Iotminiproj 😊

Sinh viên	Đoàn Thị Trà My
MSV	B21DCAT134
Môn học	IoT và ứng dụng
Nhóm lớp	05
GVHD	Nguyễn Quốc Uy

Đề tài: Hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng & điều khiển thiết bị

Giới thiệu

Mục tiêu là xây dựng một web đơn giản để nhận thông tin nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng và điều khiển ngược lại thiết bị (bật/tắt đèn) Để xây dựng một hệ thống IoT hiệu quả và chi phí thấp, bài tập này sử dụng ESP32/ESP8266 làm nền tảng chính. Các module này sở hữu nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, tích hợp Wi-Fi, nhiều chân GPIO, dễ lập trình, và giá thành phải chăng.

Thiết bị cần mua

• Thiết bị chính (bắt buộc phải có):
  • ESP32 hoặc ESP8266 (trong bài là ESP32) $\approx$ 80k
  • Cảm biến:
    • DHT11 hoặc DHT22: đo nhiệt độ và độ ẩm: $\approx$ 10k
    • Cảm biến quang trở: đo ánh sáng (trong bài sử dụng cảm biến ánh sáng 2 đầu ra: 10k)
• Các thiết bị khác (có thể thay thế thành các loại khác nhau - một số cái có thể ko mua)
  • breadboard: ổ cắm (có thể mua loại nhỏ - loại dài, để dễ thì cắm một nửa con ESP thôi không cần cắm cả) $\approx$ 20k
  • Dây nối (nên mua khoảng 10 dây đực-đực và đi xin thêm 1 dây đực-cái hoặc cái-cái (nhưng nếu không có thì có thể hàn chân cũng ok)) $\approx$ 10k
  • Đèn led: Mua loại có số vôn tùy thích nhưng không nên mua loại < 3V vì nguồn ra của chân ESP32 là 3V. $\approx$ 2-5k

$\sum$ money $\approx$ 150k

Thiết kế hệ thống

Các tính năng của hệ thống:

• Ứng dụng theo dõi thông số trong phòng cho biết: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ bụi, mưa, khí gas,... thời gian thực đang như thế nào.
• Bật tắt đèn, điều hòa, quạt,… thông qua ứng dụng web.

Các giao diện gồm có:

• Trang Dashboard:
  • Gồm có thông số hiện tại của môi trường do cảm biến gửi về
  • Một biểu đồ line thể hiện 10 bộ giá trị thông số môi trường gần đây nhất
  • Một bảng điều khiển thiết bị (bảng bật tắt đèn)
• Trang Data sensor: Chứa bảng lịch sử các giá trị cảm biến được lưu lại trong CSDL
• Trang Action History: Chứa bảng lịch sử các thao tác bật tắt thiết bị trong CSDL (chỉ có thao tác thành công thì mới được lưu vào CSDL)
• Trang Profile: Chứa thông tin của sinh viên thực hiện.

Sơ đồ thiết kế chi tiết hệ thống - Luồng thực hiện - Cơ sở dữ liệu - API doc:

Xem ảnh sơ đồ thiết kế chi tiết hệ thống & luồng thực hiện cũng như các bảng CSDL trong file báo cáo pdf.

Luồng: Có 2 luồng chính

• Luồng gửi dữ liệu từ Hardware $\rightarrow$ BE & BE lưu vào CSDL $\rightarrow$ FE (Để trao đổi với nhau thì HW và BE gửi data thông qua MQTT broker trên topic MQTT)
• Luồng gửi tín hiệu điều khiển từ FE $\rightarrow$ BE $\rightarrow$ Hardware xử lý $\rightarrow$ gửi tín hiệu bật tắt thành công đến BE $\rightarrow$ BE lưu vào CSDL $\rightarrow$ FE

Cơ sở dữ liệu: Có 2 table

• tbl_data_sensor: id, humid, bright, temperature, time.
• tbl_action_history id, devices, action, time.

API: Có 5 api

• POST /data_sensor_processing.php - Lấy dữ liệu cảm biến
• POST /action_history_processing.php - Lấy dữ liệu lịch sử hành động
• GET /getDeviceStatus.php - Lấy trạng thái bật/tắt cuối cùng của thiết bị trong csdl
• POST /updateDeviceAction.php - Gửi tín hiệu bật tắt đèn đến topic MQTT
• GET /getChartFromDB.php - Lấy 10 dữ liệu cảm biến cuối để vẽ biểu đồ

Cấu hình chạy proj

Các nhiệm vụ:

• Giao diện: code 4 trang giao diện như đã mô tả ở trên.
• Kết nối giao diện với CSDL: Hiển thị lên được các thông số mẫu trong CSDL lên giao diện. Yêu cầu:
  • Các bảng thì phải được phân trang
  • Tìm kiếm thì phải tìm kiếm phía BE chứ không được tìm kiếm phía FE
  • Tìm kiếm theo tgian thì phải là LIKE "%searchTime%".
• MQTT broker: Thực hiện pub, sub thành công lên topic giữa các terminal. Yêu cầu:
  • Đổi cổng mặc định (trong bài đổi cổng thành 2003)
  • Đặt username & password (không có thì ko có điểm)
• Lắp đặt phần cứng & Gửi data từ phần cứng lên topic MQTT.
• Lấy data trên topic MQTT lưu vào CSDL
• Xử lý việc gửi tín hiệu điều khiển từ web

Quy trình

Các thành phần code - cấu hình thư mục:

• folder be chứa các file code phía Backend
• folder vendor chứa các thư viện được tải về thông qua Composer như phpMQTT (để code BE lắng nghe topic MQTT), ratchet (để code Websocket),...
• folder code-arduino chứa file code để nạp vào ESP
• folders còn lại là các file code phía FE.
• Mẫu cơ sở dữ liệu nằm ở file iot_database_sample.sql
• API doc theo Swagger được ghi tại file openapi.json

Cách implement:

Kết quả