Xậy dựng hệ thống đỗ xe ô tô thông minh với thiết bị cảm biến

Với nhận thức nhu cầu bãi đỗ xe ô tô ngày càng tăng cao, bằng phương thức cải tiến, nâng cấp các bãi xe hiện có, tôi chọn đề tài Xây dựng hệ thống đỗ xe ô tô thông minh với thiết bị cảm

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Đặng Quang Quyền

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỔ XE Ô TÔ THÔNG MINH

VỚI THIẾT BỊ CẢM BIẾN

Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2021

BỘ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Đặng Quang Quyền XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỔ XE Ô TÔ THÔNG MINH

VỚI THIẾT BỊ CẢM BIẾN

Chuyên ngành : Ngành máy tính

Mã số: 8480104

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS Trương Nguyên Vũ

Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trong luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi dựa trên những tài liệu, số liệu do chính tôi tự tìm hiểu và nghiên cứu Chính vì vậy, các kết quả nghiên cứu đảm bảo trung thực và khách quan nhất Đồng thời, kết quả này chưa từng xuất hiện trong bất cứ một nghiên cứu nào Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực nếu sai tôi hoàn chịu trách nhiệm.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 11 năm 2021

Học viên thực hiện

Đặng Quang Quyền

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Công nghệ thông tin và Viễn thông – Học Viện Khoa học và Công nghệ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Trương Nguyên Vũ đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Cảm ơn quý thầy cô Khoa trong Công nghệ thông tin và Viễn thông, cùng với các thầy cô của Học Viện Khoa học và Công Nghệ tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức suốt khóa học

Sau cùng, tôi nói lời cảm ơn đến các anh chị em, bạn bè đồng nghiệp trong Viện Cơ học và Tin học Ứng dụng, cùng gia đình đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến để tôi hoàn thành luận văn này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng song trong phạm vi và khả năng cho phép chắc hẳn sẽ khó tránh khỏi những thiếu sót Mong tiếp tục nhận được sự cảm thông, góp ý

để xây dựng đề tài hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn!

Đặng Quang Quyền

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC BẢNG 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

MỞ ĐẦU 6

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 6

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 6

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 7

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7

NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN 7

PHẠM VI NGHIÊN CỨU 8

CẤU TRÚC CÁC CHƯƠNG TRONG LUẬN VĂN: 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8

1.1 GIAO THÔNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY 8

1.2 MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 10

1.3 VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI 11

1.4 MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT 12

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 14

2.1.1 BO MẠCH CHỦ ARDUINO MEGA 2560 14

2.1.2 CẢM BIẾN VẬT CẢN 14

2.1.3 CHIP ĐIỀU KHIỂN BỘ ĐẾM 15

2.1.4 LED 7 ĐOẠN 16

2.1.5 ĐÈN LED VÀ XE MÔ HÌNH 17

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.2.1 MÔ HÌNH QUAN NIỆM 17

2.2.2 KỊCH BẢN THỬ NGHIỆM 20

2.2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23

CHƯƠNG 3: THI CÔNG HỆ THỐNG 35

3.1 LẮP RÁP MÔ HÌNH 35

3.1.1 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 35

3.1.2 HÌNH ẢNH THỰC TẾ 37

3.2 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 38

3.2.1 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ 38

3.2.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU 41

3.2.3 ĐỒNG BỘ DỮ LIỆU 42

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM 45

4.1 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 45

4.1.1 LẬP TRÌNH GIAO DIỆN 45

4.1.2 XỬ LÝ SỰ KIỆN 48

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

KẾT LUẬN 50

KIẾN NGHỊ 51

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.2-1: Nhiệm vụ các khối chức năng 19

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1-2: Tỷ lệ sở hữu xe trên 1000 dân 9

Hình 1.1-2: Tỷ lệ tăng trưởng xe cá nhân tại Việt Nam 9

Hình 1.1-3: Toàn cảnh giao thông Việt Nam 2016 10

Hình 1.2-1: Một số mô hình bãi xe ô tô phổ biến ở Việt Nam 10

Hình 1.2-2: Một số mô hình bãi xe ô tô một cửa tự động 11

Hình 2.1-1: Bo mạch chủ Arduino Mega 2560 14

Hình 2.1-2: Cảm biến vật cản 15

Hình 2.1-3:Chip 74HC595 và sơ đồ chân 16

Hình 2.1-4: Sơ đồ kỹ thuật Led 7 đoạn 16

Hình 2.1-5: Đèn led và xe mô hình 17

Hình 2.2-1: Mô hình quan niệm 17

Hình 2.2-2: Sơ đồ khối phần cứng 19

Hình 2.2-3: Sơ đồ khối phần mềm 20

Hình 2.2-4: Quy trình đỗ xe tại bãi 21

Hình 2.2-5: Quy trình đặt xe từ ứng dụng 22

Hình 2.2-6: Sơ đồ triển khai hệ thống 23

Hình 2.2-7: Cài đặt môi trường Java 24

Hình 2.2-8: Cài đặt driver giao tiếp với PC 24

Hình 2.2-9: Arduino IDE 25

Hình 2.2-10: Giao diện lập trình Arduino IDE 25

Hình 2.2-11: Cấu trúc của Sketch 26

Hình 2.2-12: Những tính năng hỗ trợ của phiên bản SQL 27

Hình 2.2-13: Mô hình liên kết dữ liệu với ứng dụng 28

Hình 2.2-14: Mô hình MVC trong phát triển ứng dụng 29

Hình 2.2-15: Kiến trúc ASP.NET MVC 29

Hình 2.2-16: HTTP request – respond mô hình yêu cầu và phản hồi 31

Hình 2.2-17: Lựa chọn công nghệ truyền tải - Signal-R 31

Hình 2.2-18: Mô hình truyền tính hiệu - Signal-R 34

Hình 3.1-1: Mạch điện mô phỏng 35

Hình 3.1-2: Sơ đồ mạch điện 36

Hình 3.1-3: Mô hình bãi xe hoàn thiện phía trước 37

Hình 3.1-4: Mô hình đấu nối mạch điện phía sau 37

Hình 3.1-5: Mô hình khi kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm 38

Hình 3.2-1: Thư viện SignalR tích hợp vào project 42

Hình 4.1-1: Trang chủ web app 45

Hình 4.1-2: Bảng kê các bãi đỗ xe tìm thấy trong khu vực 46

Hình 4.1-3: Kích hoạt tool google map 46 Hình 4.1-4: Gợi ý đường đi từ google map 47 Hình 4.1-5: Trạng thái vị trí đỗ xếp theo tầng (phân khu) 47

MỞ ĐẦU

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Đứng trước hiện trạng ô tô cá nhân ngày càng gia tăng những năm gần đây trong khi thiếu hụt nghiêm trọng các bãi đỗ, điểm dừng, dẫn đến hành vi các chủ phương tiện dừng đỗ tràn lan trên đường phố, vĩa hè, vừa làm mất đi vẻ mỹ quan đô thị, vừa gây mất an ninh trật tự, lại ảnh hưởng ít nhiều đến giao thông công cộng

Phần lớn các bãi đỗ xe hiện hiện có còn hoạt động theo mô hình truyền thống, tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí trong việc quản lý điều hành

Bên cạnh đó, các giải pháp về mở rộng, xây dựng thêm các bãi đỗ mới còn gặp nhiều khó khăn do chi phí đầu tư và nhiều vấn đề liên quan khác, thì giải pháp nâng cấp, đưa những công nghệ mới và ứng dụng vào trong việc quản lý, vận hành là lựa chọn tối ưu

Với nhận thức nhu cầu bãi đỗ xe ô tô ngày càng tăng cao, bằng phương thức

cải tiến, nâng cấp các bãi xe hiện có, tôi chọn đề tài Xây dựng hệ thống đỗ xe ô tô

thông minh với thiết bị cảm biến nhằm đặt ra ý tưởng về một quy chuẩn kiến trúc

mô hình, hồng mang lại sự dễ dàng trong công tác quản lý dữ liệu, kết nối, chia sẻ thông tin của các bãi xe cùng nhau

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Mục đích của luận văn nhằm tạo ra một hệ thống theo dõi bãi đỗ xe thông minh bằng các cảm biến nhận và truyền dữ liệu về trung tâm thông qua các công cụ giao tiếp Đồng thời tại bãi đỗ, có trang bị đèn tín hiệu báo trạng thái và bảng số điện

tử để thông tin, hướng dẫn khách hàng đánh xe vào một cách thuận tiện

Một phần mềm ứng dụng được thiết kế dành cho khách hàng (những chủ xe đang có nhu cầu tìm bãi giữ xe ô tô trên địa bàn), tính toán sau đó và thể hiện chính xác các tầng, phân khu còn trống theo thời gian thực để ra quyết định phù hợp

Có thể đặt chỗ online thông qua ứng dụng

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Xoay quanh việc lắp đặt một mô hình thử nghiệm thu nhỏ với những vi mạch và bo mạch chính kết nối với máy tính cá nhân như một trung tâm

dữ liệu

 Với module lập trình kết nối thiết bị, dữ liệu được cập nhật về hệ thống tức thì khi trạng thái chỗ đậu có sự thay đổi (nhận diện bằng thiết bị cảm biến truyền tín hiệu điện thông qua chuẩn kết nối UART)

 Đồng bộ dữ liệu thời gian thực, tất cả kết nối vào hệ thống

 Tích hợp công nghệ dẫn đường của google map vào ứng dụng

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Áp dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý luôn là việc đầu tư đúng đắn của quốc gia và doanh nghiệp Vừa tiết kiệm thời gian, tăng năng suất, vừa giảm chi phí vận hành bộ máy

Với chi phí trang bị thêm được tính toán ở mức tối thiểu để những mô hình giữ xe ô tô truyền thống có thể dễ dàng lắp đặt và đưa vào hoạt động theo tiêu chuẩn mới cho thấy tính khả thi của mô hình

Thông tin các bãi đỗ xe được tập hợp và chia sẻ trực tiếp đến người tham gia giao thông trở nên dễ dàng nhanh chóng, bằng vài thao tác chạm tay trên thiết bị di động

Một thành phố thông minh không thể thiếu những ứng dụng cung ứng dịch vụ online, ngoài các chức năng tìm kiếm thông thường, hệ thống cũng cho phép đặt chỗ trước qua web app đến khách hàng tiềm năng

NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

Bảng chỉ dẫn trạng thái các vị trí đỗ trong mô hình giúp việc di chuyển tìm chỗ đậu trở nên thuận tiện hơn

Hệ thống kết nối số liệu của nhiều bãi xe trên địa bàn, được tích hợp công nghệ dẫn đường của google map sẽ giúp khách hàng dễ dàng tiếp cận và trải nghiệm thêm nhiều vị trí bãi đỗ mới

Kiểm tra thông tin bãi đỗ và booking online là tiện ích gia tăng tính khả dụng, giúp các bên có được sự chủ động trong nhiều tình huống

CẤU TRÚC CÁC CHƯƠNG TRONG LUẬN VĂN:

Ngoài các phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo và các phụ lục, luận văn gồm 5 chương:

 Chương 1: Thực trạng các mô hình bãi đỗ xe trong và ngoài nước

 Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu

 Chương 3: Thi công hệ thống

 Chương 4: Xây dựng ứng dụng thử nghiệm

 Chương 5: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 GIAO THÔNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY

Tình ihình igiao ithông iở iViệt iNam ihiện inay iđang icó inhiều ibất icập, ido isự iphát

itriển iquá inhanh icủa iphương itiện icá inhân itrong ikhi icơ isở ihạ itầng ichưa ithể iđáp iứng ivì

inhiều inguyên inhân. i

Theo kết quả nghiên cứu của Ủy ban An toàn Giao thông Quốc gia được công

bố tại một hội thảo ở thành phố Hà Nội, nhu cầu sử dụng phương tiện cá nhân tại Việt

Nam đang ngày càng gia tăng, nhất là các thành phố lớn, nơi tỷ lệ tăng trưởng ô tô đã vượt qua xe máy 7,3% và 6,5% Trong khi đó, đối với các đô thị lớn, mức tăng trưởng của xe máy là 10%, còn ô tô lên tới 15%

Hầu hết lượng ô tô bán ra ở Việt Nam tập trung ở các đô thị loại 1, nhiều nhất

là Hà Nội và TP.HCM là nơi tập trung đến 17% dân số cả nước và chiếm khoảng 45% tổng số xe đăng ký mới hàng năm Hiện tại, Việt Nam đang có 49 triệu xe máy

và khoảng 3,2 triệu ô tô đang lưu hành Xét trên quy mô dân số 95 triệu người, tỷ lệ

sở hữu xe máy là 516 xe/1.000 dân, ô tô là 33 xe/1.000 dân.[13]

Một thống kê của công ty tư vấn chiến lược hàng đầu Châu Á Solidiance, công

bố nghiên cứu về thị trường ô tô dưới 9 chỗ tại Việt Nam Theo đó, giai đoạn

2012-2016, Việt Nam là quốc gia có ngành ô tô tăng trưởng nhanh nhất khu vực Tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt 38% Nếu tính riêng quãng 2015-2016, Việt Nam đạt tăng trưởng 36%, trong khi Indonesia chỉ tăng nhẹ 5%, Thái Lan giảm 4% và Malaysia giảm 13% Dự đoán trong giai đoạn 2017-2020, thị trường ô tô con tại Việt Nam sẽ tiếp tục tăng trưởng mức 13% Tổng lượng ô tô bán ra dự kiến chạm mức 225.000 xe vào năm 2020 [13]

Cuộc khảo sát của hãng Ford motor vào năm 2016 đã thêm khẳng định xu hướng sử dụng ô tô cá nhân của người Việt Khi mức sống ngày càng tăng (thu nhập

0200400600

1000 dân

33516

bình quân đầu người tăng), xu thế ô tô hóa (motorization) sẽ diễn ra trong thời gian tới Dự kiến thị trường ô tô sẽ bùng nổ trong giai đoạn đến năm 2025 [14]

Do icơ isở ihạ itầng ichưa ithể iđáp iứng icùng ivới isự iphát itriển ingày icàng inhanh icủa

ilượng iphương itiện icá inhân icộng ivới inhiều ihạn ichế icủa igiao ithông icông icộng idẫn iđến

imột ihệ ilụy ikéo itheo iliên iquan iđến iviệc iđỗ, iđậu ixe ikhông ichỉ ilàm iđau iđầu icho icác inhà

iquản ilý imà icòn iảnh ihưởng itrực itiếp iđến ichủ iphương itiện ivà inhững ingười itham igia

igiao ithông

Nhiều imô ihình igiữ ixe itân itiến itrong ivà ingoài inước iđược inghiên icứu, itriển ikhai

ithí iđiểm. iBên icạnh iviệc imang ilại inhiều ihiệu iquả, icác imô ihình ivẫn icòn itồn iđọng

inhiều ivấn iđề ibất icập ikhi iáp idụng ivào ithực itế

1.2 MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Hiện trạng trong nước, các bãi giữ xe ô tô đa phần còn theo khuôn mẫu truyền thống Chưa đưa công nghệ thông tin hoặc chỉ đưa một phần vào việc quản lý điều hành

Hình 1.1-3: Toàn cảnh giao thông Việt Nam 2016.

Hình 1.2-1: Một số mô hình bãi xe ô tô phổ biến ở Việt Nam.

Ở một số nước công nghiệp phát triển đã áp dụng thành công mô hình giữ xe

tự động (một cửa) Với mô hình này, khách chỉ cần đánh xe đến phòng chờ, hệ thống

sẽ liên kết với thang nâng hoặc con lăn để đưa xe về vị trí trống hoàn toàn tự động

Tương tự khi lấy xe, khách hàng đến bàn điều khiển nhập số gọi trả xe, hệ thống thang nâng sẽ tự động làm việc mà không cần sự can thiệp của con người

Một số kiểu mô hình tương tự cũng đã đưa về Việt Nam và triển khai thí điểm, nhưng nhìn chung bên cạnh những tiện lợi, hệ thống còn vẫn nhiều khó khăn, bất cập

Hình 1.2-2: Một số mô hình bãi xe ô tô một cửa tự động

1.3 VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI

Với những bãi đỗ xe truyền thống

 Lái xe phải tự tìm chỗ đỗ bằng cách chạy loanh hoanh tìm theo kinh nghiệm, gây phiền lòng khách hàng, không chuyên nghiệp

 Chủ bãi xe phải thuê thêm người để quan sát, hướng dẫn đỗ xe, thống

kê, báo cáo

 Mất nhiều thời gian trong việc tính tiền, quản lý thông tin khách hàng

Hạn chế của bãi giữ xe theo công nghệ mới (tự động một cửa)

 Phải xây dựng cơ bản lại từ đầu, không thể nâng cấp lên từ kiến trúc hiện có

 Chủ xe không được tiếp cận xe trong bất kỳ tình huống nào trong thời gian gởi xe ở bãi Nhiều sự cố bỏ quên đồ trên xe hay muốn cất đồ vào

xe trở nên phiền phức hơn bao giờ hết

 Phải trãi qua nhiều tình huống an ninh, chứng thực làm mất đi sự tự nhiên và thoải mái vốn có Ví dụ:

o Nều chỉ chứng thực bằng số phiếu, hoặc số xe, khách hàng có thể nhập nhầm và hệ thống sẽ trả xe không đúng cho thân chủ

o Nếu chứng thực bằng vân tay, hoặc hình chụp chủ xe từ camera, như vậy chỉ có người đăng ký gởi mới lấy được xe, trong khi sự

ủy quyền cho người thân bị vô hiệu lực

 Vốn iđầu itư, ixây idựng iban iđầu irất iđắt iđỏ

 Chi iphí ibảo itrì ivà ivận ihành ihệ ithống icao

 Không iphù ihợp ivới iđiều ikiện ikinh itế ivà ivị itrí iđịa ilí iở icác ithành iphố ilớn

iở iViệt iNam inhư iTP. iHồ iChí iMinh, iHà iNội… inơi imà iviệc itái icơ icấu,

iquy ihoạch isẽ iphải itốn ikém irất inhiều ichi iphí, ithời igian

 Thông itin icác ibãi igiữ ixe itổ ichức irời irạc, iphân itán ikhó icó ithể ikhai ithác

ihiệu isuất itối iđa

1.4 MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT

Với những khó khăn được đề cập ở trên, giải pháp về mở rộng và xây dựng thêm nhiều bãi giữ xe hoặc cải tiến theo mô hình hiện đại có vẻ không khả thi vì lý

do chi phí và hiệu quả đầu tư

Vì vậy, một igiải ipháp ikhác iđược itính iđến inhằm itận idụng itối iđa icơ isở ihạ itầng,

icải ithiện, inâng icấp, itích ihợp ixây idựng ihệ ithống ithông itin itrong icông itác iquản ilý, iđiều

ihành, iđể icó ithể ikhai ithác itối iđa icông isuất idịch ivụ

Mô hình bãi giữ xe ô tô đề xuất sẽ sử dụng lại cơ sở hạ tầng hiện có, cần lắp đặt thêm các cảm biến vật cản để nhận diện trạng thái vị trí đỗ Bố trí các bảng điện

tử thể hiện thông số trạng thái ở các tầng, phân khu để khách hàng dễ dàng nhận diện

vị trí còn trống và đánh xe vào một cách thuận tiện nhất

Hơn ithế inữa, imột ihệ ithống ithông itin iđược itích ihợp ivà iđưa ilên iCloud inhằm

icung icấp idữ iliệu ibãi iđỗ icho ikhách ihàng itừ ixa ithông iqua icác ithiết ibị idi iđộng icá inhân

iCùng ivới iứng idụng iphát ihành ichạy itrên iđa inền itảng, ikhách ihàng idễ idàng ikiểm itra ivà

iđặt ichỗ itrước, igiúp icác ibên ichủ iđộng ihơn itrong inhiều itình ihuống

Hệ thống phần cứng mô hình sử dụng bao gồm :

 Bo mạch chủ Arduino để nhận và xử lý tính hiệu

 Các cảm biến vật cản để hỗ trợ đánh dấu trạng thái

 Đèn led, biến trở và dây dẫn truyền tín hiệu

 Xe ô tô mô hình

Hệ ithống iphần imềm iđược ixây idựng ibằng icác icông inghệ itân itiến inhất, ibao

igồm icác iphân ihệ

 Lập itrình ikết inối ithiết ibị

 Lập itrình iứng idụng iweb iASP.NET iMVC ivới iC#

 Sử idụng iSignal-R iđể iđồng ibộ idữ iliệu ithiết ibị

 Tích ihợp icông inghệ igoogle imap iAPI

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU

2.1.1 BO MẠCH CHỦ ARDUINO MEGA 2560

Arduino iMega i2560 ilà imột iphiên ibản inâng icấp icủa iArduino iUno ivới iviệc igia

ităng isố ichân igiao itiếp, ingoại ivi ivà ibộ inhớ. iMạch iđược ithiết ikế iđể igiải iquyết inhiều ibài

itoán ihóc ibúa, icần iđiều ikhiển inhiều iloại iđộng icơ ivà ixử ilý isong isong inhiều iluồng idữ

iliệu icùng inhau

Hình 2.1-1: Bo mạch chủ Arduino Mega 2560

2.1.2 CẢM BIẾN VẬT CẢN

Cảm ibiến ivật icản iđược isử idụng iđể inhận ibiết ivật icản ibằng iánh isáng ihồng ingoại,

icảm ibiến icó icách isử idụng iđơn igiản ivới ibiến itrở icó ithể ichỉnh ikhoảng icách inhận ibiết

ivật icản, ingõ ira idạng iDigital idễ idàng igiao itiếp ivà ilập itrình ivới ivi iđiều ikhiển, ithích ihợp

iđể ilàm icác iứng idụng iRobot itránh ivật icản, ibáo itrộm, imô ihình icửa itự iđộng,

Ngoài cảm biến hồng ngoại, còn có nhiều loại cảm biến khác như cảm biến tiệm cận, cảm biến sóng âm có thể là một giải pháp lựa chọn thay thế Khi tổng hợp,

so sánh các đặc tính các loại cảm biến với nhau, thì cảm biến hồng ngoại vẫn còn nhiều hạn chế:

 Không thể đi xuyên vật cản dẫn đến khi lắp ráp mô hình dôi dư vị trí cảm biến không dấu đi được làm mất vẻ thẩm mỹ

 Góc quét và khoảng cách nhận diện trong phạm vi hẹp

 Có điểm chết

 Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

Dù biết còn nhiều hạn chế, nhưng tác giả vẫn sử dụng các cảm biến hồng ngoại cho đề tài của mình bởi một vài lý do:

 Nhỏ gọn dễ lắp đặt

 It tốn năng lượng

 Thời gian đáp ứng nhanh với độ chính xác cao

 Có thể lập trình tích hợp với bo mạch chính

 Đặc biệt là giá thành rẻ, thích hợp và đáp ứng được các yêu cầu đề ra theo

mô hình báo cáo của luận văn

Hình 2.1-2: Cảm biến vật cản

2.1.3 CHIP ĐIỀU KHIỂN BỘ ĐẾM

74HC595 ilà iIC ighi idịch i(shift iregister) i8 ibit ikết ihợp ichốt idữ iliệu, iđầu ivào inối

itiếp, iđầu ira isong isong

IC inày ithường idùng itrong icác imạch iquét iled i7, iled ima itrận… iđể itiết ikiệm isố

ichân icho ivi iđiều ikhiển. iCó ithể imở irộng isố ichân ivi iđiều ikhiển ibằng icách imắc inối itiếp

ingõ ivào idữ iliệu icác iIC ivới inhau

Hình 2.1-3:Chip 74HC595 và sơ đồ chân

2.1.4 LED 7 ĐOẠN

Led i7 iđoạn ilà imột imodule igồm i7 iđoạn iLED iđược isắp ixếp ivới inhau, ivà iđược

iđánh idấu itheo iký itự ia icho iđến ig, ichân icòn ilại iđược inối ichung ivới inhau. iNgoài ira icòn

icó iđoạn ithứ i8, iđược iđánh inhãn ilà iDP itượng itrưng icho idấu ichấm

Trong mô hình, Led 7 đoạn được sử dụng thể hiện bộ đếm số chỗ trống còn lại tại bãi xe theo thời gian thực

Hình 2.1-4: Sơ đồ kỹ thuật Led 7 đoạn

2.1.5 ĐÈN LED VÀ XE MÔ HÌNH

Có 3 đèn led tại mỗi vị trí đỗ :

 Đèn đỏ : báo hiệu vị trí đã có xe

 Đèn xanh : báo hiệu vị trí trống

 Đèn vàng : báo hiệu vị trí đã được giữ chỗ thông qua web app

Hình 2.1-5: Đèn led và xe mô hình

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 MÔ HÌNH QUAN NIỆM

Hình 2.2-1: Mô hình quan niệm

 Nhiệm vụ 1: Kiểm tra xe vào hoặc ra khỏi vị trí trong bãi xe,

khối này sẽ bắt và gửi tín hiệu đến khối Worker Application để

xử lý

 Nhiệm vụ 2: Lắng nghe tín hiệu được gửi đến từ khối Worker,

khi có thông tin đặt chỗ của khách hàng thông qua Web app,

để đánh dấu vị trí đã được khách hàng đặt trong bãi xe

 Lưu ý: Tín hiệu được gửi đi là tín hiệu điện thông qua chuẩn

kết nối UART

2 Worker

Application

 Là khối trung gian giap tiếp giữa phần cứng và phần mềm

 Nhiệm vu 1: Khi nhận được tín hiệu từ khối Parking Slot, khối

này sẽ cập nhật trạng thái bãi xe vào cơ sở dữ liệu (nằm tại khối Database) Sau khi cập nhật thành công, sẽ gửi thông tin dữ liệu

đến khối Notification Hub để khối này xử lý tiếp

 Nhiệm vụ 2: Lắng nghe thông tin dữ liệu được gửi đến từ khối

Notification Hub, khi khách hàng giữ chỗ đậu xe thông qua Web Application Sau đó, khối này tiếp tục xử lý thông tin,

chuyển thành tín hiệu điện và gửi vào khối Parking Slot để tiếp

tục xử lý

Application

 Nhiệm vụ 1: Lắng nghe thông tin dữ liệu từ khối Notification

Hub, khi có xe ra vào vị trí trong bãi xe Sau đó, cập nhật lại

giao diện người dùng theo thời gian thực về trạng thái hiện tại bãi xe

 Nhiệm vụ 2: Khi người dùng đặt vị trí gửi xe bằng tính năng giữ chỗ, khối này sẽ cập nhật thông tin xuống cơ sở dữ liệu (tại

khối Database) Sau đó, gửi thông tin dữ liệu đến khối

Notification Hub để khối này xử lý tiếp

4 Notification

Hub

 Đóng ivai itrò itrung igian itrao iđổi ithông itin idữ iliệu igiữa ihai ikhối i

iWorker iApplication ivà i iWeb iApplication, iđể iđảm ibảo ithông itin

ivề ibãi ixe iluôn iđược icập inhật itheo ithời igian ithực

5 Database  Lưu trữ thông tin trạng thái về bãi xe khi có xe ra hoặc vào

 Lưu trữ thông tin đặt chỗ giữ xe trong bãi của khách hàng

Bảng 2.2-1: Nhiệm vụ các khối chức năng

Hình 2.2-2: Sơ đồ khối phần cứng

Khối phần cứng được xây dựng bởi bo mạch chính Arduino Mega 2560, các cảm biến vật cản trang bị cho 4 vị trí đỗ, cùng với đó có bố trí các đèn tín hiệu chỉ dẫn trạng thái từng vị trí đỗ và bộ đếm thể hiện thống số vị trí còn trống trên mô hình

 Khối Worker Application: viết đơn giản Console App trên nền tảng NET

 Khối Database: theo công nghệ dịch vụ data cloud của Microsoft

 Khối Web App: viết theo nền tảng ASP.NET MVC

 Khi xếp xe hoàn thành, cảm biến nhận dạng vật cản và báo tín hiệu (bật đèn đỏ) Cập nhật bảng điều khiển và số chỗ trống còn lại bên trong tòa nhà

 Tín ihiệu iphần icứng iđược itruyền iđến ibộ ixử ilý itrung itâm, ighi

itrạng ithái ixuống idatabase i(lưu itrữ itrên icloud)

 Sau ikhi icập inhật idữ iliệu ithành icông, ithông itin iđược ichuyển iđến

ikhối iNotification iHub, inhằm imục iđích iđồng ibộ idữ iliệu ivới itất icả

icác ithiết ibị iđang ikết inối ihệ ithống itheo ithời igian ithực. i

 Bằng icông inghệ iSignalR, imáy ichủ iServer iquét itất icả icác ikết inối

ivà iđẩy iphản ihồi imột icách ihợp ilý ivề iclient ikhi icó idữ iliệu imới iđể i

icập inhật ilại igiao idiện ingười idùng

 XE RA :

 Khách đánh xe ra khỏi bãi đỗ, cảm biến nhận dạng, báo tín hiệu (bật đèn xanh) Cập nhật bảng điều khiển và số chỗ trống còn lại bên trong tòa nhà

 Tín hiệu phần cứng được truyền đến bộ xử lý trung tâm, ghi trạng thái xuống database (cloud)

 Sau ikhi icập inhật idữ iliệu ithành icông, ithông itin iđược ichuyển iđến

ikhối iNotification iHub, inhằm imục iđích iđồng ibộ idữ iliệu ivới itất icả

icác ithiết ibị iđang ikết inối ihệ ithống itheo ithời igian ithực, igiải iphóng

ithêm i1 ivị itrí itrống imới

Hình 2.2-4: Quy trình đỗ xe tại bãi

Kịch bản thứ hai: ĐẶT CHỖ TỪ WEB APP

 Người dùng thông qua ứng dụng trên thiết bị di động, tìm bãi đỗ ưa thích và đặt giữ chỗ trước

 Thông tin đặt chỗ được cập nhật tức thời xuống database

 Đồng ithời, imột itín ihiệu ivề itrạng ithái ibãi iđỗ ibị ithay iđổi itrên iServer iđược

ikhối iNotification iHub ibắt ivà iđồng ibộ ivới itất icả icác ithiết ibị iđang ikết inối

ivới icông inghệ iSignalR

 Khối iHub isau iđó ichuyển igói itin ivề ibộ ixử ilý itrung itâm

 Bô ixử ilý itrung itâm iWorker iapplication iđảm inhiệm igiao itiếp idữ iliệu ivới

iphần icứng

 Hệ thống phần cứng nhận tín hiệu và xử lý  đèn vàng được bật tại vị trí khách hàng book trên web app

 Vị trí book trên app, tức thời bị vô hiệu hóa bởi những người dùng khác

 Vị trí book được đánh dấu khác màu (đèn vàng) để phân biệt

 Khi khách hàng đưa xe đến bãi, quy trình nhận xe được kích hoạt và chuyển lại đèn đỏ (vị trí đã có xe)

 Khi khách đánh xe ra, quy trình trả xe được kích hoạt đèn xanh bật (báo hiệu vị trí đang trống)

Hình 2.2-5: Quy trình đặt xe từ ứng dụng

Hình 2.2-6: Sơ đồ triển khai hệ thống

Tổng quan lại mô hình được kiến trúc theo 3 tầng :

 Tầng 1 là các thiết bị IOT được tổ chức và kết nối có dây bên dưới

 Tầng thứ 2 được tổ chức trên Azure cloud để lưu trữ dữ liệu trạng thái các bãi đỗ

 Tầng cuối cùng là Web App được xây dựng như 1 ứng dụng trung gian cho phép tương tác giữa người dùng cuối Client với hệ thống

2.2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

LẬP TRÌNH KẾT NỐI THIẾT BỊ

Arduino ilà imột ibo imạch iđược idùng iđể ilập itrình itương itác ivới icác ithiết ibị iphần

icứng ikhác inhư icảm ibiến, iđộng icơ, iThêm inữa, ivì iArduino ilà imột inền itảng iđược

ichuẩn ihóa, inên iđã icó irất inhiều ibo imạch imở irộng icó ithể icắm ichồng ilên imạch ichủ

iArduino inhư ilà ithư iviện icủa icác ingôn ingữ ilập itrình. i

Lập itrình icho iArduino idùng ingôn ingữ iC/C++, iso ivới ilập itrình ilập itrình itrực

itiếp ivới ivi iđiều ikhiển, ilập itrình ivới iArduino iđơn igiản ihơn inhiều ivì ichỉ iphải igiao itiếp

ivới iphần icứng ithông iqua icác ithư iviện

Để lập trình cần thiết lập môi trường, cài driver và Arduino IDE

Hình 2.2-7: Cài đặt môi trường Java

Hình 2.2-8: Cài đặt driver giao tiếp với PC