gateway và trao đổi qua lại.
• Lưu các dữ liệu tham số lấy từ môi trường thu thập lại và mã hóa đến vùng cơ sở dữ liệu ở trên Server và trên Thingspeak.
• Luôn luôn cập nhật sự thay đổi ngoài môi trường đưa lên Thingspeak.
• Truy xuất được các dữ liệu trong cơ sở dữ liệu cho người dùng để cập nhật khí hậu sớm nhất có thể
• Hệ thống website dễ sử dụng đáp ứng nhu cầu thực tiễn và đáp ứng đủ nhu cầu cơ bản về sử dụng thiết bị của người dùng trên ứng dụng MitApp.
• Cảm biến đo thông số ổn định với sai số với điều kiện bên ngoài khoảng 2% sai lệch không đáng kể.
• Quá trình truyền của 2 Lora là khoản vài km do còn bị ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài.
• Hệ thống chạy cũng tương đối đáp ứng nhu cầu đủ ổn định với kết quả ban đầu đề ra trong qua trình truyền có thể bị ảnh hưởng yếu tố bên ngoài nhưng hệ thống sẽ cập nhật sớm nhất và khắc phục tối ưu có thể.
6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Để tài “NGHIÊN CỨU MẠNG LORA ỨNG DỤNG VÀO QUAN TRẮC KHÍ HẬU Ở KHU VỰC HÒA KHÁNH’’nhìn chung đáp ứng được những yêu cầu đặt ra tuy nhiên để sản phẩm hoàn thiện được hơn nữa thì đòi hỏi cần được cải tiến và nghiên cứu thêm để đáp ứng tốt hơn đến người dùng.
• Cần thêm các thiết bị bật tắt cho hệ thống hoặc sử dụng Camera để giám sát quá trình để cập nhật tốt hơn.
• Cải thiện thêm vùng truyền nhận dữ liệu của Lora để quá trình truyền ổn định hơn. • Có thể sử dụng thêm pin năng lượng mặt trời để cung cấp cho hệ thống thay vì sử
dụng pin .
• Phát triển theo hướng hoạt động quy mô lớn hơn để dễ đáp ứng nhu cầu người dùng.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC TRƯỜNG Người hướng dẫn: TH.S TRẦN DUY CHUNG 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu tham khảo sách:
1) Trần Gian Sơn (nhiều tác giả khác). Giáo trình Thời đại công nghệ 4.0 , NXB Hồng Đức
2) Chương trình phát triển công nghiệp công nghệ cao về ứng dụng Lora
3) Ngô Thành Đạt ,Lê Khái Nguyên “Thiết kế và thi công hệ thống IOT chăm sóc vườn cây ăn quả sử dụng năng lượng mặt trời “
4) https://ohtech.vn/all-courses/lap-trinh-esp32-voi-arduino-ide/lessons/nap- code-khong-day-bang-over-the-