Xây dựng hệ thống giám sát toà nhà dựa trên thingsboard iot platform

Chức năng của chúng là giám sát trạng thái hoạt động của các thiết bị cảnh báo, các thiết bị giám sát, hệ thống cảm biến trong tòa nhà và gửi thông tin đến màn hình giám sát để cảnh báo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Xây dựng hệ thống giám sát tòa nhà dựa

trên Thingsboard IoT Platform

HỒ ĐÌNH TÂN Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Hoàng Hải

Viện: Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông

HÀ NỘI, 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Xây dựng hệ thống giám sát tòa nhà dựa

trên Thingsboard IoT Platform

HỒ ĐÌNH TÂN Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Hoàng Hải

Viện: Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông

HÀ NỘI, 2020

Chữ ký của GVHD

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Thầy giáo - TS Trần Hoàng Hải - Giảng viên, Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn và cho tôi những lời khuyên trong quá trình thực hiện luận văn này

Tiếp theo, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện Công nghệ thông tin và truyền thông, Viện đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn tới những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên và giúp đỡ để tôi hoàn thành bản luận văn

này

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2020

Tác giả

Hồ Đình Tân

i

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT TÒA NHÀ 3

1.1 Tổng quan về hệ thống giám sát sử dụng công nghệ IoT 3

1.1.1 Mục đích và tính tăng hệ thống giám sát 3

1.1.2 Mô hình hệ thống giám sát 4

1.2 Khái niệm hệ thống IoT 5

1.2.1 Khái niệm IoT 5

1.2.2 Thành phần trong mô hình hệ thống IoT 7

1.3 Giao thức MQTT sử dụng trong IoT 8

1.3.1 Giới thiệu giao thức MQTT 8

1.3.2 Một số khái niệm 9

1.3.3 Cách hoạt động 11

1.3.4 Bảo mật 11 1.4 Giới thiệu một số nền tảng IoT 12

1.4.1 Nền tảng Amazon web service IoT Platform 12

1.4.2 Nền tảng IoT Google cloud platform 13

1.4.3 Nền tảng Thingsboard IoT Platform 14

1.5 Kết luận chương 1 15

Chương 2: IOT PLATFORM MÃ NGUỒN MỞ 17

2.1 Nền tảng IoT mã nguồn mở Thingsboard 17

2.1.1 Cấu trúc hệ thống Thingsboard 17

2.1.2 Các hoạt động của Thingsboard 19

2.2 Kết luận chương 2 21

Chương 3 :THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG TRIỂN KHAI GIÁM SÁT TÒA NHÀ 22

3.1 Mục tiêu giám sát cảnh báo tòa nhà Thư viện Tạ Quang Bửu 22

3.2 Thiết kế tổng thể 23

3.2.1 Giả lập hệ thống cảm biến, thiết bị 28

3.2.2 Tạo thiết bị Thingsboard liên kết tương ứng thực tế 35

3.2.3 Thiết kế Widgets giao diện ứng dụng 38

3.2.4 Kết nối dữ liệu đến Thingsboard 42

ii

3.3 Vận hành và kết quả thu được 44

3.3.1 Một số kịch bản thực hiện 44

3.3.2 Kết quả giao diện vận hành 49

3.4 Đánh giá về hệ thống giám sát sử dụng Thingsboard IoT Platform 51

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 55

iii

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

IoT Internet of Things Internet Vạn Vật

AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo

Telemetry Transport

Giao thức mạng nhẹ, vận chuyển tin nhắn giữa các thiết bị Giao thức thường chạy trên TCP / IP

CE Community Edition Phiên bản cộng đồng

PE Professional Edition Phiên bản chuyên nghiệp

QoS Qualities of Service Chất lượng dịch vụ

AWS Amazon Web Service Dịch vụ web của Amazon

GCP Google Cloud Platform Nền tảng dịch vụ điện

toán đám mây của Google HTTP HyperText Transfer

Protocol

Giao thức truyền tải siêu

văn bản HLS HTTP Live Streaming Truyền trực tiếp qua

HTTp

IP Internet Protocol Địa chỉ giao thức internet

DBMS Database Management

System

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Connectivity

Kết nối cơ sở dữ liệu mở

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Danh sách IoT Hub và các thiết bị kết nối 31

v

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Kết nối mọi vật 6

Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của mô hình hệ thống IoT 7

Hình 1.3 Mô tả giao thức MQTT trong hệ thống IoT 9

Hình 1.4 Mô tả hoạt động của QoS trong giao thức MQTT 10

Hình 1.5 Mô tả cơ chế hoạt động của giao thứ MQTT 11

Hình 1.6 Hệ thống AWS IoT của Amazon 12

Hình 1.7 Hệ thống IoT Core của Google Cloud Platform 13

Hình 1.8 Hệ thống Thingsboard IoT Platform 14

Hình 1.9 So sánh Thingsboard với một số IoT Platform mã nguồn mở được đánh giá cao 15

Hình 2.1 Cấu trúc tổng quan high-level của Thingsboard 17

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị với Thingsboard 19

Hình 2.3 Hệ thống Rule chain của Thingsboard IoT Platform 20

Hình 2.4 Giao diện thiết kế Rule Chain 21

Hình 3.1 Tòa nhà thư viện Tạ Quang Bửu 22

Hình 3.2 Mô tả xây dựng hệ thống quản lý giám sát 23

Hình 3.3 Mô tả thiết kế vi điều khiển tích hợp cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 25

Hình 3.4 Mô tả thiết kế tích hợp cảm các cảm biến cảnh báo sự cố 26

Hình 3.5 Mô tả thiết bị kết nối với IoT Hub 27

Hình 3.6 Quy trình tạo hệ thống cảm biến, thiết bị trên thingsboard 29

Hình 3.7 Thiết lập vị trí các thiết bị, cảm biến sử dụng labelme 30

Hình 3.8 Quy trình tạo thiết bị, cảm biến trên thingsboard 33

Hình 3.9 Các thiết bị được tạo ra từ các tầng 34

Hình 3.10 Thông số thiết bị sau khi được tạo vị trí 34

Hình 3.11 Tạo thiết bị liên kết tương ứng thực tế 35

Hình 3.12 Minh họa mức nhiệt độ 36

Hình 3.11 Minh họa trạng thái báo cháy 36

Hình 3.12 Minh họa trạng thái báo khói 37

Hình 3.13 Minh họa trạng thái phun nước 37

Hình 3.14 Minh họa trạng thái điều hòa 37

Hình 3.15 Minh họa Camera giám sát 38

vi

Hình 3.16 Giao diện thiết kế các bảng giám sát cho thư viện Tạ Quang Bửu 39

Hình 3.17 Giao diện thể hiện trạng thái và vị trí các thiết bị, cảm biến 39

Hình 3.18 Biểu đồ nhiệt độ 40

Hình 3.19 Trạng thái các thiết bị tầng 1 40

Hình 3.20 Thông báo cảnh báo nhiệt độ cao, sự cố 41

Hình 3.21 Camera giám sát 41

Hình 3.22 Hình ảnh Root Rule chain 42

Hình 3.23 Hình ảnh Rule chain dành cho cảnh báo nhiệt độ 42

Hình 3.24 Tiến hành chạy dữ liệu giả lập 43

Hình 3.25 Thiết bị giả lập nhận được thông số lên thiết bị tương ứng trên Thingsboard 44

Hình 3.26 Giả lập trạng thái cảm biến nhiệt độ cao 45

Hình 3.27 Hiển thị cảnh báo nhiệt độ cao 45

Hình 3.28.Cảnh báo nhiệt độ cao thông qua email và Line 46

Hình 3.29 Giả lập trạng thái cảm biến khói báo có khói 46

Hình 3.30 Hiển thị cảnh báo có cảnh báo khói 47

Hình 3.31 Cảnh báo có báo khói thông qua email và Line 47

Hình 3.32 Giả lập cảnh báo báo cháy 48

Hình 3.33 Hiển thị cảnh báo báo cháy 48

Hình 3.34 Cảnh báo báo cháy thông qua Email và LINE 49

Hình 3.35 Kết quả đầu vào Thingsboard, nhận thông qua POST TELEMETRY 50

Hình 3.36 Hình ảnh tổng hợp thông số các dữ liệu từ thiết bị của tầng 1 50

Hình 3.37 Hình ảnh toàn bộ giám sát 5 tầng thư viện Tạ Quang Bửu 51

Trong đó học viên nhận thấy Internet vạn vật (IoT) có thể được ứng dụng thực tế phù hợp với môi trường ở Việt Nam vì chúng ta đang trên đà phát triển nhanh nhưng cũng phải cần có sự an toàn và tính ổn định để kiểm soát, quản lý chặt chẽ phòng ngừa rủi ro, nhất là các tòa nhà cao tầng tiềm ẩn nhiều nguy cơ Đồng thời làm quen với các hệ thống IoT kết hợp các công nghệ 4.0 khác trong tương lai như AI, Big Data, Cloud,

Vì những lẽ đó, kết hợp với tình hình thực tế công việc của bản thân, học viên xin chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống giám sát tòa nhà dựa trên Thingsboard IoT Platform.”

- Tìm hiểu Thingsboard IoT Platform, các chức năng, đặc trưng

- Triển khai thử nghiệm hệ thống giám sát, cảnh báo cho tòa nhà Thư viện

Tạ Quang Bửu

3 Phương pháp thực hiện

Hiện nay có khá nhiều hệ thống IoT platform công cụ giám sát hỗ trợ cho công việc người quản lý tòa nhà Chức năng của chúng là giám sát trạng thái hoạt động của các thiết bị cảnh báo, các thiết bị giám sát, hệ thống cảm biến trong tòa nhà và gửi thông tin đến màn hình giám sát để cảnh báo cho người quản lý khi có

sự cố hoặc có khả năng sẽ xảy ra sự cố, cùng đó là tích hợp được các dữ liệu đến Cloud hay Big Data, tích hợp cả hệ thống AI, ML

là điều không tốt khi gặp phải vấn đề bảo mật quốc gia

Trong khi đó còn khá nhiều hệ thống IoT platform hoạt động khá tốt và đạt được các mục tiêu của hệ thống giám sát tòa nhà như Thingsboard, DeviceHive, Thinger.io Trong luận văn này, học viên tiếp cận dựa trên Thingsboard, một hệ thống IoT platform mã nguồn mở cho phép triển khai giám sát các tòa nhà, tổ hợp thiết bị, cảm biến trong hệ thống mạng Mục tiêu hướng đến là giúp cho mọi người có cách nhìn tổng quan về một hệ thống giám sát tòa nhà hoàn chỉnh, đồng thời đưa ra một giải pháp cụ thể đối với một hệ thống giám sát cho các tòa nhà

Đối tượng nghiên cứu của luận văn bao gồm: Tổng quan về xây dựng hệ thống giám sát tòa nhà ứng dụng Iot Platform mã nguồn mở

Để thực hiện được mục đích nghiên cứu nêu trên, phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn là phương pháp nghiên cứu lý thuyết và kết hợp với phương pháp triển khai thực nghiệm Để có thể làm được thì học viên phải thu thập tài liệu từ nhiều nguồn thông tin khác nhau bao gồm: Internet, sách báo và những người có kinh nghiệm…

4 Bố cục luận văn

Bố cục luận văn nội dung chính gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về hệ thống giám sát tòa nhà

Chương 2 Các IoT Platform mã nguồn mở

Chương 3 Triển khai giám sát tòa nhà trong thực tế (giám sát hệ thống cảnh báo tòa nhà Thư viện Tạ Quang Bửu)

Chương 4: Kết luận và hướng phát triển

Tài liệu tham khảo

Đồng thời có nhiều đơn vị trong và ngoài ngành có nhu cầu về một hệ thống cảnh báo và giám sát từ xa Hệ thống cảnh báo này phải có tính năng giám sát các thông số (nhiệt độ, cửa, điện áp, dòng điện, điều hoà …), quan sát bằng hình ảnh qua camera, có kết nối mạng để theo dõi từ trung tâm và lưu trữ thông tin Đây là một hệ thống cảnh báo, theo dõi từ xa có mức độ phức tạp tương đối cao Hệ thống này thích hợp cho việc theo dõi các trạm viễn thông không người, theo dõi kho, bãi, theo dõi các tòa nhà, khu vực cấm đột nhập…

1.1.1.2 Tính năng hệ thống giám sát

Hệ thống giám sát tòa nhà phải đảm bảo tính năng cơ bản để phục vụ an toàn và độ ổn tính lúc đó mới có thể nâng cấp hệ thống phù hợp với các ứng dụng hiện đại hơn

Sau đây là một số tính năng mà mọi hệ thống giám sát tòa nhà đều hướng tới: [8]

● Nhiệt độ môi trường, nhiệt độ thiết bị

● Trạng thái cửa ra vào

● Điện áp, dòng điện nguồn, điện áp, dòng điện sau bộ nguồn, điện áp dòng điện tổ ắc quy

● Cảnh báo khói, cháy, độ ẩm

● Ngập nước

● Giám sát hệ thống đường dây

● Giám sát bằng hình ảnh thông qua IP Camera

● Phát lệnh cảnh báo bằng chuông, còi, nhắn tin, gọi điện, cảnh báo qua mạng tới trung tâm

● Lớp hiện trường:

Là lớp gồm các thiết bị như cảm biến: cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, chuyển động, hồng ngoại… các bộ chấp hành yêu cầu như: Điều hoà không khí, quạt thông gió, thang máy… các bộ điều khiển cục bộ để giao tiếp trực tiếp với các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển Các thiết bị hiện trường có khả năng tự giao tiếp với nhau, hoặc qua bộ điều khiển Cảm biến sẽ gửi thông số của hệ thống, của môi trường tới bộ điều khiển

Bộ điều khiển sẽ xử lý thông điệp đó và gửi tới thiết bị chấp hành Thiết bị chấp hành có thể nhận ngay yêu cầu từ các thiết bị cảm biến, hoặc từ hệ thống quản lý giám sát

● Lớp điều khiển:

Kết nối từ trung tâm điều khiển tới mức điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua các điều khiển sử dụng giao thức TCP/IP, hoặc điều khiển thông qua các bộ điều khiển địa phương, khu vực, các giao diện tới các hệ thống phụ trợ như: điều hòa không khí, báo cháy, chữa cháy, hệ thống điện…

● Lớp vận hành giám sát:

❏ Quản lý toàn bộ toà nhà

❏ Giám sát vận hành của các thiết bị, giám sát sự cố xảy ra

❏ Gửi yêu cầu đến bộ điều khiển hiện trường

● Lớp quản lý

Khối này thực ra được cài đặt ngay ở khối vận hành giám sát Chức năng chính của nó là cài đặt kế hoạch làm việc Kết nối vận hành từ xa qua mạng viễn thông, internet… Làm các công việc nghiệp vụ cho từng thiết bị phân tích và xử

lý

1.2 Khái niệm hệ thống IoT

1.2.1 Khái niệm IoT

IoT có thể được coi là một tầm nhìn sâu rộng của công nghệ và cuộc sống

Từ quan điểm của tiêu chuẩn kỹ thuật, IoT có thể được xem như là một cơ sở hạ tầng mang tính toàn cầu cho xã hội thông tin, tạo điều kiện cho các dịch vụ tiên tiến thông qua sự liên kết các "Things" IoT dự kiến sẽ tích hợp rất nhiều công nghệ mới, chẳng hạn như các công nghệ thông tin M2M, mạng tự trị, khai thác

dữ liệu và ra quyết định, bảo vệ sự an ninh và riêng tư, điện toán đám mây Như hình dưới, một hệ thống thông tin trước đây đã mang đến 2 chiều - Kết nối mọi lúc "Any TIME" và Kết nối mọi nơi "Any PLACE" Communication Giờ IoT đã tạo thêm một chiều mới trong hệ thống thông tin đó là "Any THING" Communication (Kết nối mọi vật)

6

Hình 1.1 Kết nối mọi vật [2]

Trong hệ thống IoT, "Things" là đối tượng của thế giới vật chất (Physical) hoặc các thông tin (Virtual) "Things" có khả năng nhận diện và có thể tích hợp vào mạng thông tin "Things" có liên quan đến thông tin, có thể tĩnh hay động

"Physical Things" bao gồm các môi trường xung quanh, robot công nghiệp, hàng hóa hay thiết bị điện "Virtual Things" tồn tại trong thế giới thông tin và có khả năng được lưu trữ, xử lý hay truy cập Ví dụ về "Virtual Things" bao gồm các nội dung đa phương tiện và các phần mềm ứng dụng.[2]

7

1.2.2 Thành phần trong mô hình hệ thống IoT

Với khái niệm mô phạm trên, người mới tiếp cận có thể khó có thể nhận diện tốt một hệ thống IoT là như thế nào Tuy nhiên các mô hình hệ thống IoT lại

có những điểm chung và có các thành phần cơ bản như hình dưới đây

Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của mô hình hệ thống IoT [10]

Mỗi thành phần đều có nhiệm vụ quan trọng trong hệ thống IoT và có chức năng cụ thể:

1 Kết nối: Thành phần đảm bảo kết nối giữa thiết bị với nhau, giữa các hệ

thống máy chủ, giữa người và hệ thống Đồng thời đồng bộ được dữ liệu giữa các kết nối

2 Quản lý thiết bị: Quản lý các thiết bị trong hệ thống cần phải có độ chính

xác, ổn định Không được có sự sai sót số liệu dữ liệu, quản lý trực tiếp hoặc thông qua các gateway ngoại biên - Edge gateway

3 Cơ sở dữ liệu: Ngoài lưu trữ dữ liệu quan trọng của thiết bị, nó phải có

khả năng mở rộng đáp ứng các yêu cầu cho các cơ sở dữ liệu lớn dựa trên đám mây Thành phần này phải có khả năng mở rộng khối lượng, đảm bảo sự đa dạng, vận tốc và độ tin cậy của dữ liệu

4 Quản lý và xử lý hoạt động: Chức năng đưa dữ liệu vào hoạt động dựa

trên nguyên tắc Event-Action-Triggers cho phép thực thi các hoạt động “thông minh” dựa trên dữ liệu từ cảm biến cụ thể

6 Giao diện biểu diễn dữ liệu: Biểu diễn dữ liệu từ dữ liệu thô (Raw) từ

các cảm biến, thiết bị Cho phép con người xem xét các mẫu và quan sát các xu hướng từ bảng điều khiển trực quan, nơi dữ liệu được miêu tả sinh động qua biểu đồ đường thẳng, hình họa mô phỏng

7 Công cụ bổ sung: Thành phần này cho phép các nhà phát triển IoT thử

nghiệm và trước khi đưa sản phẩm ra thị trường với các trường hợp sử dụng được biểu diễn trên hệ sinh thái mô phỏng dùng để hiển thị, quản lý và kiểm soát thiết bị kết nối

8 Các giao thức kết nối với hệ thống khác bên ngoài: Đây là nơi cho phép

tích hợp với các hệ thống của bên thứ ba và phần còn lại của hệ thống CNTT như kết nối hệ thống với cảnh báo nhắn tin mạng xã hội Line Messenger, thông báo tình trạng giám sát tự động qua facebook,

1.3 Giao thức MQTT sử dụng trong IoT

1.3.1 Giới thiệu giao thức MQTT

Một trong những giao thức thường được sử dụng trong các hệ thống IoT

đó chính là MQTT (Message Queue Telemetry Transport) Trong phần thực nghiệm và lý thuyết của bài tìm hiểu, có sử dụng giao thức MQTT để gửi dữ liệu

từ thiết bị lên nền tảng IoT Chính vì vậy học viên muốn có một số lý thuyết để hiểu rõ hơn về giao thức này

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức gửi dạng publish/subscribe sử dụng cho các thiết bị Internet of Things với băng thông

thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định

Và vì thế giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M

9

Hình 1.3 Mô tả giao thức MQTT trong hệ thống IoT[5]

Chúng ta có thể nhận thấy điều này qua ứng dụng Facebook Messenger (có sử dụng giao thức MQTT) thì tốc độ và chất lượng của kết nối rất là tốt, và các nền tảng IoT hiện nay đều cung cấp giao thức MQTT trong hệ thống như AWS IoT, Google Cloud Platform, DevicesHive, Thingsboard, Thinger.io, …

10

❖ QoS (Qualities of Service)

Hình 1.4 Mô tả hoạt động của QoS trong giao thức MQTT [5]

Là một thỏa thuận giữa publisher và subscriber trong quá trình gửi và nhận message Có 3 loại QoS:

➢ QoS 0 At most once: Gửi dữ liệu đúng một lần và không cần xác nhận xem bên nhận đã nhận được dữ liệu hay chưa

➢ QoS 1 At least once: Gửi dữ liệu và chờ xem bên nhận có phản hồi lại hay không Nếu không thấy phản hồi trong khoảng thời gian chỉ định thì bên gửi sẽ tiến hành gửi lại message Do đó có thể dẫn đến một message được gửi nhiều lần

➢ QoS 2 Exactly once: Là mức cao nhất QoS, nó đảm bảo mỗi message chỉ được gửi đúng một lần Quá trình này trải qua 4 bước bắt tay giữa người gửi và người nhận

❖ Retail

➢ Nếu set retail = true, broker sẽ giữ lại message để khi có client subscribe topic, message đó sẽ được gửi cho client đã subscribe Mỗi topic sẽ chỉ có 1 retail message

➢ Message tiếp theo sẽ thay thế cho message trước đó

11

1.3.3 Cách hoạt động

Hình 1.5 Mô tả cơ chế hoạt động của giao thứ MQTT [5]

Trong hệ thống sử dụng giao thức MQTT, nhiều client, gọi là node sẽ kết nối tới một MQTT server (broker) Mỗi client sẽ có thể đăng ký một hoặc nhiều kênh (topic) Quá trình đăng ký này gọi là subscribe Khi mà client đã subscribe một kênh nào đó, thì có khả năng nhận được dữ liệu, thông tin cập nhật ở kênh

đó gọi tới Cơ chế dữ liệu ở các kênh chính là thông điệp hàng đợi (Message Queue)

Vậy ở phía chiều ngược lại, làm thế nào để cập nhật dữ liệu vào các kênh

đó Khi đó có một hoặc nhiều Client sẽ gửi dữ liệu tới kênh đó, gọi là publish Đây là cơ chế được sử dụng nhiều ở các hệ thống IoT, hay các hệ thống lĩnh vực khác

1.3.4 Bảo mật

MQTT được thiết kế một cách nhẹ và linh hoạt nhất có thể Do đó nó chỉ

có 1 lớp bảo mật ở tầng ứng dụng: bảo mật bằng xác thực (xác thực các client được quyền truy cập tới broker) Tuy vậy, MQTT vẫn có thể được cài đặt kết hợp với các giải pháp bảo mật đa tầng khác như kết hợp với VPN ở tầng mạng hoặc SSL/TLS ở tầng transport

MQTT được thiết kế nhằm phục vụ truyền thông machine-to-machine nhưng thực tế chứng minh nó lại linh hoạt hơn mong đợi Nó hoàn toàn có thể áp dụng cho các kịch bản truyền thông khác như: machine-to-cloud, cloud-to-machine, app-to-app Chỉ cần có một broker phù hợp và MQTT client được cài

1.4 Giới thiệu một số nền tảng IoT

1.4.1 Nền tảng Amazon web service IoT Platform

Đây là nền tảng điện toán đám mây phổ biến nhất hiện nay Năm 2017,

Amazon đã thông báo AWS IoT platform của họ tại hội thảo Re:Invent với các

tính năng chính như sau:

Hình 1.6 Hệ thống AWS IoT của Amazon [9]

● Đăng ký nhận dạng thiết bị: Tất cả các thiết kết nối đến AWS IoT đều

được xem là một Things và AWS IoT cho phép bạn lưu các thông tin

của các thiết bị kết nối đến AWS IoT thông qua tài khoản AWS IoT

● Cung cấp các gói phần mềm phát triển cho các thiết bị phần cứng

● Device Shadows: Khi thiết bị kết nối đến AWS sẽ được xem là một Device Shadow, đại diện cho danh tính và trạng thái đã biết cuối cùng của thiết bị và cung cấp kênh để gửi và nhận dữ liệu với thiết bị

● Secure device gateway: Là gateway bảo mật cho các thiết bị IoT

● Rules engine: Các công cụ, quy tắc giúp giao tiếp giữa các dịch vụ của AWS và thiết bị

13

1.4.2 Nền tảng IoT Google cloud platform

Google Cloud là một trong những hệ thống IoT cung cấp công nghệ điện toán đám mây phổ biến nhất hiện nay

Hình 1.7 Hệ thống IoT Core của Google Cloud Platform [9]

Với khả năng xử lý lượng dữ liệu khổng lồ bằng cách sử dụng Cloud IoT Core, giúp Google thực sự nổi bật so với đối thủ khác Một số tính năng của Google cloud platform:

● Thúc đẩy phát triển doanh nghiệp: Google Cloud cung cấp các dịch vụ tích hợp giúp các doanh nghiệp xử lý lượng dữ liệu khổng lồ bị phân tán trên toàn cầu theo thời gian thực Các doanh nghiệp còn có thể sử dụng kết hợp các giải pháp phân tích dữ liệu tiên tiến kết hợp với công nghệ học máy từ Cloud Machine Learning Engine

● Tăng tốc thiết bị

● Cắt giảm chi phí bằng các dịch vụ đám mây

● Hệ sinh thái đối tác rộng lớn

14

1.4.3 Nền tảng Thingsboard IoT Platform

ThingsBoard là một nền tảng IoT mã nguồn mở Nó cho phép phát triển nhanh chóng, quản lý và mở rộng các dự án IoT Với nền tảng Thingsboard bạn

có thể thu thập, xử lý, hiển thị trực quan và quản lý thiết bị

Hình 1.8 Hệ thống Thingsboard IoT Platform [11]

Thingsboard cho phép kết nối thiết bị thông qua các giao thức IoT tiêu chuẩn công nghiệp – MQTT, CoAP và HTTP ,hỗ trợ cả triển khai đám mây (cloud) và nội bộ (local)

Ngoài ra ThingsBoard cho phép tích hợp các thiết bị được kết nối với các

hệ thống cũ và bên thứ ba bằng các giao thức hiện có Kết nối với máy chủ

OPC-UA, MQTT broker, Sigfox Backend hoặc Modbus slaves chỉ trong vài phút bằng cách kết nối qua IoT Gateway(xem hình trên)

ThingsBoard cho phép bạn tạo các Bảng điều khiển (Dashboard) IoT phong phú

để hiển thị dữ liệu và điều khiển thiết bị từ xa trong thời gian thực

Thingsboard có cả phiên bản mất phí CE và có mất phí PE ThingsBoard được cấp phép theo Giấy phép Apache 2.0 Vì vậy học viên có thể sử dụng bất kỳ sản phẩm nào trong Thingsboard CE cho các sản phẩm thương mại của mình miễn phí

15

Hình 1.9 So sánh Thingsboard với một số IoT Platform mã nguồn

mở được đánh giá cao [19]

Trên đây là bảng so sánh Thingsboard với Hai nền tảng mã nguồn mở khác

là DeviceHive và Freeboard Thingsboard vẫn còn được hỗ trợ và được đội ngũ phát triển chăm sóc tốt, Vì thế thingsboard là một nền tảng mã nguồn mở mà chúng ta nên sử dụng

1.5 Kết luận chương 1

Nội dung chương 1 đưa chúng ta qua các khái niệm lý thuyết để hiểu rõ hơn về mô hình giám sát tòa nhà, về mô hình nền tảng IoT, về giao thức MQTT

là công cụ giao thức sử dụng để xây dựng nên hệ thống

Đối với mô hình giám sát tòa nhà sử dụng công nghệ IoT, các mô hình đều phải có các thành phần cơ bản thiết yếu để được công nhận là một hệ thống giám sát tòa nhà phù hợp tiêu chí như đo lường, xử lý tín hiệu, tổng hợp cảnh báo Các hệ thống này sử dụng công nghệ cốt lõi là IoT Khái niệm IoT hay đúng với tên gọi là kết nối vạn vật đưa ra cái nhìn tổng thể, bao quát hơn đối với một hệ thống giám sát Các tác vụ được phân chia chuyên môn hóa nhưng lại đều kết nối với nhau Để làm được việc kết nối đó, các giao thức được sử dụng và là công cụ mạnh mẽ cho việc "kết nối" các "Things" Giao thức MQTT là một trong

số đó với cơ chế publish/subscribe phù hợp với các hệ thống IoT Giao thức MQTT mạnh mẽ và phù hợp với hệ thống IoT được sử dụng trong tất cả các nền tảng IoT kể cả mã nguồn đóng hay mở

16

Tuy nhiên bên cạnh đó các nền tảng IoT còn có nhiều cách tiếp cận khác

và cấu trúc của một nền tảng sẽ được thể hiện ở chương 2 Nội dung chương 2 sẽ giới thiệu đến Thingsboard IoT Platform mà học viên nghiên cứu và thực nghiệm

17

Chương 2: IOT PLATFORM MÃ NGUỒN MỞ

Chương 1 mục 1.4 đã có giới thiệu đến 2 loại nền tảng IoT mã nguồn đóng là AWS IoT và GCP IoT Core đều là hai IoT Platform mã nguồn đóng, trong đó có Thingsboard IoT Platform là mã nguồn mở Trong mục 2.1 luận văn

sẽ trình bày thêm một nền tảng mã nguồn mở DeviceHive để có cái nhìn khách quan và dễ dàng so sánh ưu nhược điểm của hai loại nền tảng mã nguồn mở này

Và cũng là có cái nhìn rõ hơn, khái quát hơn về khả năng của một nền tảng IoT

Hình 2.1 Cấu trúc tổng quan high-level của Thingsboard [11]

2.1.1.1 Cấu trúc tổng thể sử dụng microservices

So với kiến trúc cổ điển là Monolithics, tức là các ứng dụng dịch vụ sẽ cùng chung một khối, để thay đổi hay cập nhật một ứng dụng dịch vụ trong khối

18

sẽ phải thay đổi đến các ứng dụng khác, điều này làm giảm đi khả năng mở rộng

và phát triển của các hệ thống Chính vì điều đó các hệ thống microservices ngày nay đang được sử dụng rộng rãi

Cốt lõi của các hệ thống microservices là bỏ được sự ràng buộc chặt chẽ giữa các dịch vụ, đưa các phần dịch vụ tách biệt về mặt cấu trúc, và liên lạc với các dịch vụ khác thông qua các cơ chế, giao thức phù hợp

Thingsboard cũng được xây dựng bằng cách sử dụng microservices, trong

mã nguồn mở của Thingsboard sử dụng Spring Boot 2.1.0 and Spring 5.1.2 để tạo ra hệ thống microservices này Hình ảnh dưới đây thể hiện cấu trúc microservices của Thingsboard

● WebUI Microservices

ThingsBoard sử dụng framework Angular JS 2 để viết lên giao diện trực quan

● JavaScript Executor Microservices

Thingsboard cung cấp các giao diện có nhập các đoạn mã HTML, CSS, Javascript để thực thi và tạo ra các bộ xử lý, bảng biểu, đồ thị, bản đồ Để làm điều đó Javascript Executor Microservices được viết từ Node.js sẽ có nhiệm vụ tạo ra tác vụ, dịch vụ đó

Dịch vụ này có thể xác định số lượng yêu cầu thực thi JS tối đa đang chờ

xử lý và thời gian chờ yêu cầu tối đa để tránh việc thực thi JS đơn lẻ chặn microservice của JS Mỗi dịch vụ cốt lõi ThingsBoard có danh sách đen riêng cho các hàm JS và sẽ không gọi hàm bị chặn quá 3 lần (theo mặc định)

● Gọi các lệnh REST API;

● Đăng ký WebSocket để cập nhật thay đổi telemetry và attribute

● Xử lý các thông báo, cảnh báo thông qua hệ thống Rule Engine;

● Giám sát trạng thái kết nối thiết bị (hoạt động / không hoạt động)

2.1.2 Các hoạt động của Thingsboard

2.1.2.1 S ơ đồ thiết bị kết nối với thingsboard

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị với Thingsboard [11]

Thingsboard xây dựng một hệ thống các lớp middleware, kết nối với các thiết bị một cách đa dạng với nhiều loại giao thức khác nhau thông qua một lớp

● Kết nối HTTP(s): Sử dụng giao thức quen thuộc HTTP(s) để nhận và gửi

dữ liệu với thiết bị tuy nhiên cũng phải thông qua một bộ chuyển đổi Converters ( một thư viện hỗ trợ bên thứ 3 tùy vào từng giải pháp)

● Kết nối với Database: kết nối với ODBC Connector tới các hệ quản trị cơ

sở dữ liệu DBMS như là MySQL, MariaDB, PostgreSQL, SQLite,

2.1.2.2 Hệ thống Rule Engine

Vấn đề xảy ra với các hệ thống nền tảng giám sát là lượng dữ liệu nhận được từ các thiết bị là rất lớn và có cả định kỳ và tức thời, cần có một giải pháp

để giúp cho việc sử dụng lọc các dữ liệu hiệu quả, chính xác và ổn định hơn

Thingsboard cung cấp hệ thống Rule Engine là lõi cho việc quản lý toàn

21

Điều hay của hệ thống Rule Engine này là được tích hợp trên giao diện giúp người dùng tiện lợi trong việc sử dụng mà không cần phải biết nó hoạt động của thể như thế nào ở bên trong Giúp đạt hiệu suất tối đa khi người dùng muốn

thiết kế các luật, luồng dữ liệu

Hình 2.4 Giao diện thiết kế Rule Chain

2.2 Kết luận chương 2

Tới thời điểm hiện tại trên trang github, Thingsboard có hơn 7000 đánh giá sao, 2300 lượt phân nhánh để phát triển của các lập trình viên Đây là một con số ấn tượng đối với một nền tảng mã nguồn mở Chứng tỏ sự chất lượng của phiên bản mã nguồn mở này và cộng đồng cũng muốn nó phát triển hơn nữa để phục vụ các sản phẩm IoT của họ

Với thiết kế sử dụng công nghệ microservices, giúp đội ngũ thingsboard

dễ dàng mở rộng, sửa và bảo trì lỗi Và các nhà phát triển độc lập có cơ hội phát triển các phần khác nhau theo cách sử dụng Thông qua mô hình của thingsboard

có thể từ đó xây dựng một công cụ có nghiệp vụ riêng

Thông qua nghiên cứu nền tảng IoT Thingsboard học viên nhận thấy nền tảng mã nguồn mở này có đầy đủ các yếu tố để có thể sử dụng xây dựng hệ thống giám sát tòa nhà Vì vậy Thingsboard sẽ là lựa chọn cho học viên để xây dựng bài thực nghiệm trong phần tiếp theo

22

Chương 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG TRIỂN KHAI GIÁM SÁT

TÒA NHÀ 3.1 Mục tiêu giám sát cảnh báo tòa nhà Thư viện Tạ Quang Bửu

Với bản thân là một học viên trường bách khoa, khi tìm hiểu đề tài về ứng dụng IoT cho các tòa nhà, em đã nghĩ đến việc sử dụng những tìm hiểu của mình

để có thể có thử nghiệm thực tiễn là tạo ứng dụng giám sát tòa nhà Thư viện Tạ Quang Bửu

Hình 3.1 Tòa nhà thư viện Tạ Quang Bửu [8]

Từ khi xây dựng và phát triển, thư viện Tạ Quang Bửu tiếp nhận số lượng sinh viên, giáo viên sử dụng giúp học tập, tham khảo và nghiên cứu rất nhiều Việc có số lượng người ra vào tòa nhà rất nhiều nên việc giám sát an toàn là rất quan trọng Vì lẽ đó học viên với mong muốn cung cấp một giải pháp cho giám sát tòa nhà nên đã thực hiện với phần thực nghiệm này

Vì một số hạn chế nên học viên chỉ tìm được mặt bằng của tầng 1,2,3,4,5 của thư viện Tạ Quang Bửu, từ đó mô phỏng các vị trí của cảm biến và thiết bị Các vị trí này học viên minh họa do hạn chế về việc tiếp cận thực tế Tuy nhiên

từ góc độ giải pháp, thì phương án này hoàn toàn có thể thực hiện với nguồn lực

23

và kinh phí không quá lớn, việc phát triển từ một IoT platform mã nguồn mở như Thingsboard và chi phí thiết bị cảm biến, thiết bị giám sát ngày càng giảm thì phương án thực hiện có khả năng khả thi

3.2 Thiết kế tổng thể

Hình 3.2 Mô tả xây dựng hệ thống quản lý giám sát

Học viên xây dựng hệ thống chia làm 3 phần chính:

 Phần thứ nhất là dữ liệu các tầng: Các tầng sẽ có các cảm biến như báo cháy, đo nhiệt độ, báo khói, các thiết bị như kiểm tra trạng thái điều hòa, Camera

Phần này được giả lập tín hiệu (simulator), có thể được tích hợp dữ liệu thông qua một bộ phận gọi là IoT Hub, và thực hiện gửi dữ liệu thông qua giao thức MQTT lên tới thingsboard server

 Phần thứ hai chính là nền tảng Thingsboard: Bộ phận này thực hiện thu thập dữ liệu, lọc và xử lý các dữ liệu Thông qua bộ Rule Chain, các dữ liệu được lọc ra, hoặc thay đổi xử lý tùy vào các loại khác nhau và tiến hành lưu dữ liệu và CSDL hoặc gửi dữ liệu tới giao diện, gửi dữ liệu ra các bên thiết bị thứ 3

 Phần thứ ba chính là các hệ thống bên thứ 3 như Email Server hay Line

24

Messenger Server Giúp thực hiện các công việc cảnh báo thông qua email, tin nhắn

Các công việc chính học viên thực hiện được nêu dưới đây sau đây :

❖ Xây dựng chương trình giả lập dữ liệu các cảm biến, thiết bị: Hạn chế trong việc thực hiện nghiên cứu và sử dụng các thiết bị, cảm biến thực tế Trong luận văn này các thiết bị, cảm biến sẽ được giả lập dữ liệu và vị trí phù hợp tương ứng với hệ thống thực

❖ Thiết kế giao diện ứng dụng: Thingsboard IoT Platform cung cấp các giao diện có thể nhúng HTML, CSS, Javascript và người dùng có thể tùy chỉnh, tạo ra các widgets và thể hiện các thông tin theo mình mong muốn Bên cạnh đó Thingsboard còn cung cấp sẵn một số bảng biểu, sơ đồ, bản

đồ, danh sách, dữ liệu Thể hiện thời gian Time Series và cả Latest Value của giá trị đầu vào Giúp người dùng linh hoạt trong lựa chọn Trong phần này học viên nghiên cứu và sử dụng để tạo ra các dashboard tương ứng cho từng tầng trong thư viện, và tạo các widgets thể hiện trực quan dữ liệu

❖ Thực hiện kết nối: Sử dụng giao thức MQTT để gửi dữ liệu từ thiết bị, cảm biến (giả lập) tới thingsboard Kết nối thingsboard tới các công cụ thứ 3: SendGrid Email Server, Line Messenger

3.2.1 Phân tích dữ liệu mô phỏng

3.2.1.1 Đầu vào của mô phỏng

Đầu vào của mô phỏng là thông tin từ các thiết bị trong đó các thiết bị có một bộ dữ liệu riêng biệt và được tập hợp tại bộ IoT Hub Các thiết bị kết nối với IoT Hub và tập hợp dữ liệu của IoT Hub, sau đây học viên còn gọi là bộ giám sát tập trung

Về mặt lý thuyết học viên sẽ thiết kế các kết nối của thiết bị giám sát tập trung với từng thiết bị phục vụ các yêu cầu của bài toán giám sát Và mỗi loại cảm biến, thiết bị sẽ có từng cách thiết kế khác nhau để kết nối thành dữ liệu đầu vào mà hệ thống mong đợi Sau đây học viên sẽ phân tích một số thiết kế:

 Đối với cảm biến nhiệt độ:

Các thiết bị cảm biến hay các bộ thiết bị cảnh báo sẽ được tích hợp vào một mạch điện có thiết bị IC trung tâm, trong trường hợp này học viên chọn

25

vi điều khiển STM32F030C8T8 cho một bộ thiết bị cảm biến nhiệt độ chẳng hạn

Vi điều khiển này nhận tín hiệu từ các cảm biến thông qua chuẩn I2C từ

đó nhận biết được thiết bị có cảnh báo hay không, vi điều khiển STM32F030C8T8 sau khi nhận thông tin từ cảm biến nhiệt độ sẽ xử lý tín hiệu

và đóng gói dữ liệu rồi gửi tới IoT Hub nhờ chuẩn giao tiếp RS485 (chuẩn có dây, sử dụng kết nối ethernet)

Hình dưới đây mô phỏng các thiết bị phần cứng và các chuẩn giao tiếp

Hình 3.3 Mô tả thiết kế vi điều khiển tích hợp cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

 Đối với thiết bị báo cáo sự cố:

Các thiết bị báo cáo sự cố như báo cháy, báo khói, báo ngập nước, chuyển động, cửa thì các thiết bị đó có tín hiệu trả về khi có cảnh báo không phải là các

dữ liệu phức tạp mà chỉ là tín hiệu ngắt hay thông dòng Chính vì thế chỉ cần kết nối các thiết bị này với một vi điều khiển và xử lý các tín hiệu GPIO LOW hoặc HIGH, đối với các mức tín hiệu mà người thiết kế sẽ quyết định là có cảnh báo hay không

Sau khi vi điều khiển xử lý các tín hiệu từ cồng GPIO đã quy định cho từng loại thiết bị cảnh báo, thì vi điều khiển sẽ gửi dữ liệu theo chuẩn RS485 tới thiết bị trung tâm ở đây là IoT Hub, từ đó IoT Hub lại tổng hợp dữ liệu của các thiết bị này đóng gói và gửi tới Thingsboard, hoàn tất một quá trình cảnh báo sự

cố

Thường thì tại các vi điều khiển này sẽ có thể tự điều chính nếu cảnh báo

là quá nguy hiểm cần thực hiện thao tác an toàn ngay chứ không cần gửi thông

26

báo hay cần xử lý từ các thành phần khác, thiết kế theo cấp bậc nghiêm trọng của

sự cố cũng sẽ là một điều cần thiết trong xây dựng hệ thống lớn

Dưới đây là hình vẽ mô tả thiết kế với các thiết bị cảnh báo

Hình 3.4 Mô tả thiết kế tích hợp cảm các cảm biến cảnh báo sự cố

Thông qua các cảm biến, thiết bị là đơn vị trực tiếp nhận dữ liệu và vi điều khiển xử lý, dịch và gửi tín hiệu tới IoT Hub, chúng ta sẽ có đầu vào của các thiết

bị, trong đó phần nhận dữ liệu trực tiếp là các cảm biến và đầu ra là giao diện thingsboard với dữ liệu

3.2.1.2 Phân tích thiết bị IoT Hub

27

Hình 3.5 Mô tả thiết bị kết nối với IoT Hub

Thiết bị IoT Hub – Giám sát tập trung được mô tả như hình trên

Học viên sử dụng tín hiệu Ethernet qua các chuẩn RS485 để kết nối với các thiết

bị thông qua các cổng GPIO, và đưa dữ liệu của từng thiết bị qua giao thức MQTT được nhắc tới ở chương 1

• Các Mô đun tích hợp trong IoT Hub:

o Các mô đun trong hệ thống đều sử dụng kết nối RS485 (Thông qua dây Ethernet)

o Mô đun mà thiết kế kết nối với IoT Hub:

 (1) Điều khiển quạt thông gió

 (2) Đo nhiệt độ ngoài trời

 (3) Đo nhiệt độ, độ ẩm trong phòng

 (4) Đo, điều khiển điều hòa

 (5) Giám sát sự kiện môi trường (chuyển động, cháy, khói, ngập nước)

 (6) Camera IP giám sát

• Tính năng thiết bị IoT Hub – Giám sát tập trung:

o Thiết bị giám sát tập trung được vận hành bởi các giá trị được cài đặt theo chính sách quản lý tòa nhà trên ứng dụng web hoặc điện thoại di động

o Các giá trị cài đặt đó là nhiệt độ, độ ẩm, điện áp, kịch bản điều khiển điều hòa, …

o Thiết bị giám sát tập trung được vận hành để chuyển giao, thu thập dữ liệu tới máy chủ server

o Thiết bị chính luôn kiểm tra giá trị cài đặt trên máy chủ server

Các mô đun và học viên có giả lập thiết kế là (3) (4) (5) (6) , và sau đây là quá trình học viên thực hiện giả lập dữ liệu thiết bị Quá trình giả lập này tương đương việc IoT Hub đã nhận dữ liệu từ các thiết bị (dữ liệu thô), xử lý hoàn thành và gửi cho Thingsboard

3.2.1 Giả lập hệ thống cảm biến, thiết bị

Để giả lập hệ thống thiết bị học viên đã thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Sử dụng ứng dụng labelme tạo ra các vị trí thiết bị, bước này học viên sẽ tạo ra các vị trí của từng cảm biến, thiết bị mà phù hợp với bản đồ mặt bằng tầng Sau đó với mỗi vị trí tương ứng học viên sẽ gán nhãn cho chức năng của nó như : BaoChay, BaoKhoi, Camera, DieuHoa, NhietDo, PhunNuoc Các tên này là một nhóm các chức năng riêng biệt của từng thiết bị cụ thể

Đầu ra của bước này là 1 file json với các tọa độ và tên chức năng của thiết bị từng bản đồ mặt bằng

• Bước 2: Sau khi có đầu ra là các tọa độ và tên chức năng của từng thiết

bị, học viên sử dụng code python để đọc các dữ liệu này vào và tạo ra cấu trúc file phù hợp cho Thingsboard IoT Platform, để từ đó tạo ra các thiết bị có thuộc tính (xPos, yPos)- tọa độ của thiết bị tương ứng, đồng thời học viên tạo ra tên định danh duy nhất (unique identification) cho từng thiết bị, các thiết bị khác nhau có tên khác nhau (1)

• Bước 3: Sau khi có được các thiết bị đã được tạo tên định danh, đã có tọa độ cụ thể, học viên tiến hành sử dụng thư viện paho-mqtt để gửi bản tin mqtt tới Thingsboard, sử dụng các API mà thingsboard cung cấp để tạo ra các thiết bị tương ứng trên thingsboard

Sau bước này là hoàn tất giả lập các thiết bị tương ứng trên thingsboard

Về mặt thực tế, các thiết bị được đưa ra ở trên thingsboard sẽ kết nối với một

29

thiết bị cụ thể, có thể là thông qua một IoT Hub và các thiết bị cảm biến là thực Bởi vì công đoạn kết nối thiết bị thực tế thông qua IoT Hub cũng là một công đoạn cần nhiều nguồn lực (phần cứng, nhúng, phần mềm) mà học viên chưa đủ khả năng tạo ra nên phần này học viên chỉ đưa ra được công cụ thiết bị tương ứng giả lập Tuy nhiên chỉ có dữ liệu là không phải thực tế còn giải pháp này là khả thi với hệ thống giám sát

Hình 3.6 Quy trình tạo hệ thống cảm biến, thiết bị trên thingsboard

Phần dưới đây sẽ thực hiện quy trình tạo thiết bị này

3.2.1.1 Tạo ví trí cảm biến, thiết bị trên mặt bằng

Sử dụng ứng dụng labelme, các vị trí của cảm biến được tạo và đặt tên

theo loại thiết bị :

30

Hình 3.7 Thiết lập vị trí các thiết bị, cảm biến sử dụng labelme

Trong bài thực nghiệm này học viên tạo ra các loại thiết bị, cảm biến như:

3.2.1.1 T ạo thông số thiết bị cho Thingsboard

Các thiết bị cần được tạo ra để mô phỏng liên kết với thiết bị thực tế Từ kết quả file json trước đó được tạo ra bởi lableme Học viên tiến hành chuyển đổi dữ liệu đó sang kiểu quy cách mà thingsboard yêu cầu để có thể sử dụng cài đặt tạo thiết bị

Bằng cách tạo ra chương trình tạo các thiết bị trên thingsboard thông qua giao thức mqtt của thingsboard

Từ dữ liệu có được từ file json ở mã nguồn [20] Đoạn mã nguồn ở bảng 3.2 sẽ đặt tên định danh cho từng thiết bị và tạo ra các tọa độ thiết bị tương ứng sau đó gửi lên thành các thuộc tính có ở trên giao diện Thingsboard như hình 3.4