(Đồ án hcmute) thiết kế mô hình hệ thống giám sát chất lượng môi trường không khí đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật máy tính

Cuối cùng, cho dù nhóm thực hiện đã rất cố gắng để hoàn thành mục tiêu đề tài đặt ra và đảm bảo về thời gian thực hiện nhưng do kiến thức và cách triển khai công việc chưa chuyên nghiệp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH

VÕ TRÍ TRIỀU

S K L 0 0 9 6 3 3

GVHD: ThS TRƯƠNG NGỌC HÀ SVTH: NGUYỄN VĂN HUY

THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG

MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH -VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH

SVTH: NGUYỄN VĂN HUY

MSSV: 18119078

VÕ TRÍ TRIỀU MSSV: 18119128

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH -VIỄN THÔNG

TP HỒ CHÍ MINH – 08/2022

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên:

Nguyễn Văn Huy MSSV: 18119078

Võ Trí Triều MSSV: 18119128 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Lớp: 18119CL1

1 Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT

LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

3 Sản phẩm:

TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

Giảng viên hướng dẫn: ThS Trương Ngọc Hà

Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài:

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên:

Nguyễn Văn Huy MSSV: 18119078

Võ Trí Triều MSSV: 18119128

Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài: “Thiết kế mô hình hệ thống giám sát

chất lượng không khí” này, nhóm thực đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ phía

Thầy/Cô, gia đình và bạn bè Đặc biệt, nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm

ơn Thầy ThS Trương Ngọc Hà đã nỗ lực giúp đỡ, chỉ bảo và hướng dẫn nhiệt tình

để nhóm có thể hoàn thiện đề tài này Nhóm xin được phép gửi đến thầy lòng biết

ơn và lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất

Nhóm thực hiện cũng xin cảm ơn các Giảng viên tại trường ĐH Sư phạm

kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, các bạn sinh viên cùng lớp đã hỗ trợ về cả thời gian tính thần đóng góp ý kiến và chia sẻ những kinh nghiệm quý báu để giúp nhóm hoàn thành đề tài này

Cuối cùng, cho dù nhóm thực hiện đã rất cố gắng để hoàn thành mục tiêu

đề tài đặt ra và đảm bảo về thời gian thực hiện nhưng do kiến thức và cách triển khai công việc chưa chuyên nghiệp nên chắc chắn kết quả thực hiện của nhóm sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong Thầy/Cô và các bạn sinh viên cảm thông Nhóm mong nhận được những ý kiến của Thầy/Cô và các bạn sinh viên

Nhóm xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đề tài

Nguyễn Văn Huy Võ Trí Triều

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm xin cam kết thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG

GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ” được thực hiện

dựa trên sự nỗ lực, cố gắng cùng với sự hỗ trợ và sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn ThS Trương Ngọc Hà Dữ liệu và kết quả của quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp là trung thực và kết quả của bất kỳ dự án nghiên cứu tương tự nào sẽ không bao giờ được sao chép hoặc sử dụng Tài liệu tham khảo được trích dẫn đầy

đủ ở phụ lục tham khảo

Đại diện nhóm thực hiện đồ án tốt nghiệp

(ký và ghi rõ họ tên)

TÓM TẮT

Trước hết, nhóm sẽ tìm hiểu về các vấn đề liên quan đến các yếu tố gây ra các mức độ của sự ô nhiễm có trong không khí, những nguyên nhân chính của việc đánh giá chất lượng khí Tìm hiểu kiến thức về AQI và cách tính toán AQI theo chuẩn ở Việt Nam Tìm hiểu về truyền thông LoRa, cách thức hoạt động và trao đổi dữ liệu giữa các nút

Thông qua các tìm hiểu đó nhóm thực hiện đề “Thiết kế mô hình hệ thống

giám sát môi trường không khí” thông qua LoRa để kết hợp các nút để đưa ra sự

tối ưu cũng như thuận tiện cho việc di chuyển lắp đặt Ứng dụng của hệ thống tương đối ổn định khi áp dụng trong các nhà máy xí nghiệp và các hầm mỏ nơi thường có điều kiện môi trường không khí với mức độ ô nhiễm tương đối cao cũng như các sự cố về rò rỉ khí gas Tùy theo ứng dụng thực tế nhóm thực hiện lựa chọn các cảm biến phù hợp với điều kiện và hoàn cảnh của môi trường, nhỏ gọn Ngoài

ra nhóm còn tạo ra một Website và phần mềm di động nhằm tích hợp với phần cứng nhằm tối ưu hóa đề tài Cùng với việc thu thập dữ liệu nhóm còn kết hợp với việc điều khiển một số thiết bị mô phỏng Dưới đây là nghiên cứu chi tiết và các kết quả đạt được mà nhóm đã thực hiện

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN III LỜI CAM ĐOAN IV TÓM TẮT V MỤC LỤC VI DANH MỤC HÌNH IX DANH MỤC BẢNG XII CÁC TỪ VIẾT TẮT XIII

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 GIỚITHIỆU 1

1.2 TÌNHHÌNHNGHIÊNCỨUHIỆNNAY 2

1.3 MỤCTIÊUĐỀTÀI 2

1.4 GIỚIHẠNĐỀTÀI 3

1.5 PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 3

1.6 BỐCỤCQUYỂNBÁOCÁO 4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 TỔNGQUANVỀAQI 5

2.1.1 Giới thiệu về AQI 5

2.1.2 Tính toán AQI dựa trên thang đo 5

2.1.3 Tính giá trị AQIh của từng thông số (AQIx) 6

2.2 GIỚITHIỆUCÁCCHUẨNGIAOTIẾP 8

2.2.1 Giới thiệu về LoRa 8

2.2.2 Chuẩn giao tiếp UART 9

2.2.3 Chuẩn giao tiếp SPI 9

2.2.4 Chuẩn giao tiếp I2C 10

2.3 GIỚITHIỆUPHẦNCỨNG 11

2.3.2 Mô-đun thu phát SPI LORA RA-02 SX1278 12

2.3.3 Cảm biến bụi SDS011 12

2.3.4 Cảm biến khí tự nhiên MQ-4 13

2.3.5 Cảm biến CO MQ-7 14

2.3.6 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm SHT30 14

2.3.7 Màn hình LCD1602 kết hợp mô-đun I2C 15

2.3.8 Còi báo Buzzer KY-012 16

2.3.9 Pin sạc BRC 18650 16

2.4 GIỚITHIỆUVỀFLUTTER 17

2.5 GIỚITHIỆUREACTJS 18

2.6 GIỚITHIỆUVỀFIREBASE 18

2.6.1 Firebase Realtime Database 18

2.6.2 Firebase Authentication 19

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20

3.1 YÊUCẦUHỆTHỐNG 20

3.2 THIẾTKẾPHẦNCỨNG 22

3.2.1 Thiết kế và thi công trạm chính (Station) 22

3.2.1.1 Sơ đồ khối Station 22

3.2.1.2 Khối xử lý trung tâm 23

3.2.1.3 Khối nhận dữ liệu 24

3.2.1.4 Khối điều khiển 25

3.2.1.5 Khối hiển thị 25

3.2.1.6 Khối cảnh báo 26

3.2.1.7 Khối nguồn của Station 27

3.2.1.8 Sơ đồ nguyên lý Station 28

3.2.2 Thiết kế và thi công Sensor Node 29

3.2.2.1 Sơ đồ khối Sensor Node 29

3.2.2.2 Khối xử lý trung tâm Sensor Node 30

3.2.2.3 Khối truyền dữ liệu 30

3.2.2.5 Khối nguồn của Sensor Node 34

3.2.2.6 Sơ đồ nguyên lý Sensor Node 35

3.3 THIẾTKẾPHẦNMỀM 36

3.3.1 Giới thiệu chức năng của phần mềm 36

3.3.2 Lưu đồ giải thuật của Station 36

3.3.3 Lưu đồ giải thuật của Sensor Node 44

3.4 THIẾTKẾỨNGDỤNGDIĐỘNGVÀWEBSITE 45

3.4.1 Thiết kế ứng dụng di động 45

3.4.2 Thiết kế Website 49

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ 52

4.1 KẾTQUẢTHỰCHIỆNMÔHÌNH 52

4.1.1 Kết quả thi công Station 52

4.1.2 Kết quả thi công Sensor Node 54

4.2 KẾTQUẢTHICÔNGPHẦNMỀM 56

4.2.1 Cơ sở dữ liệu 56

4.2.2 Quá trình truyền dữ liệu từ nút đến cơ sở dữ liệu 57

4.2.3 Quá trình điều khiển thiết bị ở Station 57

4.3 KẾTQUẢKIỂMTRACHẠYTHỬMÔHÌNH 65

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66

5.1 KẾTLUẬN 66

5.2 HƯỚNGPHÁTTRIỂN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 1: Khoảng giá trị và mức độ cảnh báo 6

Hình 2 2: Truyền dẫn chuẩn UART 9

Hình 2 3: Truyền nhận chuẩn SPI 10

Hình 2 4: Truyền nhận chuẩn I2C 11

Hình 2 5: Mô-đun ESP 32S – NodeMCU 11

Hình 2 6: Mô-đun LoRa SX1278 12

Hình 2 7: Cảm biến bụi SDS011 13

Hình 2 8: Cảm biến khí Gas 13

Hình 2 9: Cảm biến khí CO 14

Hình 2 10: Mô-đun cảm biến nhiệt độ độ ẩm SHT30 15

Hình 2 11: Màn hình LCD1602 kết hợp mô-đun I2C 15

Hình 2 12: Mô-đun Buzzer 16

Hình 2 13: Flutter ứng dụng cho đa nền tảng 17

Hình 2 14: Logo React 18

Hình 2 15: Realtime Database 19

Hình 2 16: Firebase Authentication 19

Hình 3 1: Sơ đồ khối hệ thống 20

Hình 3 2: Sơ đồ khối Station 22

Hình 3 3: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm Station 23

Hình 3 4: Sơ đồ nguyên lý khối nhận dữ liệu 24

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển 25

Hình 3 6: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị 26

Hình 3 7: Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo 26

Hình 3 8: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 27

Hình 3 9: Sơ đồ nguyên lý Station 28

Hình 3 10: Sơ đồ khối Sensor Node 29

Hình 3 11: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm Sensor Node 30

Hình 3 13: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến 32

Hình 3 14: Sơ đồ nguyên lý cảm biến nhiệt độ độ ẩm 32

Hình 3 15: Sơ đồ nguyên lý cảm biến bụi 33

Hình 3 16: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MQ-7 33

Hình 3 17: Sơ đồ nguyên lý cảm biến MQ-4 34

Hình 3 18: Sơ đồ nguyên lý của Sensor Node 35

Hình 3 19: Lưu đồ giải thuật của Station 37

Hình 3 20: Lưu đồ luồng xử lý nhận dữ liệu 38

Hình 3 21: Lưu đồ luồng xử lý hiển thị trên màn LCD 39

Hình 3 22: Lưu đồ luồng xử lý điều khiển thiết bị 40

Hình 3 23: Lưu đồ giải thuật xử lý nút nhấn 41

Hình 3 24: Lưu đồ giải thuật của chế độ tự động 42

Hình 3 25: Lưu đồ giải thuật của chế độ thủ công 43

Hình 3 26: Lưu đồ giải thuật ở Sensor Node 44

Hình 3 27: Giao diện ứng dụng di động 46

Hình 3 28: Màn hình đăng nhập, đăng ký và đổi mật khẩu 46

Hình 3 29: Màn hình điều khiển 47

Hình 3 30: Màn hình thông tin tài khoản 47

Hình 3 31: Lưu đồ giải thuật ứng dụng di động 48

Hình 3 32: Giao diện đăng nhập đăng ký của Website 49

Hình 3 33: Giao diện Website giám sát và hiển thị các thông số 50

Hình 3 34: Giao diện xét ngưỡng 50

Hình 3 35: Giao diện điều khiển 50

Hình 3 36: Lưu đồ giải thuật của Website 51

Hình 4 1: Mạch khối Station 52

Hình 4 2 Mô hình khối Station 53

Hình 4 3: Mạch khối Sensor Node 54

Hình 4 4: Mô hình khối Sensor Node 55

Hình 4 5: Cơ sở dữ liệu của mô hình 56

Hình 4 6: Cấu trúc tệp dữ liệu 56

Hình 4 7: Dữ liệu được lưu trữ ở CSDL firebase 57

Hình 4 8: Màn hình hiển thị chế độ tự động 58

Hình 4 9: Màn hình hiển thị chế độ thủ công 59

Hình 4 10: Dữ liệu được lưu trữ trên Firebase 60

Hình 4 11: Các trạng thái hoạt động của thiết bị 61

Hình 4 12: Giao diện đăng nhập người dùng 62

Hình 4 13: Giao diện giám sát 62

Hình 4 14: Giao diện thiết lập điều khiển 63

Hình 4 15: Giao diện thiết lập ngưỡng 63

Hình 4 16: Giao diện giám sát 63

Hình 4 17: Giao diện điều khiển 63

Hình 4 18: Giao diện đăng nhập đăng ký 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Các giá trị BPi đối với các thông số 7

Bảng 3: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun LoRa 12

Bảng 4: Bảng thông số kỹ thuật SDS011 13

Bảng 5: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun Mq-4 14

Bảng 6: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun Mq-7 14

Bảng 7: Bảng thông số kỹ thuật SHT30 15

Bảng 8: Bảng thông số kỹ thuật màn LCD 16

Bảng 9: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun Buzzer 16

Bảng 10: Bảng số liệu truyền nhận dữ liệu 65

Bảng 11: Bảng số liệu điều khiển thiết bị 65

CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt Ý nghĩa

1 AQI Air Quality Index

2 LoRa Long Range

3 IOT Internet of Things

4 EPA Environmental Protection Agency

5 Wifi Wireless Fidelity

6 RGB Red, Green, Blue

7 I2C Inter-Integrated Circuit

8 SDA Serial Data

9 SCL Serial Clock

10 IC Integrated Circuit

11 HTTP HyperText Transfer Protocol

12 HTML HyperText Markup Language

13 CSS Cascading Style Sheets

14 CSDL Cơ sở dữ liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 GIỚI THIỆU

Trong thời đại kinh tế Việt Nam đang phát triển vượt trội trong nhiều lĩnh vực, các nhà đầu tư nước ngoài xem Việt Nam là một trong những đất nước đáng để đầu tư phát triển Nhờ đó mà vấn đề giải quyết việc làm đã được giải quyết đáng

kể Đổi lại, với việc ngày càng nhiều khu công nghiệp nổi lên đã kéo theo rất nhiều

hệ lụy về ô nhiễm nguồn nước và không ngoại trừ ô nhiễm không khí Cùng với

đó là khí thải từ động cơ của các phương tiện giao thông cũng góp phần ảnh hưởng đến môi trường gây biến đổi khí hậu Ô nhiễm môi trường cũng tác động tiêu cực đến sức khỏe của người dân, có thể thấy thông qua việc các trường hợp mắc và tử vong do các bệnh liên quan đến đường hô hấp ngày càng nhiều Với tiêu chí đặt

an toàn sức khỏe của người dân cũng như người lao động lên hàng đầu thì ngoài môi trường sống sinh hoạt thì môi trường làm việc cũng được quan tâm đến Đối với những nơi như hầm mỏ cũng đáng được chú ý đến, với môi trường làm việc sâu trong lòng đất thì việc người lao động tiếp xúc với bụi than, các khí độc khác rất dễ xảy ra Tại những khu vực này, sẽ rất khó để dựng lên một trạm thu thập dữ liệu từ không khí để cảnh báo sớm, do chi phí cho các trạm quan trắc chất lượng không khí rất cao, quy mô rất lớn nên khó di chuyển đi nơi khác

Vì vậy, nhóm thực hiện thiết kế, thi công mô hình hệ thống giám sát những chỉ

số có trong môi trường không khí (nhiệt độ, độ ẩm, chỉ số bụi, khí CO, khí tự nhiên

…) giúp biết được chất lượng của môi trường sống hoặc những nơi mình làm việc

để có những biện pháp tự bảo vệ bản thân Hệ thống sử dụng công nghệ mạng cảm biến không dây ứng dụng LoRa, giúp hệ thống sử dụng lâu hơn so với Mô-đun Wifi, Mô-đun sim, … khi sử dụng cùng một lượng pin như nhau Nhóm thực hiện

đề tài với yêu cầu thiết kế đơn giản, thân thiện người dùng, dễ dàng sử dụng, dữ liệu được lưu trữ ở CSDL firebase, kích thước nhỏ gọn, thuận tiện cho việc lắp đặt hoặc di chuyển

Qua những vấn đề đã đề cập trên, đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống giám

dựa trên công nghệ LoRa để truyền và nhận dữ liệu, vi điều khiển ESP32 để kết nối internet, thu thập các chỉ số môi trường: chỉ số bụi, nhiệt độ, độ ẩm, CO, … và điều khiển thiết bị

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY

Tại Việt Nam, đã có sự phát triển về rất nhiều mặt như văn hóa, xã hội, kinh

tế, giao thông vận tải… Cùng với sự phát triển đó là sự ô nhiễm không khí do sự gia tăng nhanh chóng của các phương tiện giao thông, nhà máy… gây ra biến đổi khí hậu, gia tăng hiệu ứng nhà kính và trái đất nóng lên Nhiều giải pháp đã được

đề ra như tổ chức các cuộc thi, tuyên truyền, … nhưng nhiều nơi vẫn còn ô nhiễm rất nghiêm trọng ví dụ như là ao hồ, hẻm, chợ, khí thải của các nhà máy, các phương tiện tham gia giao thông thải ra ngoài môi trường rất nhiều khí thải

Ở đây nhóm đã thực hiện ứng dụng hệ thống ở như hầm mỏ, một trong những nơi chật hẹp, không có nhiều không gian rộng sẽ rất khó trong việc xây dựng các trạm dùng để thu thập các dữ liệu từ các chất có trong không khí để cảnh báo những người làm việc ở nơi đó vì vậy cần phát triển và nghiên cứu các thiết bị nhỏ gọn, tiện lợi và giá cả phải chăng, giúp cảnh báo trước những nguy cơ đến từ việc ô nhiễm không khí và đề phòng những sự nguy hiểm khi làm việc ở nơi khó khăn như vậy

Dựa trên mục tiêu mà nhóm đã đề ra là mô hình hệ thống sẽ có giao diện thân thiện, nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng phần cứng lẫn phần mềm, dữ liệu được lưu trữ ở CSDL, cùng với kích thước vừa vặn, nhỏ gọn sẽ giúp ích rất nhiều cho việc trong việc di chuyển mô hình đến những nơi khác và trong việc lắp đặt ngoài ra còn giúp cảnh báo trước những nguy cơ đến từ việc ô nhiễm không khí và đề phòng những

sự nguy hiểm khi làm việc ở nơi khó khăn như vậy

dựa vào những giá trị thu thập được để tính toán đưa ra giá trị AQI dựa trên phương pháp tính toán ở Việt Nam đã được công bố Nhóm thực hiện đã lựa chọn và sử dụng những loại cảm biến dựa trên cơ sở tối ưu hóa về mặt chi phí, kích cỡ cũng như là mức độ phù hợp với đề tài

Việc thực hiện đo với khoảng cách xa giữa các nút

Hệ thống của mô hình chỉ hoạt động tốt khi đã kết nối được với mạng wifi hoặc sử dụng 4G

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống giám sát môi trường không khí.”

nhóm thực hiện việc tìm hiểu kiến thức về:

- Lý thuyết liên quan đến LoRa

- Thiết kế, thi công hệ thống thu thập dữ liệu từ các chất có trong không khí dựa vào các cảm biến

- Cài đặt ngưỡng giá trị để điều khiển việc bật/tắt các thiết bị

- Áp dụng kiến thức để thiết kế Website và ứng dụng di động

Xoay quanh chủ đề này, nhóm tìm hiểu thông qua Internet, dựa vào những bài báo uy tín đã được đăng trên diễn đàn kết hợp với sách giáo khoa và các kiến thức được tiếp cận và tìm hiểu trong quá trình học ở trường Hơn nữa, phần mềm giúp hoàn thành các quy trình như:

- Phần mềm Visual Studio Code

- Phần mềm Android Studio

1.6 BỐ CỤC QUYỂN BÁO CÁO

Chương 1: Tổng quan

Trình bày sơ lược về lý do chọn đề tài, tình hình nghiên cứu của đề tài hiện

nay, mục tiêu đạt được mà nhóm đã thực hiện kết hợp với các phương pháp nghiên

cứu tìm hiểu về đề tài thực hiện

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Tìm hiểu các cơ sở lý thuyết, tổng quan về AQI, giới thiệu đôi nét về các chuẩn

giao tiếp được sử dụng trong đề tài, lý thuyết về các phần cứng và phần mềm

Chương 3: Thiết kế hệ thống

Trình bày các yêu cầu của hệ thống, thiết kế phần cứng cùng với phần sơ đồ

hệ thống và giải thích hoạt động, thiết kế phần mềm

Chương 4: Kết quả, Nhận xét và đánh giá

Trình bày kết quả đã thực hiện được sau khi hoàn thành mô hình, đánh giá mô

hình đã hoạt động so với mục tiêu ban đầu đề ra

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Trình bày ra những kết quả đã đạt được, nêu nhận xét, đánh giá kết quả đạt

được của đề tài Tìm ra phương hướng để phát triển đề tài trong tương lai

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TỔNG QUAN VỀ AQI

2.1.1 Giới thiệu về AQI

Chỉ số chất lượng không khí (Air Quality Index - AQI) là sáu loại chỉ số giúp chuyển đổi các phép đo ô nhiễm không khí hằng ngày thành thông tin để giúp mọi người biết được chất lượng không khí nơi mình đang sống, các rủi ro liên quan đến sức khỏe và những hành động có thể thực hiện để bảo vệ bản thân cũng như là gia đình và mọi người [1] Năm chất gây nên sự ô nhiễm không khí mà EPA (The U.S Environmental Protection Agency – Cơ Quan Bảo Vệ Môi Trường Hoa Kỳ) dùng

để tính toán AQI là nhóm Ozon, ô nhiễm hạt, carbon monoxide, sulfur dioxide và nito dioxide Các tiêu chuẩn chất lượng không khí đã được EPA quy định để bảo

vệ sức khỏe của cộng đồng

2.1.2 Tính toán AQI dựa trên thang đo

AQI được coi là bảng có những giá trị được giới hạn từ 0 đến 500, mức độ ô nhiễm có trong không khí sẽ tương ứng với các giá trị có trong bảng, giá trị AQI cao hơn cho thấy mức độ ô nhiễm trong không khí cũng lớn hơn và làm gia tăng các mối quan tâm về sức khỏe Giá trị AQI nhỏ hơn hoặc bằng 100 thường được coi là chuẩn xem giá trị và mức độ cảnh báo ở hình 2.1 Chỉ số AQI được chia thành sáu loại khác nhau, mỗi loại có một màu sắc khác nhau, giúp mọi người nhận biết chất lượng không khí và cũng là cách dễ dàng nhận biết để ngăn ngừa và bảo

vệ bản thân khỏi những tác động xấu đến môi trường

Hình 2 1:

Khoảng giá trị và mức độ cảnh báo [2]

2.1.3 Tính giá trị AQI h của từng thông số (AQIx)

-

Giá trị Nowcast đối với 𝑃𝑀

và 𝑃𝑀

[3]

o Gọi c1, c2, …c12 là 12 giá trị quan trắc trung bình 1 giờ (c1, c2, …c12 là giá trị quan trắc trung bình 1 giờ gần nhất)

o Tính giá trị trọng số: 𝑊

=

𝐶𝑚𝑎𝑥

trong đó 𝐶

là giá trị nhỏ nhất trong số 12 giá trị trung bình 1 giờ 𝐶

là giá trị lớn nhất trong số 12 giá trị trung bình 1 giờ

∑ 12 𝑤 𝑖−1 𝑖

- Tính giá trị AQIh của từng thông số (AQIx) [1]

o Để tính toán được giá trị 𝐴𝑄𝐼ℎ của CO ta có thể dựa vào công thức

số 1 và công thức số 2 để dùng cho việc tính giá trị của PM10 và PM2.5

- Giá trị AQI giờ tổng hợp [1]

o Giá trị AQI giờ tổng hợp được tính bằng cách lấy giá trị lớn nhất của 𝐴𝑄𝐼𝑥 sau khi đã tính toán được của các thông số

𝐴𝑄𝐼ℎ = 𝑚𝑎𝑥 (𝐴𝑄𝐼𝑥)

o Dựa trên giá trị AQI đã tính được có thể cảnh báo về mức độ ô nhiễm có trong không khí và được biểu diễn thông qua các biểu tượng, màu sắc cụ thể

2.2 GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO TIẾP

2.2.1 Giới thiệu về LoRa

Long Range (LoRa) là điều chế không dây để cung cấp dữ liệu truyền tải với khoảng cách xa LoRa hoạt động dựa trên kỹ thuật Chirp Spread Spectrum (CSS) duy trì ở điện năng thấp tương tự như FSK nhưng cơ bản vẫn mở rộng phạm vi giao tiếp CSS đã được sử dụng với vai trò hỗ trợ trong các lĩnh vực như quân sự, không gian, vũ trụ trong một thời gian dài để phục vụ cho việc giao tiếp với nhau với vị trí giữa các nút tương đối xa Hiện nay LoRa được tạo ra với mục đích phục

vụ cho lĩnh vực IOT vì có thể hoạt động trong một thời gian dài, tiết kiệm năng lượng [4]

LoRa có hai lớp riêng biệt: một lớp vật lý sử dụng phổ Chirp Spread Spectrum (CSS - kỹ thuật điều chế vô tuyến) cùng với đó là MAC giao thức lớp (LoRaWAN)

Kỹ thuật CSS lan truyền tín hiệu đầu vào băng hẹp trên một phạm vi rộng hơn băng thông kênh cung cấp giao tiếp hai chiều Các tín hiệu chirp được tạo ra bởi các máy phát thay đổi tần số của chúng theo thời gian mà không thay đổi pha giữa các ký hiệu liền kề Kỹ thuật CSS đảm bảo tính liên tục pha giữa các biểu tượng chirp trong phần mở đầu của vật lý gói lớp cho phép đồng bộ hóa thời gian và tần

số đơn giản và chính xác hơn và loại bỏ nhu cầu tạo ra các thành phần đắt tiền một đồng hồ cục bộ ổn định trong nút LoRa

Lớp A: Thiết bị điểm cuối LoRaWAN lớp A có nhiệm vụ giao tiếp giữa hai chiều Khe truyền được lập lịch bởi điểm cuối cụ thể dựa trên nhu cầu của điểm cuối và có một sự thay đổi nhỏ dựa trên cơ sở thời gian ngẫu nhiên

Loại B: Các thiết bị LoRa Loại B cung cấp chức năng Loại A và thêm vào đó, chúng mở thêm các cửa sổ nhận vào các thời điểm đã lên lịch Để đạt được sự đồng

bộ hóa cần thiết từ mạng, điểm cuối nhận được tín hiệu đồng bộ thời gian từ cổng kết nối Điều này cho phép máy chủ biết khi nào thiết bị đầu cuối đang lắng nghe

Loại C: Thiết bị LoRa loại C cung cấp các cửa sổ nhận gần như mở liên tục Chúng chỉ đóng khi điểm cuối đang truyền Loại điểm cuối này thích hợp khi cần nhận một lượng lớn dữ liệu hơn là truyền

2.2.2 Chuẩn giao tiếp UART

Truyền thông nối tiếp không đồng bộ (UART: Universal Asynchronous Receiver – Transmitter) Là chuẩn giao tiếp giữa hai thiết bị chỉ sử dụng hai dây,

có thể cấu hình tốc độ truyền, không sử dụng xung đồng hồ để đồng bộ hóa các bit

dữ liệu từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận Sử dụng 2 dây TX (Transmitter) và RX (Receiver) (hình2.6) để thực hiện truyền hoặc nhận dữ liệu.[6]

Khi bắt đầu truyền nhận dữ liệu, khi bên nhận phát hiện một bit start thì nó sẽ bắt đầu đọc các bit nhận được ở một tốc độ truyền cụ thể (baud rate) Tốc độ truyền giữa 2 thiết bị bắt buộc phải giống nhau Có thể thiết lập ba chế độ truyền dữ liệu

cơ bản: Đơn công, Bán song công, Song công

Hình 2 2: Truyền dẫn chuẩn UART

Có hai dạng truyền thông trong UART: Truyền thông nối tiếp, Truyền thông song song

2.2.3 Chuẩn giao tiếp SPI

Chuẩn giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface) là giao thức giao tiếp đồng

bộ SPI là chuẩn truyền thông nối tiếp đồng bộ giữa thiết bị phát và thu hoặc giữa Master và nhiều Slave Thiết bị được xem là một Master khi nó có khả năng điều khiển các thiết bị còn lại trong cùng một chuẩn giao tiếp (vi điều khiển) Còn lại,

các thiết bị được điều khiển bởi Master được gọi là Slave (có thể là vi điều khiển, hoặc ngoại vi, hoặc cảm biến) [7] Một SPI bao gồm bốn đường giao tiếp:

- SCK (Serial Clock): Master sẽ tạo xung các Slave để tạo xung nhịp cho việc giao tiếp Mỗi xung nhịp sẽ báo rằng một bit dữ liệu đã đến hoặc đi

- MISO (Master Input Slave Output): Tín hiệu này được tạo ra bởi Slave và nhận bởi Master Nhằm gửi dữ liệu từ Slave đến Master

- MOSI (Master Output Slave Input): Tín hiệu được truyền từ Master đến Slave Nhằm gửi dữ liệu từ Master đến Slave

- SS (Slave Select) hay CS (Chip Select): Chọn thiết bị Slave cụ thể để truyền nhận dữ liệu

Hình 2 3: Truyền nhận chuẩn SPI

Tương ứng mỗi chu kỳ clock thì một bit dữ liệu được được truyền đi hoặc nhận

về Sau tám chu kỳ xung clock thì hoàn tất việc truyền nhận một byte dữ liệu.[9]

2.2.4 Chuẩn giao tiếp I2C

I2C (Inter- Integrated Circuit) là giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ sử dụng hai đường giao tiếp là:

- SCL: có nhiệm vụ truyền xung đồng hồ từ Master đến Slave

- SDA: có nhiệm vụ truyền nhận dữ liệu đường truyền dữ liệu giữa Slave và Master

Hình 2 4: Truyền nhận chuẩn I2C

Giao thức I2C sử dụng dây SDA để truyền nối tiếp từng bit dữ liệu theo tín hiệu xung đồng hồ do Master tạo ra để có thể quản lý việc truyền nhận dữ liệu được diễn ra ổn định.[8]

2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

2.3.1 Mô-đun Node MCU-32S

Mô-đun Node MCU-32S (hình 2.5) được dùng làm khối xử lý trung tâm

Nó có khả năng thu phát wifi và kết nối bluetooth do được tích hợp với ăng-ten và

RF Sử dụng lõi chip ESP32 hai lõi CPU có thể được điều khiển riêng lẻ Tần số xung có thể điều chỉnh từ 80MHz- 240Mhz và có hỗ trợ RTOS

Mô-đun Node MCU-32S có kích thước nhỏ gọn phù hợp cho các sản phẩm

có yêu cầu về mặt kích thước và tính linh hoạt

Hình 2 5: Mô-đun ESP 32S – NodeMCU [9]

Bảng 2: Bảng thông số kỹ thuật ESP32s [9]:

Nguồn sử dụng 5VDC SPI Flash 32Mbit Dãy tần số 2400 ~ 2483.5 Mhz Bluetooth BLE 4.2 BR/EDR

Wifi 802.11 b/g/n/e/i

Số chân 38 chân GPIO

2.3.2 Mô-đun thu phát SPI LORA RA-02 SX1278

Mạch Thu Phát RF SPI LoRa SX1278 (hình2.6) sử dụng chip SX1278 Dòng sản phẩm SX1278 của Semtech cung cấp dải điện cực dài duy trì mức tiêu thụ dòng điện thấp, giúp nó trở nên tối ưu cho nhiều ứng dụng

ta có thể điều chỉnh độ nhạy cho phù hợp

Hình 2 8: Cảm biến khí Gas [12]

Bảng 5: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun Mq-4[12]

Điện áp làm việc 5V -150mA

Nhiệt độ làm việc -10 - 50℃

Ngõ ra Tương tự và số

2.3.5 Cảm biến CO MQ-7

Mô-đun MQ-7 (hình 2.9) là cảm biến đo khí CO trong không khí có nồng độ

từ 10 -1000 ppm Cảm biến có độ nhạy cao thời gian đáp ứng nhanh Có tín hiệu ngõ ra là tương tự và số Có thể điều chỉnh được độ nhạy

Hình 2 9: Cảm biến khí CO [13]

Bảng 6: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun Mq-7 [13]

Điện áp làm việc 3-5V -150mA

Sử dụng chip LM393 và MQ-7 Nhiệt độ làm việc -10 - 50℃

Ngõ ra Tương tự và số

2.3.6 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm SHT30

Cảm biến nhiệt độ SHT30 (hình2.10) được dùng để đo nhiệt độ độ ẩm không khí với độ chính xác cao với sai số thấp SHT30 có khả năng giao tiếp với vi điều khiển bằng giao thức I2C, bên cạnh đó SHT30 có kích thức nhỏ gọn phù hợp với

mô hình về yêu cầu về chức năng vừa yêu cầu về kích thước

Hình 2 10: Mô-đun cảm biến nhiệt độ độ ẩm SHT30 [14]

Bảng 8: Bảng thông số kỹ thuật màn LCD [16]

Điện áp làm việc 5VDC-600mA Địa chỉ I2C: 0x27

Tín hiệu ngõ ra I2C

2.3.8 Còi báo Buzzer KY-012

Còi báo buzzer (hình 2.12) được thiết kế trong các hệ thống báo động, có tiếng báo lớn Còi có thiết kế đơn giản chân kết nối dễ dàng sử dụng, … phù hợp cho việc ứng dụng báo động cho người dùng

Hình 2 12: Mô-đun Buzzer [17]

Bảng 9: Bảng thông số kỹ thuật mô-đun Buzzer [18]

Điện áp làm việc 3 - 5 V Tần số âm thanh 1.5- 2 5kHz Trở kháng 8Ω

2.3.9 Pin sạc BRC 18650

Pin sạc 18650 (hình 2.13) với khả năng cung cấp nguồn đến 3.7VDC Khả năng tái sử dụng lên đến 1000 lần Thường sử dụng cấp nguồn cho các thiết bị điện tử với công suất nhỏ với tính đặc thù dễ dàng di chuyển

4200mAh-2.4 GIỚI THIỆU VỀ FLUTTER

Flutter là UI framework sử dụng miễn phí và có mã nguồn mở của Google để tạo các ứng dụng trên thiết bị di động Được ra đời vào năm 2017, Flutter cho phép các nhà phát triển xây dựng các ứng dụng di động với một cơ sở mã nguồn Dựa vào khả năng này làm cho việc thiết kế các ứng dụng trên iOS và Android hiệu quả, đơn giản và nhanh hơn.[19]

Đã qua rồi thời gian phải viết code cho Android và một basecode khác cho các thiết bị iOS Khả năng tái sử dụng code của Flutter cho phép chỉ viết một base code và sử dụng nó trên không chỉ cho Android và iOS di động mà ngay cả đối với Website, máy tính để bàn và hơn thế nữa Điều này cắt giảm đáng kể thời gian phát triển, loại bỏ chi phí và cho phép bạn khởi chạy ứng dụng của mình nhanh hơn nhiều.[20]

Tính năng hot reload làm cho sự phát triển ứng dụng nhanh hơn nhiều Với Flutter, không cần phải tải lại ứng dụng để xem mọi thay đổi thực hiện trong code

Có thể thực hiện các sự thay đổi trong khi ứng dụng trong đang chạy, vì vậy sẽ có thể dễ dàng để thử nghiệm mã và sửa lỗi.[20]

Hình 2 13: Flutter ứng dụng cho đa nền tảng [20]

2.5 GIỚI THIỆU REACT JS

React.js là một thư viện về Javascript được Facebook phát triển và cho ra mắt

để xây dựng những thành phần UI có tính tương thích có thể sử lại được

Một trong những điểm hấp dẫn của React là thư viện này không chỉ hoạt động

ở phía máy khách, mà còn hiển thị trên máy chủ và có thể được liên kết với nhau React so sánh sự thay đổi giữa các giá trị của trình kết xuất này với trình kết xuất trước đó và cập nhật với những thay đổi tối thiểu đối với DOM [21]

Hình 2 14: Logo React [21]

React không phải là một framework nó chỉ là thư viện được phát triển bởi Facebook để giải quyết các vấn đề mà họ đã gặp trước đó

2.6 GIỚI THIỆU VỀ FIREBASE

2.6.1 Firebase Realtime Database

Firebase Realtime Database là một giải pháp lưu trữ dữ liệu trên đám mây và cung cấp một cách dễ dàng để đồng bộ hóa dữ liệu của bạn giữa các thiết bị khác nhau Nó được cung cấp bởi nền tảng Google Firebase và chỉ là một mảnh duy nhất trong một câu đố lớn khác

Đối với các ứng dụng đa nền tảng, tất cả các client đều sử dụng cùng một cơ

sở dữ liệu Nó được tự động cập nhật dữ liệu mới nhất bất cứ khi nào các lập trình viên phát triển ứng dụng Cuối cùng, tất cả các dữ liệu này được truyền qua kết nối

an toàn SSL có bảo mật với chứng nhận 2048 bit

Firebase là sự kết hợp giữa nền tảng cloud với hệ thống máy chủ cực kì mạnh

mẽ tới từ Google, để cung cấp cho chúng ta những API đơn giản, mạnh mẽ và đa nền tảng trong việc quản lý, sử dụng database

Hình 2 15: Realtime Database

2.6.2 Firebase Authentication

Firebase Authentication là một trong các công cụ của Firebase có chức năng lưu trữ và xác minh người dùng thông qua mật khẩu, tài khoản Google,… Công cụ này giúp cho thông tin người dùng được an toàn và tăng cường tính bảo mật

Hình 2 16: Firebase Authentication

Việc xác thực người dùng là một chức năng vô cùng quan trọng trong việc phát triển ứng dụng Tuy nhiên, khi bạn muốn xác thực với nhiều phương thức khác nhau như email, số điện thoại, google, facebook sẽ tốn nhiều thời gian và công sức Firebase Authentication giúp thực hiện việc đó một cách dễ dàng, giúp người dùng nhanh chóng tiếp cận sản phẩm hơn

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1 YÊU CẦU HỆ THỐNG

Với đề tài thiết kế hệ thống có khả năng thu thập các chỉ số dể có thể đánh giá chất lượng và đưa ra cảnh bảo thì hệ thống đó phải đáp ứng được hoàn toàn về mặt kỹ thuật Bên cạnh đó, yêu cầu hệ thống phải có kích thước nhỏ gọn để có thể lắp ráp và di chuyển đến các vị trí khác nhau một cách dễ dàng Đối với một hệ thống kết nối từ xa như đề tài của nhóm thì yếu tố về mặt công suất cũng cần được

ưu tiên do hệ thống phải hoạt động trong một thời gian dài với các nút được sử dụng pin và chỉ riêng trạm chính mới sử dụng nguồn từ adapter Ngoài các yêu cầu

về kỹ thuật, kích thước và công suất thì sai số của hệ thống phải thấp nhất có thể

để có thể đánh giá rõ ràng và chính xác nhất Các số liệu từ cảm biến sẽ được truyền đến trạm thông qua mạng LoRa từ đó số liệu sẽ được chuyển tiếp lên CSDL

Hệ thống sẽ được xét các ngưỡng trước hoặc sẽ do người dùng xét để cảnh báo khi các thông số vượt quá mức cho phép Người dùng cũng có thể điều khiển thiết bị thông qua Website hoặc phần mềm di động Dữ liệu từ Firebase sẽ được cập nhật liên tục đến Website và phần mềm di động Từ đó người dùng có thể dễ dàng giám sát và tùy chỉnh theo ý muốn Sơ đồ khối của hệ thống được mô tả trong hình 3.1

Hình 3 1: Sơ đồ khối hệ thống

❖ Chức năng từng khối:

Ở trong khối Sensor Node có EPS32 làm vi điều khiển trung tâm có chức năng thu thập dữ liệu từ khối cảm biến, và kết hợp với khối truyền dữ liệu để gửi những

số liệu đã thu thập đến Station theo ID từng node tương ứng theo thiết lập

Khối Station có vai trò nhận dữ liệu được gửi từ nút sẽ được gửi lên CSDL là

dữ liệu sau khi đã xử lý xong theo các ID từng nút

Khối cơ sở dữ liệu có chức năng lưu trữ dữ liệu từ trạm chính (Station) Khối hiển thị (LCD) có nhiệm vụ hiển thị các thông số nhận từ các nút truyền đến trạm chính

❖ Hoạt động của hệ thống:

o Tại Station:

Khi hệ thống được khởi động, khối xử lý trung tâm thiết lập việc kết nối Wifi, CSDL Firebase đã được cấu hình trong mã nguồn Khi nhận được số liệu từ các Sensor Node khối xử lý trung tâm sẽ xử lý số liệu nhận được sau đó gửi chúng lên CSDL, cùng lúc đó các thông số sẽ được xử lý và hiển thị chúng lên Website Từ phần cứng có thể giám sát các chỉ số thông qua màn hình LCD, có thể điều khiển bật/tắt thiết bị và có thể thiết lập ngưỡng cho hệ thống để hệ thống tự động cảnh báo khi quá ngưỡng cho phép bằng cách sử dụng Website và phần mềm di động Khi ở chế độ tự động các thiết bị được điều khiển theo các ngưỡng đã được thiết lập, còn ở chế độ thủ công các thiết bị sẽ được điều khiển thông qua các nút nhấn

ở phần cứng và cả Website, phần mềm di động

o Tại Sensor Node:

Khi bắt đầu khởi động hệ thống, khối cảm biến sẽ bắt đầu hoạt động và trả giá trị về cho ESP32

ESP32 sẽ bắt đầu nhận số liệu trả về từ các cảm biến Sau đó gửi đến Station các số liệu đã được xử lý thông qua khối truyền dữ liệu

Khối truyền dữ liệu có chức năng chuyển tiếp dữ liệu từ khối xử lý trung tâm đến Station

3.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.2.1 Thiết kế và thi công trạm chính (Station)

Hệ thống sử dụng vi xử lý ESP32 làm bộ xử lý và điều khiển cho trạm chính Bộ xử lý trung tâm phải đảm bảo có khả năng thu nhận, xử lý các gói dữ liệu từ các nút, kết nối với mô-đun LoRa để nhận dữ liệu từ nút Đồng thời kết nối với mạng để đưa dữ liệu lên firebase Website sẽ hiển thị dữ liệu từ firebase và vẽ biểu đồ phân tích chất lượng

3.2.1.1 Sơ đồ khối Station

Dựa theo các yêu cầu trên nhóm thiết kế được sơ đồ khối cho Station bao gồm các khối chính như hình 3.2 Bao gồm: khối xử lý trung tâm, khối nhận dữ liệu, khối điều khiển, khối hiển thị, khối cảnh báo, cơ sở dữ liệu

Hình 3 2: Sơ đồ khối Station

- Khối nhận dữ liệu có nhiệm vụ tiếp nhận dữ liệu đo được từ các cảm biến của các Sensor Node

- Ở khối xử lý trung tâm các thông số thu được sẽ được xử lý và gửi lên

khối điều khiển hoặc từ các ứng dụng trên điện thoại và Website Ngoài ra còn có thể cài đặt ngưỡng để điều khiển thiết bị ở chế độ tự động

- Khối điều khiển gồm ba nút nhấn, có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển khi người dùng nhấn nút và gửi tín hiệu đến khối xử lý trung tâm

- Khối hiển thị có nhiệm vụ hiển thị các thông số môi trường, trạng thái thiết

bị và chế độ hoạt động hệ thống

- Khối cảnh báo có nhiệm vụ phát ra âm thanh cảnh báo cho khi ngưỡng đo được tại các nút vượt ngưỡng cho phép

-

là khối xử lý trung tâm và các khối khác có thể hoạt động

3.2.1.2 Khối xử lý trung tâm

Mô-đun ESP32S-NodeMCU được chọn làm vi xử lý trung tâm Để giải quyết yêu cầu đã đặt ra ở đầu chương là dễ sử dụng tối ưu được các kết nối cũng như việc chia đa luồng để xử lý các tác vụ ESP32 còn hỗ trợ việc kết nối Wifi để thực hiện gửi các dữ liệu đã nhận được từ Sensor Node lên CSDL Firebase Và thiết lập với các khối dựa vào các chuẩn giao tiếp khác nhau dễ dàng hơn Hình 3.3 thể hiện các kết nối chân từ khối xử lý trung tâm đến các khối ở Station

Hình 3 3: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm Station

Hệ thống ở trạm chính (Station) có những yêu cầu đặt ra là phải đáp ứng về