Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: Đọc dữ liệu, phân tích và phân loại dữ liệu vào những hạng mục để hỗ trợ cho việc đánh dấu mã thiết bị và xử lý dữ liệu của phần mềm Kết quả
THÔNG TIN CHUNG
Thông tin tổng quát
1.1 Tên đề tài: Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường Đại học
Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh
1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài
1 ThS Trần Thanh Hải IUH Chủ nhiệm đề tài
2 ThS Phạm Thị Quế Minh IUH Thành viên
3 Đặng Vũ Khoa IUH Thành viên
4 TS Phạm Trần Bích Thuận IUH Thành viên chính
1.4 Đơn vị chủ trì: Phòng Kế hoạch – Đầu tƣ
1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 10 năm 2019 đến tháng 10 năm 2020
1.5.2 Gia hạn (nếu có): không
1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 06 năm 2019 đến tháng 05 năm 2020
1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
Không có thay đổi gì
1.7 Tổng kinh phí đƣợc phê duyệt của đề tài: 50 triệu đồng.
Kết quả nghiên cứu
Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh với quy mô hiện tại có
Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh có 1047 giảng viên cơ hữu và hơn 27 ngàn sinh viên hệ đại học cùng với hơn 5 ngàn sinh viên hệ cao đẳng, với 238 phòng học bao gồm cả lý thuyết và thực hành Để quản lý tài sản như bàn ghế, máy chiếu, bảng, máy tính và quạt đèn một cách chính xác, việc xác định số lượng và tình trạng của chúng là rất cần thiết nhằm đảm bảo hoạt động dạy và học diễn ra liên tục Tuy nhiên, việc kiểm kê từng phòng ban và toà nhà có thể tốn nhiều thời gian, kéo dài từ một tuần đến cả tháng Đề tài này nhằm thiết kế và vận hành hệ thống kiểm kê thiết bị, bao gồm phần thu thập dữ liệu với thiết bị đọc mã vạch cầm tay kết nối với smartphone qua Bluetooth, giúp chuyển đổi thông tin mã vạch thành chuỗi ký tự Ứng dụng trên smartphone sẽ giao tiếp với server để chuyển giao dữ liệu từ thiết bị đọc mã vạch.
Phương pháp xây dựng hệ thống dựa trên lý thuyết về thiết bị, ngôn ngữ lập trình và thực nghiệm nhằm kiểm tra tính thực tiễn và khả năng vận hành của hệ thống.
Hệ thống này cải thiện quy trình kiểm kê thiết bị, giúp tạo báo cáo và dự trù thiết bị cho năm học tiếp theo một cách nhanh chóng, hiệu quả và chính xác Đồng thời, nó giảm thiểu công việc giấy tờ, nâng cao mức độ số hóa, phù hợp với xu thế phát triển của công nghiệp 4.0 và ứng dụng công nghệ IoT (Internet of Things: Vạn vật kết nối).
Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh
3 Phương pháp nghiên cứu a Nội dung 1 : Thiết bị liên quan nhận diện mã vạch/ RFID
Để tiếp cận hiệu quả, cần thu thập tài liệu liên quan đến thiết bị mã vạch và RFID, đồng thời nghiên cứu thị trường để hiểu rõ các loại thiết bị hiện có và cách sử dụng chúng.
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật áp dụng bao gồm việc tìm kiếm thông tin qua internet, cùng với các giới thiệu từ các công ty cung cấp thiết bị và các dự án hiện đang sử dụng những thiết bị này.
Kết quả dự kiến là lựa chọn thiết bị nhận dạng mã vạch/RFID tối ưu nhất để đánh mã số và nhận dạng thiết bị cho toàn bộ tài sản của trường Bên cạnh đó, nội dung cũng sẽ tìm hiểu về cách quản lý dữ liệu tài sản tại trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh.
Để xây dựng hệ thống quản lý thiết bị số hóa tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, cần khảo sát các tài sản hiện có về cơ sở vật chất, đọc các báo cáo tổng kết kiểm kê hàng năm và nghiên cứu số lượng thiết bị cũng như cách đánh số, phân loại chúng.
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng bao gồm việc đọc, phân tích và phân loại dữ liệu thành các hạng mục, nhằm hỗ trợ cho việc đánh dấu mã thiết bị và xử lý dữ liệu trong phần mềm.
Kết quả dự kiến bao gồm việc xác định các loại thiết bị trong trường học, phân loại chúng và định hình cơ sở dữ liệu để quản lý trên hệ thống Nội dung thứ ba liên quan đến việc thiết kế và cài đặt phần thu thập dữ liệu để gửi về máy chủ trung tâm.
Phân tích thiết bị cầm tay như mobi, iPad, và notebook, cùng với các ngôn ngữ lập trình tương thích, là cách tiếp cận hiệu quả Ngoài ra, việc lựa chọn thiết bị đọc mã phù hợp với thiết bị và phương thức truyền cũng rất quan trọng.
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng bao gồm việc đọc tài liệu về các thiết bị để chọn lựa thiết bị phù hợp cho hệ thống thiết kế và cài đặt vận hành Hệ thống sử dụng phương thức truyền không dây giữa thiết bị đọc mã và thiết bị cầm tay tương thích, đồng thời tận dụng internet để lưu trữ dữ liệu trên thiết bị cầm tay và truyền về máy tính trung tâm để tra cứu dữ liệu.
Kết quả dự kiến bao gồm việc lựa chọn thiết bị đọc mã, thiết bị cầm tay, ngôn ngữ lập trình và phương thức truyền thông Phần mềm thu thập dữ liệu và dữ liệu phân loại thiết bị đã được thiết lập và vận hành thử nghiệm Ngoài ra, nội dung còn đề cập đến thiết kế và cài đặt Server cùng với phần quản lý dữ liệu trung tâm.
Để cài đặt Server hiệu quả, cần tìm hiểu các nhà cung cấp dịch vụ, lựa chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp, và xác định phương thức quản lý dữ liệu Ngoài ra, tham khảo các giao diện phần mềm hiện có trên thị trường cũng rất quan trọng.
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng bao gồm việc tra cứu và tham khảo các dịch vụ cung cấp mạng Cần đọc tài liệu để lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ server phù hợp với dữ liệu của Trường, đồng thời tìm hiểu ngôn ngữ lập trình thích hợp Việc sử dụng các nền tảng và thư viện dữ liệu có sẵn để cài đặt cũng rất quan trọng.
Kết quả dự kiến bao gồm việc thiết lập và vận hành server cùng với phần mềm quản lý dữ liệu, đồng thời thực hiện các thí nghiệm Ngoài ra, nội dung cũng sẽ bao gồm việc công bố bài báo trên tạp chí khoa học và báo cáo tổng kết.
Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo
3.1 Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)
Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt được
Phần mềm thu thập dữ liệu đưa về máy chủ trung tâm
- Ứng dụng chạy trên thiết bị cầm tay
- Kết nối được thiết bị đọc mã, lưu trữ
- Truyền dữ liệu về trung tâm lưu trữ và xử lý dữ liệu
- Phần mềm chạy trên thiết bị cầm tay: Điện thoại di động, table,…
- Thiết bị đọc mã vạch Honeywell Voyager 1602g Pocket Scanner
2 Server + Phần quản lý dữ liệu trung tâm
- Ứng dụng quản lý thiết bị, in báo cáo và dự đoán thiết bị
- Phần mềm cài trên sever với những ứng dụng quản lý thiết bị và in báo cáo; Dự đoán tình trạng thiết bị
3 Một bài báo Đăng trên Tạp chí khoa học của trường Đại học Công nghiệp
- Tên bài báo: “Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh”
Bài báo đã được chấp nhận đăng trên tạp chí, với đề tài "Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị" tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Các ấn phẩm khoa học như bài báo, báo cáo khoa học và sách chuyên khảo chỉ được chấp nhận khi ghi rõ địa chỉ và cảm ơn Trường Đại học Công Nghiệp TP HCM đã hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu theo quy định.
Các ấn phẩm (bản photo) được đính kèm trong phần phụ lục ở cuối báo cáo, bao gồm sách và giáo trình, cần có bản photo của trang bìa, trang chính và trang cuối, kèm theo thông tin về quyết định và số hiệu xuất bản.
Thời gian thực hiện đề tài
Tên chuyên đề nếu là NCS Tên luận văn nếu là Cao học Đã bảo vệ
Kèm theo bản photo trang bìa của chuyên đề nghiên cứu sinh, luận văn hoặc khóa luận, cùng với bằng hoặc giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ nếu học viên đã bảo vệ thành công luận án hoặc luận văn, cần được thể hiện ở phần cuối trong báo cáo khoa học.
IV Tình hình sử dụng kinh phí
2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con
5 Dịch vụ thuê ngoài Đề tài: Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Trang 7
6 Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ
7 In ấn, Văn phòng phẩm 4.625,3 4.625,3
V Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)
Phần mềm được phát triển nhằm hỗ trợ kiểm kê nhanh tình trạng thiết bị và quản lý tối ưu, giúp giám sát vị trí và tình trạng thiết bị để lên kế hoạch thay thế hoặc bảo trì, đảm bảo thiết bị luôn sẵn sàng cho công tác dạy và học Do yêu cầu đặc thù của trường, việc cài đặt cơ sở dữ liệu cần tuân theo quy tắc riêng và có khả năng thay đổi theo sự quản lý từ phần mềm, nhằm tối ưu hóa quy trình Hệ thống được xây dựng trên nền tảng IoT, do đó cần thêm thời gian để thiết lập các điểm thu thập dữ liệu tĩnh và áp dụng thuật toán AI trong việc dự đoán tình trạng thiết bị, từ đó phát triển kế hoạch mua sắm thiết bị cho các năm tiếp theo.
VI Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
- Hình ảnh về các màn hình công cụ
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Phòng Kế hoạch – Đầu tư
Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)
Phần mềm được phát triển nhằm hỗ trợ kiểm kê nhanh tình trạng thiết bị và quản lý tối ưu, giúp giám sát vị trí và tình trạng thiết bị để lên kế hoạch thay thế hoặc bảo trì, đảm bảo thiết bị luôn sẵn sàng cho công tác dạy và học Do yêu cầu đặc thù của trường, việc cài đặt cơ sở dữ liệu cần tuân theo quy tắc riêng và có khả năng thay đổi theo sự quản lý từ phần mềm, nhằm tối ưu hóa quy trình Hệ thống được xây dựng trên nền tảng IoT, do đó cần thêm thời gian để thiết lập các điểm thu thập dữ liệu tĩnh và áp dụng thuật toán AI trong việc dự đoán tình trạng thiết bị, từ đó phát triển kế hoạch mua sắm thiết bị cho các năm tiếp theo.
Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
- Hình ảnh về các màn hình công cụ
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Phòng Kế hoạch – Đầu tư
Trưởng đơn vị Đề tài: Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Trang 8
BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Ý tưởng thiết kế hệ thống
Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã làm cho máy tính trở thành thiết yếu trong mọi lĩnh vực đời sống, đồng thời giúp quản lý hồ sơ và sổ sách trong các cơ quan trở nên tiện lợi hơn Cuộc cách mạng công nghệ 4.0 hứa hẹn sẽ mở rộng ra ngoài quy mô công xưởng, với việc quản lý trở nên hiệu quả khi mọi vật được kết nối qua internet Những cuộc cách mạng công nghệ đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của con người, làm thay đổi cuộc sống theo hướng hiện đại hơn Việc áp dụng giải pháp công nghệ trong kiểm kê và quản lý tài sản được coi là yếu tố then chốt cho thành công của doanh nghiệp.
Hiện nay, các doanh nghiệp đang nỗ lực phát triển và cải tiến phần mềm quản lý thiết bị và tài sản nhằm nâng cao hiệu suất, tính năng và độ chính xác trong kiểm kê Giải pháp quản lý tài sản có thể được điều chỉnh theo nhu cầu cụ thể của từng lĩnh vực ứng dụng công nghệ, với sự hỗ trợ từ phân tích dữ liệu Các nghiên cứu và bài báo đã chỉ ra tầm quan trọng của việc quản lý thiết bị trong công tác dạy và học.
Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh hiện có hơn 1.047 giảng viên và 27.831 sinh viên, cùng với khoảng 238 phòng học Để quản lý hiệu quả tài sản như bàn ghế, máy chiếu, bảng, máy tính và quạt đèn, cần xác định số lượng và tình trạng của chúng Việc này đảm bảo sự vận hành liên tục cho công tác dạy và học Tuy nhiên, việc kiểm kê thiết bị tại từng phòng ban, khoa/viện và tòa nhà là rất tốn thời gian, có thể kéo dài từ một tuần đến cả tháng.
Sau một thời gian dài làm việc trong lĩnh vực kiểm kê tài sản và lập kế hoạch thay thế thiết bị, chúng tôi nhận thấy sự cần thiết phải có phần mềm quản lý tài sản – vật tư Với hơn 200 danh mục tài sản và tổng mức đầu tư lên đến hàng tỷ đồng, việc áp dụng công nghệ số hóa trong quản lý thiết bị tại trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh sẽ giúp đảm bảo tính chính xác và tối ưu hóa kết quả trong công tác quản lý.
Bài viết này trình bày phương pháp tối ưu để kiểm kê và quản lý tài sản tại trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Dựa trên Thông tư 45/2018/TT-BCT ngày 07 tháng 5 năm 2018 của Bộ Tài chính, hướng dẫn về quản lý, sử dụng và trích khấu hao tài sản cố định tại các cơ quan, tổ chức và doanh nghiệp.
Tần suất sử dụng cao và chế độ bảo dưỡng chưa thường xuyên là những nguyên nhân chính làm giảm thời gian phục vụ của thiết bị và dụng cụ Mặc dù quy trình bảo dưỡng đã được công bố rõ ràng, nhưng một số sinh viên chưa thực hiện nghiêm túc Các thiết bị tin học có giá trị thanh lý lớn do tần suất sử dụng cao, cùng với sự tiến bộ nhanh chóng của phần cứng máy tính, dẫn đến việc một số linh kiện hư hỏng không có thay thế, buộc phải thanh lý toàn bộ hệ thống Căn cứ theo Quyết định số 2608/QĐ-ĐHCN, ngày 29 tháng 11 năm
Vào năm 2018, Hiệu trưởng Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã ban hành quyết định thành lập Ban kiểm kê tài sản, có hiệu lực từ 0 giờ ngày 01 tháng 01 năm 2019.
Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã chứng kiến khối lượng tài sản bàn giao và thanh lý lớn trong năm Đồng thời, nhiều tài sản mới cũng được trang bị và lắp đặt để phù hợp với định hướng phát triển của nhà Trường.
Dựa trên tình hình thực tế của Nhà trường và nhu cầu cần thiết về công cụ hỗ trợ quản lý trang thiết bị từ các phòng ban như Đào tạo, Kế hoạch – Đầu tư, Quản trị, Tài chính – Kế toán, cũng như yêu cầu giám sát và quản lý hệ thống tài sản – vật tư của lãnh đạo Nhà trường.
Chúng tôi phát triển phần mềm quản lý giúp thu thập dữ liệu từ thiết bị và truyền về máy tính trung tâm Phần mềm này cho phép tạo báo cáo nhanh về tình hình thiết bị, từ đó đưa ra giải pháp kịp thời nhằm duy trì hoạt động liên tục của Nhà trường trong việc quản lý trang thiết bị, hỗ trợ quá trình dạy và học.
Hệ thống kiểm kê thiết bị bao gồm hai phần chính: phần thu thập dữ liệu và thiết bị đọc mã vạch cầm tay Thiết bị này có chức năng ghi nhận mã vạch của thiết bị, hoạt động như một thiết bị đầu cuối và được kết nối với hệ thống quản lý thiết bị Đề tài này tập trung vào việc xây dựng và số hóa hệ thống quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Smartphone hoặc Tablet Note sử dụng giao tiếp Bluetooth để chuyển đổi thông tin mã vạch thành chuỗi ký tự Ứng dụng cài đặt trên thiết bị này có nhiệm vụ giao tiếp với server, truyền tải dữ liệu từ thiết bị đọc mã vạch Ngoài ra, ứng dụng còn quản lý thông tin liên quan như phòng ban, người sử dụng, lịch sử kiểm kê và nhiều tính năng khác Phần quản lý và điều phối bao gồm một máy chủ kết nối internet, cho phép người dùng truy cập từ xa Trên máy chủ, phần mềm quản lý thiết bị ghi nhận thông tin từ khối truy cập dữ liệu, lưu trữ, phân tích và thực hiện các phương thức dự đoán dữ liệu.
Cơ sở lý thuyết
II.2.1 IoT – Internet of Things
Vạn vật kết nối (IoT - Internet of Things) là khái niệm mà mỗi thiết bị có định danh riêng và kết nối để trao đổi thông tin trực tiếp qua mạng mà không cần trung gian Có nhiều mô hình kiến trúc IoT khác nhau, bao gồm 3, 4 và 5 lớp Trong nghiên cứu của chúng tôi, hệ thống được thiết kế theo mô hình 3 lớp, như thể hiện trong hình 1.
- Lớp ứng dụng (Application Layer);
- Lớp thiết bị (Device Layer)
Application Layer/Lớp ứng dụng
Device layer/Lớp thiết bị
Máy chủ/công cụ phân tích dữ liệuAI/Big data,Analytic,Machine cl
Gobal network Internet/4G/GSM Local network,Wifi, Zipee
Thiết bị phần cứng bao gồm cảm biến, bộ điều khiển, actuators và gateway, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng hệ thống quản lý thiết bị số hóa tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Application Layer Lớp ứng dụng tương tác trực tiếp với người dùng để cung cấp một chức năng hay một dịch vụ cụ thể của một hệ thống IoT
Cloud server là một giải pháp cung cấp server riêng ảo, được phát triển trên nền tảng công nghệ điện toán đám mây, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các cơ sở dữ liệu truyền thống Với các tính năng cao cấp như sử dụng giải pháp công nghệ thay thế lưu trữ SAN truyền thống bằng SSD và phân bổ I/O đồng đều trên các server vật lý, Cloud server khắc phục được những nhược điểm của hệ thống cũ, đồng thời cung cấp tốc độ hoạt động đáng kinh ngạc.
Dữ liệu lớn, hay còn gọi là Big Data, là những tập dữ liệu phức tạp mà các ứng dụng xử lý dữ liệu truyền thống không thể xử lý hiệu quả Tuy nhiên, Big Data chứa đựng nhiều thông tin quý giá, và nếu được trích xuất thành công, nó có thể hỗ trợ đáng kể trong nghiên cứu khoa học và dự đoán các dịch bệnh sắp phát sinh Hệ thống RFID, với khả năng kết nối gần nhưng tầm hoạt động xa hơn so với mã vạch truyền thống, tạo ra lượng dữ liệu lớn hơn, góp phần vào việc khai thác thông tin từ Big Data.
AI (Trí tuệ nhân tạo) lưu trữ dữ liệu đặc trưng của đối tượng trong bộ nhớ, cho phép chúng ta tiếp nhận thông tin về đối tượng thông qua các cơ quan giác quan.
Hình dạng, vật liệu, công dụng và tính chất của đối tượng có thể được nhận diện thông qua việc đối chiếu với dữ liệu hiện có Qua đó, chúng ta có thể khám phá thêm các đặc trưng khác của đối tượng thông qua hệ thống giác quan.
Machine learning là một nhánh của trí tuệ nhân tạo (AI) với khả năng tự học từ dữ liệu mà không cần lập trình cụ thể Lĩnh vực này đã phát triển mạnh mẽ, dẫn đến sự ra đời của deep learning, một công nghệ tiên tiến hơn trong machine learning.
Analytic là công cụ phân tích dữ liệu phổ biến, kết hợp kỹ năng máy tính và toán học thống kê Nó áp dụng các kỹ thuật mô tả và mô hình dự đoán dữ liệu dựa trên nền tảng khoa học kỹ thuật.
Có hàng trăm kiến trúc nền tảng đã và đang triễn khai tại lớp này điển hình là:
AWS IoT, FIWARE, OpenMTC, và SmartThings
Lớp Network có 2 chức năng: Đề tài: Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Trang 12
Chức năng Networking cho phép điều khiển các kết nối mạng, giúp tiếp cận nguồn tài nguyên thông tin và chuyển giao chúng đến nơi cần thiết, đồng thời thực hiện các nhiệm vụ như chứng thực và ủy quyền.
Chức năng Transporting: tập trung vào việc cung cấp kết nối cho việc truyền thông tin của dịch vụ/ứng dụng IOT
Các loại mạng được sử dụng ở lớp này được chia thành 2 loại:
Mạng cục bộ (Local networks) bao gồm các mạng không dây như Zigbee, RF trong RFID, Lora Wan, Wifi, Zwave, Bluetooth … và mạng có dây như mạng LAN,
Modbus, Profinet, Profibus DP, CAN bus, RS485,…
Mạng toàn cục như mạng Internet, mạng 4G, GSM …
Lớp device layer là lớp vật lý, có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ thiết bị Các thiết bị này tương tác trực tiếp với mạng, cho phép thu thập và tải lên thông tin mà không cần sử dụng gateway Ngoài ra, chúng cũng có thể nhận thông tin từ mạng một cách gián tiếp thông qua gateway Thực tế, các thiết bị trong lớp này bao gồm cảm biến, phần tử chấp hành và bộ điều khiển.
Cảm biến là thiết bị phần cứng thu thập thông tin từ môi trường vật chất thông qua phản ứng với các kích thích vật lý như nhiệt, ánh sáng, âm thanh, áp suất, từ tính hoặc chuyển động Ví dụ, bộ cảm biến có khả năng đo độ ẩm trong phòng và truyền thông tin này đến các máy trạm xử lý thông qua tín hiệu điện từ, có thể là kết nối dây hoặc không dây Kết nối dây yêu cầu cảm biến và máy trạm phải được nối mạng với nhau, trong khi máy trạm xử lý sử dụng phần mềm để cấu hình cảm biến.
Phần tử chấp hành (Actuators) là thiết bị phần cứng chuyển đổi tín hiệu điện thành lệnh vật lý, giúp điều khiển môi trường vật lý Chúng nhận lệnh từ máy trạm xử lý và có thể kích hoạt hoặc tắt các thiết bị như quạt thông gió dựa trên cảm biến độ ẩm trong phòng Thiết bị truyền động có thể kết nối dây hoặc không dây, với kết nối dây yêu cầu hai thiết bị phải được nối với nhau Ngoài ra, phần mềm cũng có thể được sử dụng để cấu hình thiết bị truyền động.
Bộ điều khiển là thiết bị quan trọng trong việc đọc dữ liệu từ cảm biến, phân tích và xuất tín hiệu điều khiển cho phần tử chấp hành Nó hỗ trợ các kỹ thuật mạng có dây như RS485, CAN và không dây như Wifi, Bluetooth, Zigbee để truyền dữ liệu lên Gateway Các bộ điều khiển thường được thiết kế dựa trên các dòng vi điều khiển.
PIC, ARM, AVR, máy tính nhúng như Raspberry Pi, Beagle Bond, máy tính công nghiệp, FPGA, SoC, …
Thiết bị Gateway: gateway là cổng liên lạc giữa device và network Một
Gateway hỗ trợ 2 chức năng sau:
Có nhiều chuẩn giao tiếp khác nhau, vì các thiết bị IoT (Internet of Things) có kiểu kết nối đa dạng Do đó, Gateway cần hỗ trợ nhiều loại kết nối, từ có dây đến không dây, chẳng hạn như CAN bus.
Zigbee, Bluetooth hoặc Wi-Fi Tại Network layer, gateway có thể giao tiếp thông qua các công nghệ khác nhau như PSTN, mạng 2G và 3G, LTE, Ethernet hay DSL
Chức năng chuyển đổi giao thức là cần thiết trong hai tình huống chính: đầu tiên, khi truyền thông ở lớp Device, nơi nhiều thiết bị khác nhau sử dụng các giao thức khác nhau như Zigbee và Bluetooth Thứ hai, khi truyền thông giữa các thiết bị và mạng, trong đó thiết bị sử dụng một giao thức khác, trong khi mạng lại sử dụng một giao thức khác, ví dụ, thiết bị sử dụng Zigbee còn tầng mạng sử dụng công nghệ 3G.
II.2.2 Mã vạch 128 và những thiết bị hỗ trợ
Mô hình thiết kế và xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu từ xa và máy trung tâm
II.3.1 Sơ đồ khối hệ thống
Thực trạng của trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh từ năm
Năm 2015, bộ máy Nhà trường đã có nhiều thay đổi với việc tách, nhập và thành lập mới các đơn vị Khối lượng tài sản bàn giao và thanh lý trong năm rất lớn, đồng thời nhiều tài sản mới cũng được trang bị để phù hợp với định hướng phát triển của Nhà trường Tuy nhiên, công tác kiểm kê hiện tại vẫn phụ thuộc nhiều vào giấy tờ, gây tốn thời gian và công sức, dẫn đến khả năng không chính xác Việc kiểm kê thực tế chưa đáp ứng yêu cầu “thấy được, sờ được” và thiếu thông tin kỹ thuật do không tham khảo sổ tài sản, dẫn đến sự thiếu chính xác trong kiểm tra.
Việc kiểm kê các loại tài sản khác nhau, đặc biệt là những tài sản có thể di chuyển, đang trở thành một thách thức lớn hiện nay Hơn nữa, các tài sản khi hết tuổi thọ vẫn chưa được quản lý chặt chẽ bằng phần mềm, mà chủ yếu dựa vào sự khai báo của các đơn vị.
Hệ thống số hóa dựa trên nền tảng IoT được đề xuất nhằm thực hiện kiểm kê tài sản với các yêu cầu quản lý tài sản lớn, phân loại tài sản cố định và lưu động, đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu đầy đủ để dự báo tuổi thọ của tất cả tài sản Đề tài này tập trung vào việc xây dựng hệ thống quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 4: Mô hình hệ thống được đề xuất Trong đó:
Thiết bị kiểm kê được tôi phân thành hai loai:
- Thiết bị loại lưu động có giá trị lơn như máy chiếu, máy vi tính, máy thực hành công nghệ …
Thiết bị cố định bao gồm các tài sản không thể di chuyển như máy lạnh, máy CNC và máy thực hành công nghệ cao trong phòng Lab Hệ thống cần phải tự động phát hiện để tránh tình trạng mất mát.
Phần cứng thu thập dữ liệu:
Mã vạch 128 được sử dụng để quản lý tài sản cố định, bao gồm thiết bị đọc mã vạch cầm tay có khả năng ghi nhận mã vạch của thiết bị, hoạt động như một thiết bị đầu cuối Thiết bị này kết nối với smartphone qua giao tiếp Bluetooth, chuyển đổi thông tin mã vạch thành chuỗi ký tự.
Trên smartphone, sẽ được cài đặt một ứng dụng để giao tiếp với server và chuyển giao dữ liệu từ thiết bị đọc mã vạch.
- Mã RFID dùng để quản lý các loại tài sản lưu động bao gồm RFID tag, đầu đọc
RFID cầm tay đóng vai trò như một thiết bị đầu cuối và có nhiệm vụ giao tiếp với server để chuyển dữ liệu
Mạng internet hay 4G: Các thiết bị đọc mã code hay mã rfid hỗ trợ các mạng toàn cầu internet hoặc 4G hoặc GSM để chuyển dữ liệu lên máy chủ
Máy chủ server kết nối internet cho phép người dùng truy cập từ nhiều địa điểm khác nhau Trên máy chủ, phần mềm quản lý thiết bị được cài đặt để ghi nhận thông tin từ khối truy cập dữ liệu, lưu trữ, phân tích và thực hiện các phương thức dự đoán dữ liệu.
Server lưu trữ dữ liệu
Thiết bị lưu trữ cục bộ
Máy tính bảng/Điện thoại/Máy vi tính
Thiết bị phần cứng mạng máy chủ là một phần quan trọng trong việc xây dựng và số hóa hệ thống quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
II.3.2 Phần cứng thu thập dữ liệu
Nhằm mục tiêu đánh dấu mỗi thiết bị với một loại mã vạch riêng biệt, mà ở trong đó mỗi mã vạch phải bao gồm các thành phần sau:
Mã kế toán của thiết bị (loại thiết bị)
Mã duy nhất của thiết bị
Các thông tin được phân cách với nhau bởi dấu chấm (.) để giúp cho quá trình xử lý khi nhận dữ liệu được nhanh hơn
Ví dụ thực tế vể một thiết bị được quản lý bởi phẩn mềm:
- Tên thiết bị: Máy đo dao động
- Khoa: Công nghệ điện tử
Mã vạch quy đổi mang giá trị: 40301.01703
Việc lược bỏ thông tin mã phòng và mã khoa trong mã thiết bị sẽ được trình bày chi tiết ở phần chiến lược quản lý thiết bị:
Bài toán đặt ra là cần một phương pháp hiệu quả để đánh dấu các thiết bị Hiện nay, QR code và bar code là hai loại mã vạch phổ biến Mặc dù QR code có khả năng lưu trữ dữ liệu lớn và khả năng chịu lỗi tốt, nhưng yêu cầu thiết bị đọc phải xử lý phức tạp hơn và tốc độ đọc thường chậm hơn so với bar code.
Với khối lượng dữ liệu chuyển đổi sang mã vạch không lớn (15 ký tự) và để đồng bộ với các hệ thống hiện có như mã giáo viên và nhân viên, tôi đã quyết định sử dụng mã vạch Mã vạch có nhiều loại khác nhau, bao gồm CODE 128, CODE 39, và UPC-A.
Hình 5: Minh họa mã vạch CODE 128 Đề tài: Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Trang 20
Trong đề tài này, tôi sử dụng CODE 128 với các lý do sau:
Được sử dụng trong một loạt các ứng dụng
Dữ liệu mã vạch có thể mã hóa dữ liệu số hoặc hai tập con khác nhau của bảng ASCII, và ba chế độ khác nhau có thể kết hợp trong một mã duy nhất.
Hỗ trợ nội dung dữ liệu chiều dài thay đổi
Kiểm tra bắt buộc được xác minh
Nó đã được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ISO / IEC 15417
Cấu trúc mã vạch CODE 128 gồm các thành phần:
Mỗi mã vạch Code 128 bao gồm một ký tự bắt đầu, một chuỗi dữ liệu, một thanh kiểm tra Modula hoặc Mod 103, và một ký tự dừng Tổng thể, mã vạch Code 128 cung cấp một cấu trúc hoàn chỉnh cho việc mã hóa thông tin.
107 mẫu “in” khác nhau (103 ký hiệu dữ liệu, 3 mã bắt đầu và mã dừng một lần)
Vậy với dữ liệu 52341.32153.001 mã vạch tương ứng theo chuẩn CODE 128 sẽ là:
Trong bài viết này, tôi sử dụng thiết bị đọc mã vạch Honeywell Voyager 1602g Pocket Scanner, thiết bị này có khả năng giao tiếp với smartphone.
Bluetooth hoạt động như một thiết bị nhập liệu, giúp quét mã vạch và mã QR Hình 3 minh họa thiết bị đọc mã vạch trong đề tài "Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị" tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
II.3.3 Mô hình máy chủ trung tâm
Máy chủ là thiết bị phần cứng kết nối với cảm biến hoặc thiết bị truyền động qua dây hoặc không dây, có bộ vi xử lý và ổ cứng để chạy phần mềm và thiết lập kết nối tới IoT Integration Middleware (IoTIM) Chẳng hạn, bộ module ngoài trời của trạm khí tượng Netatmo bao gồm máy chủ xử lý kết nối thiết bị cảm ứng.
Máy chủ xử lý trở thành cổng chuyển tín hiệu môi trường vật lý qua thế giới số
Thiết lập và vận hành hệ thống
II.4.1 Đăng nhập và sử dụng hệ thống Ứng dụng khi được khởi động sẽ mở màn hình đăng nhập đầu tiên, thông tin đăng nhập bao gồm email và mật khẩu của người dùng đã đăng ký trước Tuỳ theo thông tin của người dùng mà ứng dụng sẽ cấp cho các quyền khác nhau để thao tác.Nếu thông tin đăng nhập không chính xác, hệ thống sẽ báo lỗi và không cho tiếp tục sử dụng chương trình Đề tài: Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị trong trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Trang 28
Hình 15: Màn hình tính năng đăng nhập
Màn hình thông báo đăng nhập không thành công là một phần quan trọng trong hệ thống quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Việc xây dựng số hóa hệ thống này nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và đảm bảo an toàn thông tin cho người dùng.
II.4.2 Giao diện đăng nhập và sử dụng chức năng trên máy chủ trung tâm
Hình 17: Màn hình đăng nhập vào máy chủ
II.4.3 Cài đặt và sử dụng màn hình quản lý nhóm
Trong hệ thống này, người dùng sẽ được đại diện bởi các nhóm, với mỗi người có thể thuộc một hoặc nhiều nhóm khác nhau Quyền hạn của người dùng trên ứng dụng sẽ phụ thuộc vào loại nhóm mà họ tham gia Trong khuôn khổ luận văn này, chỉ xây dựng hai nhóm chính.
Mã nguồn được chia làm 3 tập tin chính:
Tập tin group-input.js đảm nhiệm vai trò quan trọng trong việc tạo giao diện tương tác và xử lý logic cho việc thêm hoặc sửa thông tin nhóm, bao gồm tên nhóm và mô tả của nhóm.
Tập tin group-item.js: giao diện hiển thị từ nhóm con
Tập tin index.js: thành phần màn hình chính, chứa đặc tả việc sắp xếp các component và tương tác giữa chúng
Quản lý quyền hạn của người dùng là một phần quan trọng trong chức năng quản lý nhân viên Đề tài này tập trung vào việc xây dựng hệ thống quản lý thiết bị số hóa tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 18: Giao diện màn hình quản lý nhóm
Thông tin của nhóm có thể được điều chỉnh qua chức năng sửa
Giao diện chức năng sửa thông tin nhóm trong đề tài "Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị" tại trường ĐH Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
II.4.4 Cài đặt và sử dụng màn hình quản lý người dùng
Hệ thống sẽ quản lý dựa trên thông tin mà người dùng cung cấp bao gồm có:
Vai trò của người sử dụng
Dựa trên thông tin này, khi đăng nhập vào ứng dụng mà người dùng sẽ có các chức năng tương ứng
Hình 20 minh họa màn hình chức năng quản lý người dùng trong đề tài "Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị" tại trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 21: Màn hình chức năng chỉnh sửa thông tin người dùng
II.4.5 Sử dụng màn hình kiểm kê
Màn hình chức năng kiểm kê là một phần quan trọng trong hệ thống quản lý thiết bị số hóa tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Hệ thống này giúp tối ưu hóa quy trình kiểm kê và quản lý thiết bị, nâng cao hiệu quả công việc và đảm bảo tính chính xác trong việc theo dõi tài sản.
Hình 23: Màn hình chi tiết chức năng kiểm kê
Màn hình chi tiết trạng thái thiết bị được kiểm kê là một phần quan trọng trong việc xây dựng hệ thống quản lý thiết bị số hóa tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 25: Màn hình xem lịch sử kiểm kê
Màn hình hiển thị kết quả kiểm kê thiết bị trong dự án xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
II.4.5.1 Quản lý khoa (phòng ban)
Hình 27: Giao diện ứng dụng tính năng quản lý phòng ban Mỗi khoa được quy định bởi hai thuộc tính:
Mã khoa là một chuỗi số 5 chữ số, được sử dụng trong mã vạch của thiết bị và phải đảm bảo tính duy nhất giữa các khoa Server sẽ kiểm tra tính duy nhất của mã này và thông báo lỗi nếu mã khoa đã tồn tại.
Tên khoa: diễn giải thông tin của khoa dựa theo mã
Ứng dụng không chỉ cho phép thêm từng khoa riêng lẻ mà còn hỗ trợ chỉnh sửa thông tin của các khoa đã nhập trước đó và xóa những khoa không còn yêu cầu sử dụng.
Trong hệ thống quản lý nhóm, mỗi người dùng có thể tham gia vào một hoặc nhiều nhóm, với quyền hạn khác nhau tùy thuộc vào loại nhóm Hiện tại, hệ thống chỉ hỗ trợ hai nhóm chính và không cho phép thêm nhóm mới.
Nhóm nhân viên: chỉ có quyền tạo các đợt kiểm kê và chỉ được nhập tình trạng của các thiết bị trong quá trình kiểm kê
Nhóm quản lý: có quyền trên toàn bộ hệ thống
Quản lý quyền hạn của người dùng là một phần quan trọng trong hệ thống quản lý nhân viên Đề tài này tập trung vào việc xây dựng và số hóa hệ thống quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
II.4.5.3 Quản lý nhân viên
Hình 29: Giao diện tính năng quản lý nhân viên
Hệ thống sẽ quản lý dựa trên thông tin mà người dùng cung cấp bao gồm có:
Vai trò của người sử dụng
Dựa trên thông tin này, khi người dùng đăng nhập vào ứng dụng, họ sẽ có quyền truy cập vào các chức năng tương ứng Đề tài này tập trung vào việc xây dựng hệ thống quản lý thiết bị số hóa tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
II.4.5.4 Quản lý thiết bị và loại thiết bị
Kết quả thực hiện đề tài
II.5.1 Cài đặt và sử dụng hệ thống
Nhóm nghiên cứu đã triển khai phần mềm trên server để lưu trữ dữ liệu sau quá trình kiểm kê và in các thống kê cần thiết Phần mềm cũng được cài đặt trên tablet và thiết bị di động với kết nối Bluetooth đến máy đọc mã vạch, nhằm thực hiện công tác kiểm kê tại các đơn vị và truyền dữ liệu về máy tính trung tâm Dưới đây là một số hình ảnh về việc các thành viên trong nhóm vận hành hệ thống số hóa quản lý thiết bị tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Chủ nhiệm đề tài ThS Trần Thanh Hải cùng nhóm thực hiện đang tiến hành chạy dữ liệu và kiểm tra tính ổn định của hệ thống trong dự án "Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị" tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 35: Chủ nhiệm đề tài thực hiện thao tác kiểm kê
Thành viên của đề tài đã thực hiện thao tác kiểm kê trong dự án "Xây dựng số hóa hệ thống quản lý thiết bị" tại Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 37: Chủ nhiệm và thành viên đề tài thực hiện thao tác chuyển dữ liệu về hệ thống máy chủ sau khi đã thực hiện thao tác kiểm kê
Số hóa dữ liệu và ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý thiết bị, tài sản và vật tư đang trở nên ngày càng quan trọng trong thời đại công nghiệp 4.0 Hệ thống IoT đóng vai trò then chốt trong việc đáp ứng nhu cầu thực tế tại Trường Đại học Công nghiệp thành phố.
Tại Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, chúng tôi đã nghiên cứu các ngôn ngữ lập trình và cấu trúc phần cứng cho hệ thống cơ sở hạ tầng IoT Dựa trên yêu cầu của ban lãnh đạo và kinh nghiệm cá nhân, chúng tôi đã thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống kiểm kê trang thiết bị Hệ thống này hiện đang hoạt động tại phòng Kế hoạch – Đầu tư, hỗ trợ công tác kiểm kê theo quyết định số 2145/QĐ-ĐHCN, ngày 11 tháng 12 năm 2019, của Hiệu trưởng về việc thành lập Ban kiểm kê tài sản 2019.
Hệ thống đã được thử nghiệm thành công với hơn 200 danh mục thiết bị và tình trạng tương ứng Nhờ vào hệ thống wifi được lắp đặt toàn trường, nhiều thiết bị cầm tay có thể thu thập và truyền dữ liệu về máy chủ trung tâm đồng thời, giúp quá trình kiểm kê thiết bị diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn.
Việc số hóa toàn bộ lưu trữ thiết bị và trạng thái thiết bị bằng các tập tin Excel và giấy tờ hiện tại gây tốn thời gian cho công tác thống kê và tìm kiếm Hệ thống mà chúng tôi thiết kế và triển khai sẽ giúp rút ngắn thời gian thống kê và tìm kiếm thiết bị, đồng thời nâng cao độ chính xác.
Dựa trên trí tuệ nhân tạo và các thuật toán thông minh, nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc cài đặt các thuật toán để đánh giá tình hình trang thiết bị, từ đó đưa ra phương án dự trù nhằm phục vụ cho hơn 1000 giảng viên và 37.000 sinh viên Một trong những giải thuật được áp dụng là IMSR_PreTree, giúp xây dựng cây dữ liệu và tạo mối quan hệ giữa các thiết bị qua các năm, từ đó đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cấp hoặc thay thế thiết bị trong tương lai.