Nghiên cứu và thiết kế hệ thống cấp phát số thứ tự sắp hàng từ xa qua mạng sms

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

---------------------------

HUỲNH TẤN PHÁT

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP
PHÁT SỐ THỨ TỰ SẮP HÀNG TỪ XA QUA MẠNG

SMS

ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP
CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PNU

Đà Nẵng: 12/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

---------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP
PHÁT SỐ THỨ TỰ SẮP HÀNG TỪ XA QUA MẠNG

SMS

CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PNU

GVHD : Th.s Trần Lê Thăng Đồng
SVTH : Huỳnh Tấn Phát
LỚP : K25 EDD-PNU
MSSV : 25211609413
Năm: 2019-2024

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường đây là cơng trình nghiên cứu
của em, do nỗ lực học hỏi và cố gắng của bản thân để hoàn thành được đồ án này.
Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và khơng trùng lặp với bất kỳ cơng
trình nào khác đã được công bố.
Đây là lần đầu tiên em thực hiện nghiên cứu về đề tài này nên sẽ có nhiều
thiếu sót vì vậy kính mong các thầy cơ cho lời khuyên, nhận xét và chỉ bảo cho em
để đề tài này được hoàn thiện hơn.

Đà Nẵng, ngày 17 tháng 12 năm 2023
Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Phát

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Đà Nẵng, ngày .... tháng .... năm 2023
Giảng viên hướng dẫn

Th.s Trần Lê Thăng Đồng

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn các Thầy/Cô trong trường Đại học
Duy Tân nói chung và các Thầy/Cơ trong khoa Điện-Điện tử nói riêng đã truyền đạt
những kiến thức quý báu về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành,
những buổi thực hành nhiệt tình của các Thầy/Cơ giúp chúng em có được những
kiến thức vững vàng để có tiền đề hoàn thành đề tài cũng như trong sự nghiệp sau
này.

Lời tiếp theo, em xin được phép gửi đến Thầy Trần Lê Thăng Đồng lòng
biết ơn và lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất, người đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ, tạo điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp.

Cuối cùng, em cũng xin cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người cũng đã
hỗ trợ, quan tâm, giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn
thành Đồ Án Tốt nghiệp. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành mục tiêu đề tài đặt ra
nhưng do kiến thức cịn hạn chế nên chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót,
mong q Thầy/Cơ thơng cảm, mong nhận được những ý kiến chân thật, em sẽ luôn
học hỏi và khắc phục để có được kết quả tốt nhất.

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...................................................................1

1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI......................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.................................................................................1
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI..........................2

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài....................................................................2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài.......................................................................2
1.4. CÁCH TIẾP CẬN - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI...........2
1.4.1. Cách tiếp cận của đề tài..................................................................................2
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu của đề tài...............................................................2
1.5. CẤU TRÚC BÁO CÁO.....................................................................................3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONG HỆ THỐNG...................................................................................................4
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................................4
2.1.1. Giới thiệu về IoT............................................................................................4
2.1.2. Đặc tính cơ bản của IoT.................................................................................5
2.1.3. Ứng dụng của IoT..........................................................................................5

2.1.4. Giới thiệu về giao thức MQTT.......................................................................6
2.1.4.1. Tổng quan về MQTT..................................................................................6
2.1.4.2. Làm việc với MQTT...................................................................................6
2.1.4.3. Kiến trúc của MQTT...................................................................................7
2.1.4.4. Ưu điểm của MQTT....................................................................................8
2.1.4.5. Ứng dụng của MQTT..................................................................................8
2.1.4.6. Cách tạo MQTT Server...............................................................................9
2.1.5. Tổng quan về phần mềm QMS System........................................................12
2.2. CÁC LINH KIỆN VÀ THIỆT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG........13
2.2.1. Node MCU ESP32.......................................................................................13
2.2.1.1. Tổng quan.................................................................................................13

2.2.1.2. Nguyên lý hoạt động.................................................................................13
2.2.1.3. Chức năng trong hệ thống.........................................................................13
2.2.1.4. Thông số kỹ thuật......................................................................................14
2.2.1.5. Sơ đồ chân.................................................................................................14
2.2.2. Module SIM800L.........................................................................................15
2.2.2.1. Tổng quan.................................................................................................15
2.2.2.2. Nguyên lý hoạt động.................................................................................15
2.2.2.3. Chức năng trong hệ thống.........................................................................16
2.2.2.4. Thông số kỹ thuật......................................................................................16
2.2.2.5. Sơ đồ chân Module SIM800L...................................................................17
2.2.3. Ic lm2596.....................................................................................................18
2.2.3.1. Thông số kỹ thuật......................................................................................18
2.2.3.2. Sơ đồ chân.................................................................................................19
2.2.3.3. Chức năng trong hệ thống.........................................................................19
2.2.4. Module LM2595S........................................................................................19
2.2.4.1. Thông số kỹ thuật......................................................................................19
2.2.4.2. Chức năng trong hệ thống.........................................................................20
2.3. TỔNG KẾT CHƯƠNG...................................................................................20

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG.................21
3.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG....................................................................21
3.2. PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG...................................................................22
3.2.1. Tổng quan về phần mềm Altium Designer...................................................22
3.2.2. Các tính năng của phần mềm Altium Designer............................................22
3.2.3. Sơ đồ nguyên lý của mạch điện....................................................................23
3.2.3.1. Nguyên lý hoạt động.................................................................................24
3.2.4. Sơ đồ đi dây của mạch điện.........................................................................25
3.2.5. Sơ đồ 3D của mạch điện..............................................................................26
3.2.5. Thiết kế vỏ hộp bằng mica...........................................................................26
3.2.5.1. Bản vẽ thiết kế trên phần mềm Auto card.................................................26
3.2.5.2. Quá trình cắt CNC vỏ hộp bằng mica.......................................................28
3.2.5.3. Vỏ hộp sau khi hoàn thiện.........................................................................28

3.2.6. Tổng quan về mô hình máy lấy số thứ tự.....................................................32
3.3. PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG.....................................................................35

3.3.1. Lưu đồ tổng quan.........................................................................................35
3.3.2. Chương trình gửi tin nhắn lên MQTT Server...............................................37
3.3.3. Chương trình từ MQTT Server gửi tin nhắn về cho người dùng..................39
3.3.4. Giao diện của phần mềm QMS Server.........................................................41
3.3.5. Giao diện quản lý của QMS Server..............................................................41
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ KIỂM THỬ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT
TRIỂN......................................................................................................................... 42
4.1. KẾT QUẢ VÀ KIỂM THỬ.............................................................................42
4.1.1. Kết quả.........................................................................................................42
4.1.1.1. Tổng quan board mạch sau khi hoàn thiện................................................42
4.1.2. Kiểm thử......................................................................................................45
4.1.2.1. Kịch bản kiểm thử.....................................................................................45
4.1.2.2. Kết quả kiểm thử.......................................................................................47

4.1.3. Nhận xét và đánh giá....................................................................................50
4.1.3.1. Ưu điểm....................................................................................................50
4.1.3.2. Nhược điểm...............................................................................................50
4.2. KẾT LUẬN.......................................................................................................51
4.3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................................................52

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2. 1: Internet of things.......................................................................................4
Hình 2. 2: Hình ảnh tổng quan của giao thức MQTT................................................6
Hình 2. 3: Mơ hình kiến trúc của MQTT...................................................................7
Hình 2. 4: Hình ảnh HiveMQ....................................................................................9
Hình 2. 5: Hình ảnh HiveMQ Cloud..........................................................................9
Hình 2. 6: Hình ảnh đăng ký tài khoản....................................................................10
Hình 2. 7: Hình ảnh mở Gmail để hồn tất đăng ký................................................10
Hình 2. 8: Hình ảnh đăng nhập tài khoản HiveMQ.................................................11
Hình 2. 9: Hình ảnh thơng tin URL và PORT.........................................................11
Hình 2. 10: Hình ảnh tạo tên người dùng................................................................12
Hình 2. 11: Hệ thống quản lý QMS.........................................................................12
Hình 2. 12: Hình ảnh của ESP32.............................................................................13
Hình 2. 13: Sơ đồ chân ESP32................................................................................14
Hình 2. 14: Hình ảnh của Module SIM800L...........................................................15
Hình 2. 15: Sơ đồ chân của Module SIM800L........................................................17
Hình 2. 16: Hình ảnh của ic lm2596........................................................................18
Hình 2. 17: Sơ đồ chân............................................................................................19
Hình 2. 18: Hình ảnh của Module LM2596S...........................................................19

Hình 3. 1: Sơ đồ khối của hệ thống.........................................................................21
Hình 3. 2: Sơ đồ nguyên lý của board mạch............................................................23
Hình 3. 3: Sơ đồ đi dây – PCB layout của board mạch............................................25

Hình 3. 4: Sơ đồ 3D của board mạch.......................................................................26
Hình 3. 5: Bản vẽ thiết kế hộp đựng board mạch trên phần mềm Auto cad.............27
Hình 3. 6: Hình ảnh thực tế khi cắt CNC mica........................................................28
Hình 3. 7: Hình ảnh thực tế tổng quan của vỏ hộp mica..........................................28
Hình 3. 8: Hình ảnh thực tế mặt nắp của vỏ hộp mica.............................................29
Hình 3. 9: Hình ảnh thực tế mặt đáy của vỏ hộp mica.............................................29
Hình 3. 10: Hình ảnh thực tế mặt trên của vỏ hộp mica...........................................30
Hình 3. 11: Hình ảnh thực tế mặt dưới của vỏ hộp mica.........................................30
Hình 3. 12: Hình ảnh thực tế mặt hơng phải của vỏ hộp mica.................................31
Hình 3. 13: Hình ảnh thực tế mặt hơng trái của vỏ hộp mica...................................31
Hình 3. 14: Hình ảnh tổng quan của máy lấy số thứ tự............................................32
Hình 3. 15: Hình ảnh mặt sau của máy lấy số thứ tự...............................................32
Hình 3. 16: Hình ảnh màn hình của máy lấy số thứ tự.............................................33
Hình 3. 17: Hình ảnh nút nhấn lấy số và máy in phiếu............................................33
Hình 3. 18: Hình ảnh bên trong tủ của máy lấy số thứ tự........................................34
Hình 3. 19: Hình ảnh cục wifi của hệ thống lấy số thứ tự........................................34

Hình 3. 20: Hình ảnh giao diện của mơ hình...........................................................41
Hình 3. 21: Hình ảnh giao diện quản lý...................................................................41

Hình 4. 1: Hình ảnh thực tế của board mạch đã hàn linh kiện và gắn anten............42
Hình 4. 2: Hình ảnh thực tế bên dưới của board mạch.............................................43
Hình 4. 3: Hình ảnh thực tế của board mạch khi đã ngắn trụ vít cố định.................44
Hình 4. 4: Hình ảnh thực tế của board mạch khi đã cấp nguồn...............................44
Hình 4. 5: Hình ảnh thực tế của board mạch đã cố định trong hộp mica.................45
Hình 4. 6: Hình ảnh board mạch khi ta cấp nguồn để kiểm thử...............................46
Hình 4. 7: Hình ảnh thực tế của máy khi đã cấp nguồn...........................................46
Hình 4. 8: Hình ảnh khi nhắn DK lần 1 trên Serial monitor....................................47
Hình 4. 9: Hình ảnh khi nhắn DK lần 2 trên Serial monitor....................................48
Hình 4. 10: Kết quả trên MQTT.fix.........................................................................48

Hình 4. 11: Kết quả trên giao diện...........................................................................49
Hình 4. 12: Kết quả trên giao diện quản lý..............................................................49
Hình 4. 13: Kết quả gửi tin nhắn SMS về điện thoại...............................................50

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Thuật ngữ
IoT Internet of things
MQ Telemetry Transport
MQTT Quality of service
QoS Aiternating current-Direct current
Printed circuit board
AC-DC Quality management system
PCB
QMS

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kĩ thuật, cuộc sống của con
người đã thay đổi ngày một tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ trong
công cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Đặc biệt ngành Cơng nghệ kỹ thuật Điện
– Điện Tử luôn là một thành phần khơng thể thiếu trong q trình phát triển cơng
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Có thể thấy cuộc sống càng hiện đại thì càng
khơng thể thiếu sự có mặt của các thiết bị điện và điện tử. Các thiết bị này phục vụ
cho mọi lợi ích của con người, từ sinh hoạt hàng ngày cho tới sản xuất ở khắp mọi
nơi trên hành tinh của chúng ta. Đây được coi là một trong những ngành mũi nhọn,
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Để góp phần làm sáng tỏ những ứng dụng hữu dụng trong thực tế, sau một
thời gian học tập được các thầy cô trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên
ngành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ trong khoa Điện - Điện
tử, cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu và thiết kế

hệ thống cấp phát số thứ tự sắp hàng từ xa qua mạng SMS” nhưng do thời gian,
kiến thức và kinh nghiệm của em cịn có hạn nên sẽ khơng thể tránh khỏi những sai
sót. Em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm
đóng góp phát triển thêm cho đề tài.

Đà Nẵng, ngày 17 tháng 12 năm 2023
Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Phát

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay nhu cầu cấp phát số thứ tự sắp hàng từ xa trong nhiều lĩnh vực như
nhà hàng, ngân hàng, bệnh viện hay các cơ sở dịch vụ công cộng, việc sắp xếp
hàng chờ một cách hiệu quả và tiện lợi là rất quan trọng. Thông qua việc cung
cấp số thứ tự sắp hàng từ xa, khách hàng có thể đăng ký và nhận số thứ tự trước
khi đến nơi, giúp tiết kiệm thời gian và cải thiện trải nghiệm người dùng. Tiện
ích và linh hoạt của mạng GSM đã trở thành một phương tiện truyền thông phổ
biến và phổ quát. Với khả năng hoạt động trên hầu hết các điện thoại di động, nó
giúp đảm bảo rằng hệ thống cấp phát số thứ tự sẽ dễ dàng tiếp cận và sử dụng bởi
đa số người dùng, không phụ thuộc vào các ứng dụng hay thiết bị đặc biệt.

Việc thiết kế một hệ thống cấp phát số thứ tự sắp hàng từ xa qua mạng GSM
có thể giúp tiết kiệm chi phí so với việc triển khai một hệ thống phức tạp hơn,
như ứng dụng di động hoặc thiết bị đặc biệt. Nó đã trở thành một cơng nghệ phổ
biến và giá rẻ, giúp giảm thiểu các yêu cầu về cơ sở hạ tầng và đáp ứng được nhu
cầu cấp phát số thứ tự sắp hàng từ xa một cách hiệu quả. Đồng thời hệ thống
cung cấp khả năng tùy chỉnh linh hoạt để phù hợp với nhiều mơ hình sắp hàng

khác nhau. Có khả năng mở rộng dễ dàng để phục vụ nhiều địa điểm hoặc chi
nhánh khác nhau. Việc này giúp các tổ chức có thể mở rộng quy mơ hoạt động
của mình mà khơng cần đầu tư q nhiều vào cơ sở hạ tầng và tăng cường khả
năng phục vụ khách hàng.

1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Ứng dụng hệ thống internet of things tạo ra một hệ thống tự động và linh

hoạt để giám sát, quản lý việc cấp phát số thứ tự sắp hàng cho khách hàng từ
xa thông qua tin nhắn SMS. Hệ thống có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh
vực và môi trường khác nhau như nhà hàng, bệnh viện, ngân hàng, cửa hàng,
v.v.

 Sử dụng giao thức MQTT để truyền và nhận dữ liệu.
 Sử dụng module sim800l để gửi và nhận tin nhắn SMS.

Trang 1

1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
 Nghiên cứu về cách thức hoạt động, nguyên lý làm việc của vi điều khiển
esp32, module sim800l, và giao thức MQTT.
 Nghiên cứu module sim800l để gửi số thứ tự qua mạng GSM.
 Nghiên cứu giao thức MQTT để truyền và nhận dữ liệu.
 Nghiên cứu và lập trình trên Arduino IDE.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
 Nghiên cứu và thiết kế ra hệ thống có thể giúp nâng cao trải nghiệm khách
hàng và quản lý số thứ tự sắp hàng một cách thông minh và linh hoạt thông
qua mạng GSM.
 Module sim800l.

 Vi điều khiển ESP32.
 Nhận và truyền dữ liệu thông qua giao thức MQTT.

1.4. CÁCH TIẾP CẬN - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1.4.1. Cách tiếp cận của đề tài
 Tiếp cận từ nhu cầu thực tiễn, nghiên cứu lý thuyết, từ đó đưa ra các giải
pháp để giải quyết vấn đề.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
 Nghiên cứu lý thuyết.
 Thiết kế, thi cơng, mơ phỏng trên máy tính.
 Xây dựng các sơ đồ khối, lưu đồ thuật tốn, viết chương trình, kiểm thử.
 Xây dựng mô hình, kiểm thử và đưa vào áp dụng thực tế.

Trang 2

1.5. CẤU TRÚC BÁO CÁO
 Gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và các linh kiện sử dụng trong hệ thống
Chương 3: Tính tốn, thiết kế và thi cơng hệ thống
Chương 4: Kết quả kiểm thử, kết luận và hướng phát triển

Trang 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN
ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.1. Giới thiệu về IoT
Internet of things (IoT) là sự kết hợp giữa công nghệ phần cứng và phần

mềm tạo ra hàng nghìn tỷ dữ liệu thông qua việc kết nối nhiều thiết bị và cảm
biến với điện toán đám mây và tạo dữ liệu với các công cụ thông minh.
Internet of things (IoT) lan tỏa lợi ích của mạng internet tới mọi đồ vật
được kết nối, chứ không chỉ dừng lại ở phạm vi một chiếc máy tính. Khi một
đồ vật được kết nối với internet, nó sẽ trở nên thông minh hơn nhờ khả năng
gửi hoặc nhận thông tin và tự động hoạt động dựa trên các thơng tin đó.
Các thiết bị IoT có thể là đồ vật được gắn cảm biến để thu thập dữ liệu về
mơi trường xung quanh, các máy tính hoặc bộ điều khiển tiếp nhận dữ liệu và
ra lệnh cho các thiết bị khác.
Tiềm năng ứng dụng của internet of things (IoT) trải rộng trên mọi lĩnh vực.
Tuy nhiên mọi hệ thống IoT hồn chỉnh đều có đủ 4 bước: thu thập, chia sẽ,
xử lý dữ liệu và đưa ra quyết định.

Hình 2. 1: Internet of things
Trang 4

2.1.2. Đặc tính cơ bản của IoT

 Tính kết nối liên thơng (interconnectivity): với IoT, bất cứ điều gì cũng có
thể kết nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc
tổng thể.

 Những dịch vụ liên quan đến “Things”: hệ thống IoT có khả năng cung cấp
các dịch vụ liên quan đến “Things”, chẳng hạn như bảo vệ sự riêng tư và
nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing.

 Tính không đồng nhất: Các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có
phần cứng khác nhau, và network khác nhau. Các thiết bị giữa các network
có thể tương tác với nhau nhờ vào sự liên kết của các network.

 Thay đổi linh hoạt: Status của các thiết bị tự động thay đổi, ví dụ, ngủ và
thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đã thay đổi,và tốc độ đã thay
đổi… Hơn nữa, số lượng thiết bị có thể tự động thay đổi.

 Quy mô lớn: Sẽ có một số lượng rất lớn các thiết bị được quản lý và giao
tiếp với nhau. Số lượng này lớn hơn nhiều so với số lượng máy tính kết nối
Internet hiện nay.

2.1.3. Ứng dụng của IoT

Ứng dụng của IoT rất đa dạng, trên tất cả các lĩnh vực kinh tế và đời
sống: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng và tự động hóa, giao thơng…. Một số
ứng dụng tiêu biểu và phổ biến của IoT có thể kể ra là:
 Nhà thơng minh(smart home)
 Tự động hóa và nâng cao trải nghiệm trong nhà.
 Quản lý đội xe (fleet management)
 Quản lý vị trí, hành trình của xe.
 Theo dõi hiệu suất xe (quãng đường đã đi, nhiên liệu sử dụng) từ đó tối

ưu lợi nhuận kinh doanh.
 Nông nghiệp thông minh (smart farming)
 Phát triển nghành nông nghiệp sạch trong nhà.
 Hỗ trợ tưới tiêu tự động.

Trang 5

 Theo dõi chất lượng môi trường như đất và nước, cảnh báo khi có sự cố
để xử lý kịp thời, hạn chế thiệt hại.

 Quản lý thông minh

 Quản lý danh mục tài sản, vị trí, trạng thái để hạn chế mất mát.
 Theo dõi tình trạng hoạt động để bảo trì chủ động, giảm thiểu thiệt hại

trong sản xuất kinh doanh.
 Vì thế, Internet of Things đang là chìa khóa của thành công trong tương

lai.
2.1.4. Giới thiệu về giao thức MQTT

2.1.4.1. Tổng quan về MQTT
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức nhắn

tin tiêu chuẩn OASIS cho Internet of Things (IoT). Nó được thiết kế như
một phương tiện truyền tải tin nhắn publish/subscribe (xuất bản/đăng ký)
cực kỳ nhẹ, lý tưởng để kết nối các thiết bị từ xa với băng thông mạng thấp.
MQTT ngày nay được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn
như ô tô, sản xuất, viễn thông, ...

Hình 2. 2: Hình ảnh tổng quan của giao thức MQTT
2.1.4.2. Làm việc với MQTT

MQTT hoạt động theo cơ chế client/server, nơi mà mỗi cảm biến là
một khách hàng (client) và kết nối đến một máy chủ, có thể hiểu như một
Máy chủ môi giới (broker), thông qua giao thức TCP (Transmission Control

Trang 6

Protocol). Broker chịu trách nhiệm điều phối tất cả các thơng điệp giữa phía
gửi đến đúng phía nhận.
2.1.4.3. Kiến trúc của MQTT

Giao thức MQTT có kiến trúc theo mơ hình Publish/Subscribe giúp
truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị, ứng dụng với nhau. Dữ liệu trong giao
thức này là một chuỗi nhị phân (binary) chứ không phải chuỗi văn bản (text
string), được định dạng theo gói tin command hoặc gói tin command
acknowledgement.

Hình 2. 3: Mơ hình kiến trúc của MQTT
 Các thành phần lõi trong kiến trúc của MQTT:
 MQTT Broker: Được cung cấp dưới dạng mã nguồn mở hoặc các
phiên bản thương mại, có thể đi kèm với các dịch vụ điện toán đám mây.
Công việc của Broker là lọc các tin nhắn dựa trên topic, sau đó phân phối
các tin nhắn đến các thiết bị/ứng dụng đã đăng ký topic đó. Các bạn có
thể tham khảo một số MQTT Broker như: HiveMQ, Mosquitto,
MQTTRoute, Jmqtt, …
 MQTT Client: Là các thiết bị/ứng dụng Client kết nối đến Broker để
thực hiện truyền nhận dữ liệu. Hiện nay có rất nhiều mã nguồn mở
MQTT Client được viết dưới nhiều ngôn ngữ khác nhau như HiveMQ
MQTT Client được phát triển dựa trên ngôn ngữ Java, Eclipse Paho dựa
trên C/C++, Python, …
 Topic: Mỗi MQTT Client thực hiện truyền/nhận dữ liệu với nhau
thông qua các Topic được quản lý bởi Broker. Một Client đăng ký nhận
dữ liệu được gọi là một Subcriber còn một Client gửi dữ liệu đi được gọi

Trang 7

là một Publisher. Để nhận dữ liệu từ Publisher, đầu tiên Subcriber phải
subscribe (đăng ký theo dõi) đến một Topic, sau đó bất cứ Client nào
publish dữ liệu đến đúng Topic, thì Broker sẽ lọc và chuyển tiếp gói tin
đến đúng Subscriber đó. Một Client có thể subscribe hoặc publish đến

nhiều Topic khác nhau.

2.1.4.4. Ưu điểm của MQTT

 Một số ưu điểm của MQTT:
 MQTT là một “light weight protocol” giúp Broker và Client trao đổi gói

tin có kích thước nhỏ, khơng chứa nhiều các dữ liệu phụ thêm vào nên có
thể truyền nhận một cách mượt mà trong điều kiện bị giới hạn về băng
thông đường truyền.
 Là một giao thức kết nối M2M/Internet of Things, MQTT được thiết kế
để truyền tải tin nhắn trong các ứng dụng u cầu cơng suất thấp, kích
thước bộ nhớ vi điều khiển nhỏ; băng thông thấp; đảm bảo việc truyền
nhận các gói tin diễn ra thành cơng, …
 Với giao thức MQTT, các gói tin sẽ được truyền đi theo hai chiều: từ
thiết bị đến Broker và từ Broker đến thiết bị. Một Client có khả năng gửi
gói tin đến nhiều Client khác trong một lần gửi và nó cũng có thể nhận
nhiều gói tin khác nhau từ các Client khác nhau.
 MQTT có thể mở rộng quy mơ để kết nối với hàng triệu thiết bị IoT.
 MQTT có 3 mức Quality of Service (QoS) được xác định đảm bảo độ tin
cậy trong việc gửi gói tin. Các bạn có thể đọc thêm về QoS ở tài liệu
tham khảo cuối bài.
 MQTT giúp dễ dàng mã hóa tin nhắn bằng TLS và xác thực phía client
bằng các phương thức xác thực như OAuth.

2.1.4.5. Ứng dụng của MQTT

Với những ưu điểm của giao thức MQTT, ngày nay con người đã sử
dụng MQTT vào nhiều ngành công nghiệp. Một số ứng dụng của các hãng
lớn có thể kể đến như:

Trang 8

 Lĩnh vực Automotive: Ứng dụng BWM Car-Sharing dựa trên
HiveMQ.

 Lĩnh vực Smart Home: Giám sát và kiểm soát năng lượng tại nhà và
Giám sát bệnh nhân tại nhà của IBM Telemetry.

2.1.4.6. Cách tạo MQTT Server
Bước 1: Truy cập vào địa chỉ sau đó chọn

Get HiveMQ.

Hình 2. 4: Hình ảnh HiveMQ
Bước 2: Chọn tiếp HiveMQ Cloud.

Hình 2. 5: Hình ảnh HiveMQ Cloud
Trang 9