thiết kế chế tạo tủ gửi đồ thông minh tích hợp hệ thống quản lý và đặt chỗ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.52 MB, 172 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

S K L 0 1 2 5 7 3

GVHD: TS. HUỲNH QUANG DUY

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TP. Hồ Chí Minh, tháng 03, năm 2024

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ GỬI ĐỒ THƠNG MINH

TÍCH HỢP HỆ THỐNG QUẢN LÝ VÀ ĐẶT CHỖ

LÊ PHA

SVTH: NGUYỄN TRỌNG ĐẠI - MSSV: 19146146 N VĂN VIỆT - MSSV: 19146302 TRẦN TRIỆU VĨ - MSSV: 19146301 KHĨA: 2019

NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: TS. HUỲNH QUANG DUY

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS. Huỳnh Quang Duy

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Đại - MSSV: 19146146

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu

- Các bài báo, sự kiện về tính cấp thiết, mức độ quan trọng của đề tài. - Tài liệu về Laravel Framework, React Native, QT Programing.

3. Nội dung chính của đồ án

- Thiết kế, chế tạo tủ gửi đồ thông minh tích hợp hệ thống quản lý và đặt chỗ. - Thiết kế, thực hiện giao tiếp điều khiển phần cứng, hệ thống nhúng và hệ thống

quản lý trên đám mây.

- Nghiên cứu về bài toán doanh nghiệp trong quản lý đặt chỗ và sử dụng tủ gửi đồ.

- Thiết kế và triển khai hệ thống website quản lý tủ cho doanh nghiệp cho nhiều mục đích sử dụng thương mại hay cộng đồng.

- Thiết kế và triển khai ứng dụng đặt chỗ trên di động cho 2 nền tảng Android và IOS.

Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt TRƯỞNG KHOA

(Ký, ghi rõ họ tên)

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CAM KẾT

Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ GỬI ĐỒ THÔNG MINH TÍCH HỢP

HỆ THỐNG QUẢN LÝ VÀ ĐẶT CHỖ

LÊ PHAN VĂN VIỆT MSSV: 19146302

TRẦN TRIỆU VĨ MSSV: 19146301 Lớp: 19146CL5A

Địa chỉ sinh viên: Thủ Đức

Số điện thoại liên lạc: 0382349463

Email:

Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 12/03/2024

Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do chính

tơi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.”

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 03 năm 2024 Ký tên

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng tơi xin gửi lời tri ân đến thầy Huỳnh Quang Duy, người đã hướng dẫn và hỗ trợ nhóm trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Thầy là người đã đưa ra những lời khuyên quý báu, cung cấp những nguồn tài liệu hữu ích, phản hồi và đánh giá cơng tác của nhóm. Nhờ có sự đồng hành của Thầy, nhóm chúng tơi mới có thể hồn thành đồ án đúng tiến độ và đạt chất lượng cao. Nhóm chúng tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến Thầy.

Ngồi ra, nhóm chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy Cơ trong khoa Cơ khí chế tạo máy đã trang bị kiến thức và kinh nghiệm cho nhóm trong suốt q trình học tập. Nhờ có sự giảng dạy của các Thầy Cơ, nhóm chúng tơi mới có thể nắm bắt được những kiến thức cơ bản và nâng cao để thực hiện đồ án. Nhóm chúng tơi cũng xin cảm ơn các bạn bè cùng khóa đã chia sẻ thông tin và hỗ trợ nhau trong quá trình làm việc.

Tuy nhiên, do thời gian có hạn và kiến thức chưa đầy đủ, đồ án của nhóm chúng tơi vẫn cịn nhiều thiếu sót và sai lầm. Nhóm chúng tơi rất mong nhận được những góp ý và phản hồi từ các Thầy Cơ để có thể hồn thiện hơn kiến thức và kỹ năng của mình trong tương lai. Nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 12, tháng 03, năm 2024 Nhóm sinh viên thực hiện:

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

TĨM TẮT

Nhóm chúng tơi đã phát triển một giải pháp số hóa các tủ đồ dựa trên hệ thống SaaS (Software as a Service) cho phép quản lý, vận hành và giám sát các tủ gửi đồ thông minh từ xa. Giải pháp của chúng tơicung cấp các tính năng như: quản lý khách hàng, quản lý tủ, quản lý đơn hàng, quản lý doanh thu, báo cáo thống kê, cảnh báo sự cố.

Chúng tôi đã thiết kế và chế tạo các tủ gửi đồ thơng mình với các đặc điểm kỹ thuật như: kích thước nhỏ gọn, khả năng chịu tải cao, khóa điện tử an tồn, màn hình cảm ứng hiển thị thông tin, camera giám sát, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Các tủ gửi đồ thông minh có thể được lắp đặt ở các địa điểm thuận tiện như: siêu thị, trung tâm thương mại, bến xe, sân bay, trường học.

Chúng tôi đã xây dựng các ứng dụng di động và website cho người dùng và quản lý. Người dùng có thể sử dụng ứng dụng di động để: tìm kiếm và đặt tủ gửi đồ gần nhất, thanh tốn tiền th tủ qua ví điện tử hoặc thẻ ngân hàng, mở và đóng tủ bằng mã QR hoặc mã OTP được cấp trên hẹ thống, theo dõi trạng thái của tủ, nhận thông báo khi có sự cố hoặc khi hết thời gian thuê. Quản lý có thể sử dụng website để: quản lý thơng tin cá nhân và doanh nghiệp, quản lý danh sách các tủ gửi đồ của mình, xem báo cáo doanh thu và lượt sử dụng của từng tủ, xem lịch sử giao dịch của khách hàng, xem trạng thái hoạt động của các tủ và nhận cảnh báo khi có sự cố.

Chúng tơi đã tích hợp hệ thống thanh tốn cho các tủ gửi đồ thơng mình với các nhà cung cấp dịch vụ ví điện tử và ngân hàng uy tín. Hệ thống thanh tốn cho phép người dùng thanh tốn tiền th tủ một cách nhanh chóng, tiện lợi và an tồn. Hệ thống thanh tốn cũng giúp quản lý theo dõi doanh thu và chi phí của từng tủ một cách chính xác và minh bạch.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

ABSTRACT

Our team has developed a digital solution for smart lockers based on SaaS (Software as a Service) system that allows managing, operating and monitoring smart lockers remotely. Our solution provides features such as: customer management, locker management, order management, revenue management, statistical reports, and fault alerts.

We have designed and manufactured smart lockers with technical specifications such as: compact size, high load capacity, secure electronic locks, touch screen display information, surveillance camera, temperature and humidity sensors. Smart lockers can be installed at convenient locations such as: supermarkets, shopping malls, bus stations, airports, schools.

We have built mobile applications and websites for users and managers. Users can use the mobile application to: search and book the nearest smart locker, pay the locker rental fee via e-wallet or bank card, open and close the locker by QR code or OTP code provided on the system, track the status of the locker, receive notifications when there is a problem or when the rental time is up. Managers can use the website to: manage personal and business information, manage the list of their smart lockers, view revenue and usage reports of each locker, view customer transaction history, view the operating status of the lockers and receive alerts when there is a problem. We have integrated the payment system for smart lockers with reputable e-wallet and bank service providers. The payment system allows users to pay the locker rental fee quickly, conveniently and safely. The payment system also helps managers to track revenue and expenses of each locker accurately and transparently.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

1.2.Tính cấp thiết của đề tài ... 1

1.3.Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ... 1

1.4.Mục tiêu của đề tài ... 2

1.5.Quy mô đề tài ... 2

1.6.Phương pháp nghiên cứu ... 2

1.7.Giới hạn đề tài ... 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 4

2.1.Internet vạn vật (IoT) ... 4

2.1.1.Lịch sử hình thành và phát triển IoT ... 5

2.1.2.Giao thức truyền thông trong IoT ... 6

2.1.3.Ứng dụng của IoT trong các lĩnh vực khác nhau ... 8

2.2.Tủ giữ đồ thông minh ... 10

2.2.1.Giới thiệu về tủ giữ đồ thông minh ... 10

2.2.2.Ưu nhược và nhược điểm của tủ giữ đồ thông minh ... 10

2.2.3.Các công nghệ được sử dụng trong tủ giữ đồ thông minh ... 11

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TỦ GỬI ĐỒ ... 13

3.1.Sơ đồ khối hệ thống phần cứng ... 13

3.2.Yêu cầu thiết kế hệ thống cơ khí ... 13

3.2.1.Chọn dung tích ngăn tủ ... 13

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

3.2.2.Chọn vật liệu cho tủ ... 14

3.2.3.Tính tốn lực mở cánh tủ cho khố điện từ ... 15

3.3.Thiết kế và thi cơng phần cơ khí ... 18

3.3.1.Thiết kế phần cơ khí ... 18

3.3.2.Thi cơng phần cơ khí ... 21

CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ... 22

4.1.Tính tốn – Thiết kế hệ thống điện ... 22

4.1.1.Sơ đồ khối hệ thống điện ... 22

4.1.2.Khối nguồn ... 23

4.1.3.Khối tiếp nhận tính hiệu: ... 25

4.1.4.Khối xử lý dữ liệu ... 27

4.1.5.Khối điều khiển ... 28

4.1.6.Khối cơ cấu chấp hành ... 29

4.3.1.Phần mềm QT - Giao diện người dùng ... 40

4.3.2.Chương trình điều khiển trên STM32F103C8T6 ... 49

CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH NGHIỆP VỤ VÀ GIẢI PHÁP PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ ĐẶT CHỖ 525.1.Mơ hình hoạt động của hệ thống ... 52

5.1.1.Mơ hình Multi – Tenant ... 53

5.1.2.Mơ hình Multi – Tenant trong hệ thống của UTELocker ... 54

5.1.3.Sơ đồ phân quyền truy cập của hệ thống... 55

5.2.Quản lý các tenant của hệ thống ... 57

5.2.1.Quản lý tenant với vai trò là Super Admin ... 57

5.2.2.Quản lý với vai trò là quản trị viên của Client ... 59

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

5.4.Quản lý đơn đặt tủ (Booking) ... 68

5.4.1.Quyền hạn của các vai trò trong quản lý đơn đăt tủ ... 68

5.4.2.Quy trình tạo đơn hàng ... 69

5.4.3.Các trạng thái đặt tủ ... 73

5.4.4.Luồng trạng thái đơn đặt tủ ... 74

5.4.5.Lưu đồ trong hoạt động đặt tủ ... 75

5.5.Quy trình xử lý sự cố ... 80

5.5.1.Sự cố hệ thống vật lý ... 80

5.5.2.Sự cố máy chủ hệ thống ... 82

5.6.Thiết kế cơ sở hạ tầng trên nền tảng điện toán đám mây ... 82

5.6.1.Giải pháp kiến trúc hạ tầng dựa trên nền tảng AWS cho hệ thống ... 82

5.6.2.Thiết lập cấu hình các dịch vụ AWS của hệ thống ... 87

5.6.3.Tự động hóa quy trình phát triển với hệ thống CI/CD ... 93

5.7.Thiết kế kiến trúc phần mềm của hệ thống ... 97

5.7.1.Thiết kế cơ sở dữ liệu ... 97

5.7.2.Kiến trúc phần mềm của hệ thống quản lý và đặt chỗ ... 101

5.7.3.Ứng dụng di động ... 108

5.8.Kết nối giữa phần cứng và hệ thống trực tuyến ... 114

5.8.1.Sơ đồ khối kết nối hệ thống ... 114

5.8.2.Giao tiếp giữa website, ứng dụng và máy chủ hệ thống ... 114

5.8.3.Giao tiếp giữa server hệ thống và hệ thống tủ ... 116

CHƯƠNG 6: TÍCH HỢP HỆ THỐNG THANH TOÁN ... 118

6.1.Tổng quan về hệ thống thanh toán của dự án ... 118

6.1.1.Giới thiệu về UTEPay ... 119

6.1.2.Phương thức thanh tốn và cấu hình ... 120

6.2.Giải pháp tích hợp với các cổng thanh tốn ... 125

6.2.1.Mơ hình tích hợp cổng thanh tốn ... 125

6.2.2.Tích hợp cổng thanh tốn ZaloPay ... 127

6.2.3.Tích hợp cổng thanh tốn VNPay ... 134

CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM ... 142

7.1.Kết quả và sản phẩm thực tế ... 142

7.2.Vận hành thử nghiệm ... 143

7.2.1.Mở tủ bằng mật khẩu và ứng dụng ... 143

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

7.2.2.Kiểm tra tốc độ phản hồi giữa tủ và máy chủ ... 143

7.3.Bảo trì và bảo dưỡng ... 145

7.3.1.Bảo trì và bảo dưỡng phần cứng ... 145

7.3.2.Bảo trì và bảo dưỡng phần mềm ... 145

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ... 147

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Thông số thiết kế của tủ gửi đồ ... 19

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật nguồn 5V 3A Raspberry Pi ... 24

Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật - Nguồn tổ ong 12V 5A ... 25

Bảng 4.3: Thơng số kỹ thuật màn hình cảm ứng 7 inch ... 26

Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật - Raspberry Pi 4 ... 27

Bảng 4.5: Thông số kỹ thuật Vi điều khiển STM32F103C8T6 ... 28

Bảng 4.6: Thông số kỹ thuật - Ổ khóa điện từ 12V ... 30

Bảng 4.7: Danh sách linh kiện được sử dụng trong mạch chính ... 34

Bảng 4.8: Danh sách linh kiện của mạch phụ ... 39

Bảng 5.1: Phân quyền người dùng trong hệ thống ... 56

Bảng 6.1: Danh sách API tạo đơn hàng của ZaloPay... 129

Bảng 6.2: Các tham số cần đính kèm khi tạo đơn hàng với ZaloPay ... 129

Bảng 6.3: Tham số nhận về sau khi gọi API tạo đơn hàng đến ZaloPay ... 131

Bảng 6.4: Dữ liệu nhận được từ callback của ZaloPay ... 132

Bảng 6.5: Cấu trúc dữ liệu của tham số data trong callback ... 133

Bảng 6.6: Danh sách các tham số - Thông tin gửi sang VNPay ... 137

Bảng 6.7: Danh sách tham số - Thông tin nhận về từ VNPay ... 139

Bảng 7.1: Vận hành thử nghệm mở khoá hệ thống tủ bằng mật khẩu và ứng dụng ... 143

Bảng 7.2: Vận hành thử nghiệm mở khoá hệ thống tủ ở các tốc độ mạng khác nhau ... 144

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Máy pha cà phê Trojan Room - Thiết bị đầu tiên kết nối Internet... 5

Hình 2.2: Cách loại mã vạch được sử dụng hiện nay... 7

Hình 2.3: Mơ hình thành phố thơng minh (wesmart.vn)... 9

Hình 2.4: Smart Grid - Mạng lưới điện thơng minh (world-energy.org) ... 9

Hình 3.1: Sơ đồ khối các thành phần của hệ thống phần cứng ... 13

Hình 3.2: Thống kê các mặt được mua trên sàn thương mại đại tử shopee – (Metric.vn)... 14

Hình 3.3: Lấy khối lượng của cánh tủ bằng chức năng của phần mềm Solidworks 16Hình 3.4: Phân tích đặt lực trên cánh cửa ... 16

Hình 3.5: Sơ đồ khối cơ khí của tủ gửi đồ ... 18

Hình 3.6: Mơ hình sản phẩm thiết kế bằng Solidworks ... 19

Hình 3.7: Kích thước cơ bản của tủ gửi đồ ... 20

Hình 3.8: Thiết kế cánh tủ và vị trí đặt chốt khóa điện từ ... 20

Hình 3.9: Sản phẩm thực tế được gia cơng ... 21

Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống điện ... 22

Hình 4.2: Nguồn 5V 3A Raspberry Pi chính hãng ... 24

Hình 4.3: Nguồn tổ ong 12V - 5A ... 25

Hình 4.4: Màn hình cảm ứng 7 inch ... 26

Hình 4.5: Máy tính nhúng Raspberry Pi 4 ... 27

Hình 4.6: Sơ đồ kết nối mạch điện ... 31

Hình 4.7: Điện áp ngưỡng điều khiển (VGS) của MOSFET ... 32

Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý mạch chính ... 33

Hình 4.9: PCB Layout mạch chính ... 33

Hình 4.10: Sơ đồ ngun lí kết nối mạch chính và mạch phụ ... 34

Hình 4.11: Mạch chính sau khi thiết kế ... 34

Hình 4.12: Mạch chính sau khi thi cơng hồn thiện ... 35

Hình 4.13: Sơ đồ chân của IC 74HC595 và 74HC165 ... 36

Hình 4.14: MOSFET AOD472 ... 36

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Hình 4.15: Bảng thơng số của MOSFET AOD472 trong Datasheet ... 37

Hình 4.16: Sơ đồ ngun lí mạch phụ ... 37

Hình 4.17: PCB Layout mạch phụ lớp trên (Top Layer) ... 38

Hình 4.18: PCB Layout mạch phụ lớp dưới (Bottom Layer) ... 38

Hình 4.19: Mạch phụ sau khi thiết kế ... 39

Hình 4.20: Mạch phụ sau khi gia cơng hồn thiện ... 39

Hình 4.21: Lưu đồ hoạt động phần mềm QT trên thiết bị phần cứng ... 41

Hình 4.22: Phần mềm QT trên thiết bị phần cứng – Giao diện màn hình chính .... 41

Hình 4.23: Lưu đồ giao diện màn hình chính - Phần mềm QT ... 42

Hình 4.24: Phần mềm QT trên thiết bị phần cứng – Giao diện nhập mã kích hoạt 42Hình 4.25: Lưu đồ giao diện nhập mã kích hoạt - Phần mềm QT ... 43

Hình 4.26: Code kiểm tra mật khẩu và tiến hành mở tủ ... 44

Hình 4.27: Phần mềm QT trên phần cứng – Giao diện kích hoạt bằng mã QR ... 45

Hình 4.28: Lưu đồ giao diện kích hoạt bằng mã QR ... 45

Hình 4.29: Thơng báo khi vào giao diện dành cho người quản lý ... 46

Hình 4.30: Phần mềm QT trên phần cứng – Giao diện dành cho người quản lý .... 46

Hình 4.31: Code kích hoạt trạng thái người quản lý ... 47

Hình 4.32: Kết nối giữa Raspberry Pi 4 và mạch STM32F103C8T6 qua UART .. 47

Hình 4.33: Bật Serial Port bằng raspi-config từ Terminal ... 48

Hình 4.34: Cấu hình các chân STM32F103C8T6 bằng STM32 CubeMX ... 49

Hình 4.35: Sơ đồ chân 74HC595 ... 50

Hình 4.36: Sơ đồ chân 74HC165 ... 50

Hình 4.37: Cấu hình UART1 STM32F103C8T6 bằng STM32 CubeMX ... 51

Hình 4.38: Lưu đồ hoạt động của chương trình điều khiển ... 51

Hình 5.1: Mơ hình phần mềm SaaS - Phần mềm như một dịch vụ... 52

Hình 5.2: Sự khác nhau giữa Single-Tenant và Multi-Tenant ... 53

Hình 5.3: Mơ hình Multi - Tenant của hệ thống quản lý ... 54

Hình 5.4: Sơ đồ tổ chức phân quyền của hệ thống ... 56

Hình 5.5: Tạo Client với vai trò là Super Admin ... 57

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 5.6: Biểu mẫu tạo một client ... 58

Hình 5.7: Mã nguồn khi gửi biểu mẫu tạo client ... 58

Hình 5.8: Danh sách Clients và các quyền Super Admin đối với Client ... 59

Hình 5.9: Cài đặt Site Group cho Client ... 60

Hình 5.10: Cài đặt điều khoản cho Client ... 60

Hình 5.11: Cài đặt Email cho Client ... 61

Hình 5.12: Cài đặt tủ ... 62

Hình 5.13: Thơng số cấu hình tủ ... 63

Hình 5.14: Cài đặt ngăn tủ ... 63

Hình 5.15: Cấu trúc lập trình của chức năng thiết kế bố cục tủ ... 64

Hình 5.16: Thơng số cấu hình ngăn tủ ... 64

Hình 5.17: Thơng tin và bảng thống kê hoạt động tủ... 65

Hình 5.18: Thiết lập vị trí ... 66

Hình 5.19: Quy trình tạo Client ... 66

Hình 5.20: Chỉnh bố cục ngăn tủ theo thiết kế ... 67

Hình 5.21: Liên kết giấy phép sử dụng tủ với Client ... 68

Hình 5.22: Thiết lập cài đặt ban đầu cho tủ ... 68

Hình 5.23: Quy trình đặt chỗ ... 70

Hình 5.24: Thơng tin tìm kiếm ngăn tủ trống ... 70

Hình 5.25: Kết quả trả về tìm kiếm ngăn tủ trống ... 71

Hình 5.26: Bố cục và trạng thái ngăn tủ ... 71

Hình 5.27: Biểu mẫu xác nhận đơn hàng ... 72

Hình 5.28: Điều khoản cho việc đặt tủ ... 72

Hình 5.29: Thơng báo thanh tốn số tiền đặt tủ khi đặt tủ thành công ... 73

Hình 5.30: Luồng hoạt động trạng thái của quá trình đặt chỗ ... 74

Hình 5.31: Lưu đồ hoạt động tìm kiếm ngăn tủ ... 76

Hình 5.32: Lưu đồ hoạt động đặt tủ ... 77

Hình 5.33: Lưu đồ hoạt động kết thúc đạt tủ ... 78

Hình 5.34: Lưu đồ hoạt động mở rộng thời gian đặt tủ ... 79

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Hình 5.35: Lưu đồ ghi nhật lý vào hoạt động UTELocker ... 80

Hình 5.36: Lưu đồ kiểm tra tủ có thực hiện ghi nhật ký trong 15 phút ... 80

Hình 5.37: Thơng báo tủ có sự cố đến quản trị viên ... 81

Hình 5.38: Danh sách tủ xảy ra sự cố cần xác nhận ... 81

Hình 5.39: Sơ đồ cơ sở hạ tầng điện toán đám mây của hệ thống ... 84

Hình 5.40: Quá trình biến đổi tên miền thành IP của Route 53 ... 85

Hình 5.41: Tổng quan về cách hoạt động của dịch vụ ELB ... 85

Hình 5.42: Tổng quan về cách hoạt động của Auto Scaling ... 86

Hình 5.43: Tổng quan về đọc và ghi của dịch vụ RDS ... 86

Hình 5.44: Bản đồ các vùng hiện đang và sắp hoạt động của AWS - 2024 ... 87

Hình 5.45: Sơ đồ về các Zone của Region Sydney ... 88

Hình 5.46: Quy trình thiết lập cơ sở hạ tầng cho hệ thống ... 89

Hình 5.47: Thơng tin chi tiết thiết lập của máy chủ EC2 của hệ thống ... 89

Hình 5.48: Danh sách các loại máy chủ EC2 rút gọn ... 90

Hình 5.49: Cấu hình Inbound của máy chủ EC2 ... 90

Hình 5.50: Cấp quyền truy cập các dịch vụ khác cho máy chủ EC2 ... 91

Hình 5.51: Cấu hình cho dịch vụ cân bằng tải - ALB ... 91

Hình 5.52: Thiết lập Target groups cho ALB ... 91

Hình 5.53: Thơng tin cơ sở dữ liệu MariaDB trên dịch vụ RDS ... 92

Hình 5.54: Cấu hình Inbound cho cơ sở dữ liệu ... 92

Hình 5.55: Thiết lập kết nối giữa dịch vụ Route 53 với dịch vụ ALB ... 93

Hình 5.56: Sơ đồ tự động q hóa quy trình phát triển của hệ thống ... 94

Hình 5.57: Mã nguồn phần mềm quản lý và đặt chỗ được lưu trữ trên Github ... 94

Hình 5.58: Quá trình Pipeline sao chép mã nguồn từ Github về S3 Bucket ... 95

Hình 5.59: Quá trình Pipeline biên dịch mã nguồn chuẩn bị cho việc triển khai ... 95

Hình 5.60: Tập tin cấu hình quá trình biên dịch ứng dụng ... 96

Hình 5.61: Quá trình Pipeline thực hiện triển khai phần mềm lên máy chủ EC2 ... 96

Hình 5.62: Tập tin cấu hình quá trình triển khai phần mềm ... 97

Hình 5.63: Logo hệ quản trị cơ sở dữ liệu MariaDB ... 98

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình 5.64: Quan hệ giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu của hệ thống ... 99

Hình 5.65: Sơ đồ các thành phần của phần mềm quản lý tủ ... 102

Hình 5.66: Apache Webserver được cài đặt trên máy chủ EC2 ... 103

Hình 5.67: Mã nguồn phần mềm quản lý được triển khai trên máy chủ EC2 ... 103

Hình 5.68: Kiến trúc 3 lớp của hệ thống quản lý tủ ... 104

Hình 5.69: Thư mục quản lý các khai báo đường dẫn của hệ thống ... 105

Hình 5.70: Tập tin quy định các đường dẫn API của hệ thống ... 105

Hình 5.71: Cấu trúc thư mục Controller của mã nguồn ... 106

Hình 5.72: Cấu trúc thư mục lớp Service - Xử lý nghiệp vụ của hệ thống ... 106

Hình 5.73: Cấu trúc thư mục Model - Lớp ánh xạ đến CSDL ... 107

Hình 5.74: Cấu trúc thư mục chứa các tập tin tạo nên giao diện của hệ thống ... 107

Hình 5.75: Giao diện màn hình Login - Login với Email ... 109

Hình 5.76: Giao diện màn hình Login - Login với Client và mật khẩu ... 109

Hình 5.77: Sơ đồ hoạt động đăng nhập trên màn hình Login ... 110

Hình 5.78: Giao diện màn hình Home - Danh sách đơn đã đặt của người dùng .. 112

Hình 5.79: Giao diện màn hình Home – Chi tiết đơn của người dùng ... 112

Hình 5.80: Luồng triển khai giao diện trong hoạt động tìm và đặt tủ ... 113

Hình 5.81: Sơ đồ kết nối giữa phần cứng và hệ thống trực tuyến... 114

Hình 5.82: Cấu trúc API ... 116

Hình 5.83: Thiết lập Header cho xác thực hệ thống Locker ... 117

Hình 6.1: Phần mềm trong hệ sinh thái của VNPay ... 118

Hình 6.2: Logo của ZaloPay ... 118

Hình 6.3: Cách phương thức thanh tốn của VNPay ... 119

Hình 6.4: Sơ đồ khối nạp tiền vào ví UTEPay ... 120

Hình 6.5: Hình thức sử dụng các loại tiền của ví UTEPay ... 120

Hình 6.6: Các loại phương thức thanh tốn hệ thống đang hỗ trợ ... 121

Hình 6.7: Tạo phương thức thanh tốn mới trong UTELocker ... 121

Hình 6.8: Mã nguồn cho quá trình tạo một phương thức thanh tốn ... 122

Hình 6.9: Cấu hình các mã bí mật của phương thức thanh toán ... 122

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Hình 6.10: Mã nguồn cho quá trình lưu trữ các loại cấu hình thanh tốn ... 123

Hình 6.11: Cấu trúc thư mục và các lớp của cấu hình phương thức thanh tốn ... 123

Hình 6.12: Danh sách các phương thức thanh tốn đã được cấu hình ... 123

Hình 6.13: Giao diện nạp tiền vào ví UTEPay bằng phương thức ZaloPay được tạo ... 124

Hình 6.14: Giao diện ZaloPay Gateway ... 124

Hình 6.15: Sơ đồ khối tổng quan quy trình tích hợp Payment Gateway ... 125

Hình 6.16: Sơ đồ luồng xử lý tích hợp với Payment Gateway của UTEPay ... 126

Hình 6.17: Mơ hình tích hợp của ZaloPay ... 128

Hình 6.18: Sơ đồ luồng xử lý tích hợp của ZaloPay ... 128

Hình 6.19: Sơ đồ luồng xử lý của API tạo đơn hàng ... 129

Hình 6.20: Mã nguồn tạo đơn hàng - Tích hợp ZaloPay ... 131

Hình 6.21: Sơ đồ luồng xử lý API Callback của ZaloPay ... 132

Hình 6.22: Mã nguồn xử lý Callback từ các nhà cung cấp giải pháp thanh tốn . 134Hình 6.23: Mơ hình tích hợp của VNPay ... 135

Hình 6.24: Sơ đồ luồng xử lý tích hợp của VNPay ... 136

Hình 7.1: Tủ từ thiết kế đến sản phẩm thực tế ... 142

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Lý do chọn đề tài

Trong kỷ nguyên số hóa và cơng nghệ thơng tin, việc tích hợp cơng nghệ vào các không gian công cộng đã trở thành một xu hướng quan trọng, góp phần nâng cao

chất lượng cuộc sống hàng ngày. Dự án “Thiết kế và chế tạo tủ gửi đồ thông minh

kết hợp hệ thống quản lý và đặt chỗ” của nhóm chúng tơi là bước tiến quan trọng

trong việc cải thiện trải nghiệm của người dùng tại các địa điểm công cộng như thư viện, trường học, chung cư và công sở. Sản phẩm này không chỉ giải quyết vấn đề lưu trữ đồ cá nhân tạm thời mà còn mang lại sự tiện lợi và an toàn cho người dùng.

1.2. Tính cấp thiết của đề tài

Xuất phát từ một bài báo của VNExpress về vấn đề “Dân chung cư loay hay giải quyết nạn mất đồ ở sảnh”[1], nhóm chúng tôi nhận thấy rằng việc phát triển thương mại điện tử cùng với các dịch vụ chuyển phát đang gây ra các khó khăn cho người nhận hàng tại các chung cư. Thông thường, cư dân phải người người vận chuyển gửi đơn hàng cho bảo vệ tạm giữ, hoặc để ở bất kỳ chỗ nào có thể, dẫn đến tình trạng mất mát tài sản. Một số chung cư có trang bị tủ giữ đồ, nhưng bản thân người giao hàng khơng có chìa khóa để mở tủ. Với nhóm chúng tơi đây là một trường hợp điển hình cho đề tài này cần phải giải quyết.

1.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Việc nghiên cứu, phát triển và áp dụng hệ thống tủ giữ đồ kết nối IoT và hệ thống đặt chỗ tích hợp mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn:

• Cải thiện trải nghiệm người dùng trong việc sử dụng dịch vụ: Giúp

người sử dụng dễ dàng và an tâm lưu trữ đồ cá nhân tạm thời tại các nơi cơng cộng.

• Giảm tình trạng mất mát tài sản: Ngăn chặn tình trạng mất mát tài sản cá

nhân do sai sót hoặc trộm cắp.

• Tối ưu hóa quản lý khơng gian: Hệ thống đặt chỗ tích hợp giúp quản lý

tốt hơn việc sử dụng khơng gian lưu trữ, tránh tình trạng quá tải hoặc lãng phí.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

• Thúc đẩy sự phát triển của IoT: Đề tài này thúc đẩy việc ứng dụng IoT

trong cuộc sống hàng ngày, thúc đẩy sự số hóa và sự phát triển của công nghệ.

1.4. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài bao gồm:

• Thiết kế và phát triển tủ giữ đồ kết nối IoT: Tạo ra hệ thống tủ có khả

năng kết nối với Internet, cho phép người dùng dễ dàng kiểm soát việc lưu trữ và truy cập đồ cá nhân.

• Xây dựng hệ thống đặt chỗ tích hợp: Phát triển hệ thống đặt chỗ thông

quan ứng dụng di động hoặc giao diện website, giúp người dùng đặt chỗ và quản lý tình trạng sử dụng tủ.

• Tích hợp hệ thống thanh tốn với VNPay và ZaloPay: Kết hợp với hệ

thống thanh toán nhằm mở ra những hướng phát triển trong việc sử dụng sản phẩm từ đề tài này.

1.5. Quy mô đề tài

Đề tài nhằm phát triển một giải pháp lưu thông minh, hiện đại, phục vụ nhu cầu gửi đồ ngày càng cao trong xã hội hiện đại. Tủ gửi đồ của nhóm chúng tơi sẽ được thiết kế để tích hợp các cơng nghệ như quản lý truy cập, hệ thống thanh toán, hệ thống đặt chỗ trực tuyến và khả năng tương tác thông qua các ứng dụng di động cùng với giao diện tương tác trên tủ gửi đồ.

Đề tài này nhóm chúng tơi khơng chỉ giới hạn ở việc chế tạo sản phẩm mà còn bao gồm việc nghiên cứu và phát triển phần mềm quản lý, cũng như xây dựng một hệ thống trên nền tảng điện toán đám mây. Mục tiêu là tạo ra một hế thống tủ gửi đồ thông minh có thể được triển khai tại các địa điểm như trường học, chung cư, bệnh viện.

1.6. Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu sẽ bao gồm:

• Phương pháp phân tích: Thu thập dữ liệu từ các nguồn tài liệu như

internet, khảo sát thực tế,.. Để thiết kế triển khai sản phẩm phù hợp với môi

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

trường cũng như cải thiện nâng cao trải nghiệm của người dung đối với sản phẩm

• Triển khai thử nghiệm: Áp dụng hệ thống vào môi trường thực tế để kiểm

tra tính năng, hiệu suất và sự bảo mật.

• Đánh giá và phân tích kết quả: Đánh giá hiệu suất của hệ thống thông qua

việc thu thập dữ liệu và phân tích các kết quả thu được.

1.7. Giới hạn đề tài

Một số giới hạn của đề tài bao gồm:

• Giới hạn về thời gian:

- Thời gian nghiên cứu của chúng tơi có hạn, do đó khơng thể bao phủ tồn bộ khía cạnh của vấn đề.

- Hệ thống trực tuyến chưa thể đặt tủ theo kích thước mong muốn nên hiện tại hệ thống tủ sẽ quy về một khích thước cố định.

• Giới hạn về phạm vi:

- Chúng tôi tập trung vào việc phát triển hệ thống tủ kết nối IoT và hệ thống đặt chỗ tích hợp, mà khơng đi sâu vào các khía cạnh khác như phân tích sâu về thị trường hoặc phân tích chi phí.

- Theo khảo sát thực tế thì các tủ đồ của chung cư, siêu thị thường được đặt trong môi trường trong nhà, mái hiên tránh nắng gió trực tiếp. Nên chúng tơi quyết định giới hạn đề tài trong môi trường trong nhà. Nhằm phù hợp với thực tế và giảm giá tiền thành phẩm.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Internet vạn vật (IoT)

Internet và các ứng dụng của nó đã trở thành một phần khơng thể thiếu trong lối sống của con người ngày nay. Nó đã trở thành một cơng cụ thiết yếu trong mọi khía cạnh đời sống. Do nhu cầu và sự cần thiết khổng lồ, các nhà nghiên cứu đã vượt qua những khó khăn về việc kết nối các máy tính với nhau. Những nghiên cứu này đã dẫn đến sự ra đời của một thiết bị tuyệt vời, Internet vạn vật (IoT). Giao tiếp trên internet đã phát triển từ tương tác người - người sang tương tác thiết bị - thiết bị ngày nay. Các khái niệm IoT đã được đề xuất từ nhiều năm trước nhưng vẫn còn ở giai đoạn ban đầu của việc triển khai thương mại. Trong đề tài này chúng tôi giới thiệu

đến một khái niệm được công ty IBM phát biểu như sau: Internet of Things (IoT) đề

cập đến mạng lưới các thiết bị vật lý, phương tiện, thiết bị và các vật thể vật lý khác được nhúng cảm biến, phần mềm và kết nối mạng, cho phép chúng thu thập và chia sẻ dữ liệu.[2]

Ngày nay, chúng ta đang thấy sự phát triển lớn mạnh của AI, chúng ta dần thấy rằng máy tính đang dần thống trị thới giới bằng cách vượt trội về khả năng tính tốn so với con người. Từ việc sản xuất một chiếc bút đến một con tàu vũ trụ, máy tính và các thiết bị điện tử đều đóng vai trò trọng. Việc điều khiển các thiết bị điện

và điện tử - chúng ta có thể thấy đây chính là “Vật – Thing trong Internet of Thing”

từ xa là một khái niệm quen thuộc từ đầu những năm 1990 nhưng vẫn chưa được triển khai rộng rãi trong xã hội cũng của chúng ta. Môi trường IoT sẽ cho phép người dùng quản lý và tối ưu hóa của các thiết bị điện và điện tử bằng internet.

Một trong những thách thức lớn nhất trong IoT là làm cho hai thế giới vật lý và thông tin trở nên gần nhau hơn. Cảm biến làm cho quá trình này diễn ra nhanh hơn, cảm biến thu thập dữ liệu thô từ thiết bị vật lý từ các tình huống thực tế và chuyển đổi chúng thành định dạng có thể hiểu được của máy tính để nó có thể dễ dàng trao đổi với các “vật”. Việc chọn phương pháp hay phương tiện phù hợp đê thực hiện q trình này là một khía cạnh thách thức trong mơi trường IoT. Vì hầu hết các q trình được thực hiện thơng qua internet, chúng ta cần phải có một nền tảng kết nối internet hoạt động cao để giải quyết được các vấn đề đề giao tiếp.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển IoT

Từ năm 1989, khi internet ra đời, việc kết nối các thiệt bị trên internet bắt đầu phổ biến. Máy pha cà phê Trojan Room có thể là ứng dụng đầu tiên của loại này[3].

Hình 2.1: Máy pha cà phê Trojan Room - Thiết bị đầu tiên kết nối Internet

Năm 1990 John Romkey đã tạo ra thiết bị Internet đầu tiên, một cái bánh mì nướng có thể bật và tắt qua Internet. Paul Saffo đã đưa ra một sự miêu tả ngắn gọn về cảm biến và hướng đi của chúng trong tương lai vào năm 1997. Năm 1999 thuật ngữ Internet of Things được đặt ra bởi Kevin Ashton, giám đốc điều hành của Trung tâm AutoID, MIT. Họ cũng phát minh ra một hệ thống nhận dạng mặt hàng toàn cầu dựa trên RFID vào cùng năm. Là một bước nhảy vọt lớn trong việc thương mại hóa IoT, vào năm 2000 tập đồn điện tử LG thơng báo kế hoạch tiết lộ một tủ lạnh thơng minh có thể tự xác định liệu các món ăn được lưu trữ trong đó có được bổ sung hay khơng. Năm 2003 RFID được triển khai ở mức độ khổng lồ trong quân đội Mỹ trong chương trình Savi của họ. Cùng năm, tập đoàn bán lẻ Walmart triển khai RFID ở tất cả các cửa hàng của họ trên toàn thế giới với quy mô lớn. Năm 2005 các ấn phẩm chính thống như The Guardian, Scientific American và Boston Globe đăng nhiều bài viết về IoT và hướng đi của nó trong tương lai. Năm 2008 một nhóm các công ty thành lập Liên minh IPSO để thúc đẩy việc sử dụng Giao thức Internet (IP) trong các mạng của “thiết bị thơng minh” và để kích hoạt Internet of Things.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Cuối cùng, việc ra mắt IPv6 vào năm 2011 đã kích thích sự phát triển và quan tâm lớn trong lĩnh vực này. Sau đó, các ơng lớn IT như Cisco, IBM, Ericson đã tiến hành rất nhiều sáng kiến giáo dục và thương mại với IoT.

2.1.2. Giao thức truyền thông trong IoT

Một số phương pháp kết nối không dây được cơng nhận và phổ biến trên tồn cầu cùng với những ưu và nhược điểm của chúng đối với tình huống IoT.

1) RFID

RFID là một kỹ thuật sử dụng sóng vơ tuyến để truyền dữ liệu. Q trình này được thực hiện bằng cách sử dụng các thẻ RFID được đặt ở các vị trí cần thiết. Có hai loại thẻ RFID: thẻ chủ động là những thẻ có nguồn năng lượng bên trong và thẻ bị động là những thẻ khơng có nguồn năng lượng bên trong. Những thẻ này giao tiếp với các đầu đọc RFID[4].

2) IEEE 802.11 – Wifi

Tiêu chuẩn IEEE 802.11 được biết đến rộng rãi với tên gọi “Wi-Fi” là một phương tiện khơng dây được chấp nhận tồn cầu, dùng để gửi/nhận dữ liệu, tín hiệu, lệnh và nhiều thứ khác. Nó hoạt động trong dải tần số 2.4GHz – 60GHz[5]. Nó hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu từ 1Mb/s đến 54Mb/s[5], nhưng tốc độ lên đến 6.75Gb/s[5] cũng đã được đạt được. Wifi hiện là một tiện ích mặc định có sẵn trong mọi điện thoại thơng minh, PDA, máy tính bảng, máy tính xách tay hiện đại... Tiêu chuẩn WLAN này chỉ yêu cầu một bộ thu phát (thường là một bộ định tuyến) tạo ra một phạm vi hoạt động xung quanh nó. Tùy thuộc vào khả năng của bộ thu phát, phạm vi và tốc độ của Wifi sẽ khác nhau. Dựa trên ứng dụng mạng, nhiều tiêu chuẩn IEEE 802.11 (tổng hợp lại được gọi là các tiêu chuẩn Wifi) đã được đề xuất.

Việc lắp đặt và bảo trì thiết bị Wifi đơn giản và tiết kiệm chi phí đã thúc đẩy việc sử dụng chúng trong nhiều năm qua. Ngày nay, chúng ta thường thấy mạng Wifi ở các nơi công cộng, trường học, trường đại học, bệnh viện. Phạm vi rộng lớn của Wifi sẽ là một lợi thế cho IoT, vì nó cần mạng của mình phổ biến khắp mọi nơi. Việc triển khai một kịch bản như vậy bằng cơ sở hạ tầng có dây truyền thống là rất khó khăn. Thiết bị Wifi có thể được triển khai ở bất kỳ khu vực xa xôi nào, bất kể địa hình và ràng buộc mơi trường. IoT u cầu truy cập vào mọi thiết bị, có nghĩa là số

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

lượng thiết bị tăng lên từng ngày. Đây là một ràng buộc liên quan đến phương tiện có dây hoặc RFID, vì cần phải lắp đặt thiết bị mới để thêm nhiều thiết bị hơn. Tuy nhiên, với Wifi việc thêm nhiều thiết bị hơn là rất đơn giản, không cần phải lắp đặt bất kỳ thiết bị mới nào.

3) Barcode, QR Code

Barcode – mã vạch là một ký hiệu được gắn vào mỗi đối tượng mà chỉ có thể được đọc bởi máy quét mã vạch. Mã vạch được sử dụng từ đầu những năm 1970 và hiện nay được áp dụng ở khắp mọi nơi trong việc nhận dạng đối tượng ở hầu hết các cơng ty. Nó trở nên nổi tiếng trên toàn thế giới sau khi hệ thống thanh toán tự động được triển khai ở nhiều nơi trên thế thới, ở Việt Nam chúng ta có thể dễ dàng thanh toán một ly cà phê sáng bằng mã vạch. Mã vạch có thể được thực hiện đơn giản. Khơng có khó khăn kỹ thuật nào trong việc triển khai hoặc sử dụng mã vạch. Một phiên bản cập nhật của mã vạch dưới dạng ma trận 2D là mã QR.

Hình 2.2: Cách loại mã vạch được sử dụng hiện nay

4) ZigBee

ZigBee là một tiêu chuẩn cho các thiết bị vô tuyến nhỏ, tiết kiệm năng lượng dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 - 2003 WPAN. Nó cũng có thể được coi là một phiên bản tiết kiệm năng lượng của Wifi. Nó hoạt động trong các dải tần số không cấp phép bao gồm 2.4GHz, 900MHz và 868MHz[5]. Tiêu chuẩn này được chấp nhận và ủng hộ triển khai vào năm 2004. Sự tiết kiệm năng lượng của nó cho phép một thiết bị ZigBee gửi dữ liệu qua một khoảng cách dài vượt qua các thiết bị trung gian tạo thành một mạng lưới dạng lưới. Nó có kết nối mạng an tồn với thời gian sử dụng pin rất dài. Vào năm 2002 nhiều công ty nhỏ cùng thành lập liên minh ZigBee, một

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

tổ chức phi lợi nhuận gồm các thành viên từ các lĩnh vực học thuật, chính phủ và cơng nghiệp.

5) Bluetooth

Bluetooth là một công nghệ phổ biến trong số người dùng điện thoại di động. Đây là một công nghệ không dây mở cho PAN hoạt động ở băng tần ISM 2.4GHz[6]. Những phát triển gần đây nhất trong công nghệ Bluetooth là sự phát triển của “Bluetooth tiết kiệm năng lượng (BLE)”. Có thể nói rằng IoT là một thực tế ngày nay nhờ vào Bluetooth. Số lượng thiết bị điện tử mang lên người như: đồng hồ thông minh, điện thoại, tai nghe. Kể từ khi ra đời vào năm 1998, Bluetooth đã chứng kiến những tiến bộ vượt bậc về công nghệ. Điện thoại di động sử dụng công nghệ Bluetooth được theo sau bởi chuột Bluetooth, bàn phím, máy in,…

2.1.3. Ứng dụng của IoT trong các lĩnh vực khác nhau

Với sự phát triển nhanh chóng của internet, chúng tơi nhìn nhận IoT được ứng dụng trong những lĩnh vực sau: môi trường thông minh, ứng dụng trong công nghiệp, ứng dụng trong việc giám sát và cảnh báo và gần đây phát triển nhất là ứng dụng trong Logistic và vận chuyển.

Môi trường thông minh: Chúng tôi dùng từ “môi trường thông minh” để đề

cập chung về những ứng dụng của IoT trong việc thay đổi môi trường sống của chúng ta hiện nay. Sử dụng cảm biến và thiết bị IoT, dữ liệu được thu thập và phân tích liên tục để cải thiện các dịch vụ như quản lý năng lượng và an ninh, tự động hóa các quy trình làm việc. Mơi trường thơng minh được đánh giá cao và có nhu cầu từ mọi người, đặc biệt trong xã hội ngày càng tự động hóa. IoT đóng vai trị quan trọng trong việc xây dựng môi trường thông minh, kết nối các thiết bị và máy tính thơng qua internet. Một ví dụ điển hình là “Thành phố thông minh”, nơi cơ sở hạ tầng đô thị được phát triển theo tiêu chuẩn quốc tế và quản lý tự động qua internet.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Hình 2.3: Mơ hình thành phố thơng minh (wesmart.vn)

Lĩnh vực cơng nghiệp: Tự động hóa cơng nghiệp đang phát triển với sự tham

gia của IoT. Vài ví dụ như Smart Grid – giám sát việc tiêu thụ năng lượng và quản lý năng lượng. Kiểm soát chuỗi cung ứng giám sát các điều kiện lưu trữ dọc theo chuỗi cung ứng và theo dõi sản phẩm cho mục đích truy xuất nguồn gốc sản phẩm.

Hình 2.4: Smart Grid - Mạng lưới điện thông minh (world-energy.org)

Giám sát và cảnh báo: Giám sát 24/7 bằng camera CCTV là một tính năng

nổi bật trong việc bảo vệ khn viên. Những chiếc camera này có thể được theo dõi từ bất cứ nơi nào trên thế giới qua internet. Kiểm soát truy cập biên giới đến các khu vực hạn chế và phát hiện người ở các khu vực không được phép.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2.2. Tủ giữ đồ thông minh

Ngày nay, an ninh trở thành một vấn đề rất quan trọng. Chúng ta luôn quan tâm đến việc bảo vệ tài sản của mình. Trong đề tài này mục đích của chúng tôi là đưa ra một giải pháp SaaS cho việc xây dựng hệ thống tủ đồ thông minh. Tủ gửi đồ thông minh này sẽ được sắp xếp tại các văn phịng, chung cư, trường học và các nơi cơng cộng khác để đảm bảo an ninh.

2.2.1. Giới thiệu về tủ giữ đồ thông minh

Tủ giữ đồ thơng minh là một loại tủ được tích hợp các cơng nghệ như: cảm biến, khóa điện tử, màn hình cảm ứng, kết nối internet và phần mềm quản lý. Người dùng có thể sử dụng tủ giữ đồ thơng minh bằng cách quét mã QR hoặc nhập mã số trên màn hình cảm ứng để mở khóa và đóng khóa tủ. Hệ thống sẽ ghi nhận thời gian sử dụng và tính phí theo giờ hoặc theo ngày. Người dùng có thể thanh tốn bằng tiền mặt, thẻ, ví điện tử hoặc qua ứng dụng di động. Tủ giữ đồ thơng minh cũng có thể gửi thơng báo cho người dùng khi có ai đó cố gắng mở tủ hoặc khi tủ bị hỏng.

2.2.2. Ưu nhược và nhược điểm của tủ giữ đồ thông minh

Tủ giữ đồ thông minh là một giải pháp hiện đại và tiện ích cho việc lưu trữ và quản lý đồ cá nhân. So với tủ giữ đồ truyền thống, tủ giữ đồ thơng minh có nhiều ưu điểm nổi bật, như:

Tiết kiệm không gian: Tủ giữ đồ thông minh sử dụng công nghệ nhận diện

khuôn mặt, vân tay hoặc mã QR để mở khóa, khơng cần chìa khóa hay thẻ. Do đó, tủ giữ đồ thơng minh có thể thiết kế nhỏ gọn hơn và tận dụng tối đa không gian.

Tiện lợi: Tủ giữ đồ thông minh cho phép người dùng lấy và để đồ một cách

nhanh chóng và dễ dàng, chỉ cần qt khn mặt, vân tay hoặc mã QR. Người dùng cũng có thể kiểm tra trạng thái của tủ giữ đồ qua ứng dụng điện thoại hoặc website.

An toàn: Tủ giữ đồ thơng minh có hệ thống bảo mật cao, chỉ cho phép người

dùng đã đăng ký truy cập vào tủ. Tủ giữ đồ thơng minh cũng có camera giám sát và cảnh báo khi có sự cố xảy ra.

Hiện đại: Tủ giữ đồ thông minh mang lại cho người dùng một trải nghiệm

mới lạ và thời thượng, phù hợp với xu hướng công nghệ 4.0.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

Tuy nhiên, tủ giữ đồ thông minh cũng không phải là hồn hảo, mà cịn có một số nhược điểm cần khắc phục, như:

Chi phí cao: Tủ giữ đồ thông minh yêu cầu một khoản đầu tư ban đầu lớn để

mua sắm thiết bị và phần mềm. Ngồi ra, tủ giữ đồ thơng minh cũng tốn nhiều chi phí vận hành và bảo trì.

Phụ thuộc vào điện và internet: Tủ giữ đồ thông minh hoạt động dựa trên

nguồn điện và kết nối internet. Nếu có sự cố về điện hoặc internet, tủ giữ đồ thông minh có thể khơng hoạt động được hoặc bị gián đoạn.

Có thể bị hack hoặc lỗi phần mềm: Tủ giữ đồ thông minh sử dụng các công

nghệ nhận diện khuôn mặt, vân tay hoặc mã QR để xác thực người dùng. Tuy nhiên, các cơng nghệ này có thể bị hack hoặc lỗi phần mềm, dẫn đến việc mất an toàn cho người dùng và tài sản.

Cần bảo trì thường xun: Tủ giữ đồ thơng minh là một hệ thống phức tạp,

gồm nhiều thiết bị và phần mềm liên kết với nhau. Do đó, tủ giữ đồ thơng minh cần được kiểm tra và bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.

2.2.3. Các công nghệ được sử dụng trong tủ giữ đồ thông minh

Tủ gửi đồ thông minh là một hệ thống cho phép người dùng gửi và nhận đồ một cách tiện lợi và an toàn. Để thực hiện được điều này, tủ gửi đồ thông minh sử dụng nhiều công nghệ hiện đại và tiên tiến, trong đề tài này chúng tôi liệt kê ra những công nghệ mà chúng tôi đã sử dụng trong sản phẩm của mình.

SaaS (Software as a Service): Đây là một mơ hình cung cấp phần mềm qua

Internet, cho phép người dùng truy cập và sử dụng phần mềm mà khơng cần cài đặt hay bảo trì. Tủ gửi đồ thông minh sử dụng SaaS để cung cấp các ứng dụng quản lý, thanh toán, đặt chỗ và theo dõi cho người dùng và nhà cung cấp dịch vụ.

AWS (Amazon Web Services): Đây là một nền tảng điện toán đám mây,

cung cấp các dịch vụ như máy chủ, lưu trữ, bảo mật, phân tích và trí tuệ nhân tạo. Tủ gửi đồ thơng minh sử dụng AWS để lưu trữ và xử lý dữ liệu, cũng như tận dụng các dịch vụ khác của AWS để nâng cao hiệu năng và tính năng của hệ thống.

Laravel Framework: Đây là một khung phát triển ứng dụng web bằng ngôn

ngữ PHP, hỗ trợ các tính năng như xác thực, bảo mật, kiểm tra, định tuyến và caching.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Tủ gửi đồ thông minh sử dụng Laravel Framework để xây dựng các ứng dụng web cho hệ thống, với giao diện thân thiện và chức năng đa dạng.

React Native: Đây là một khung phát triển ứng dụng di động bằng ngôn ngữ

JavaScript, cho phép tạo ra các ứng dụng chạy trên nhiều nền tảng như iOS và Android. Tủ gửi đồ thông minh sử dụng React Native để xây dựng các ứng dụng di động cho người dùng, với giao diện đẹp mắt và trải nghiệm mượt mà.

QT framework: Đây là một khung phát triển ứng dụng đa nền tảng, đa ngôn

ngữ, hỗ trợ các tính năng như giao diện người dùng, đa luồng, kết nối cơ sở dữ liệu và đa phương tiện. Tủ gửi đồ thông minh sử dụng QT framework để xây dựng các ứng dụng cho thiết bị điều khiển của tủ gửi đồ, với giao diện trực quan và chức năng linh hoạt.

WebSocket: Đây là một giao thức truyền thông hai chiều giữa máy chủ và

máy khách qua internet. Tôi đã sử dụng WebSocket để thiết lập kết nối liên tục giữa backend và các thiết bị của hệ thống tủ gửi đồ thông minh. Nhờ đó, hệ thống có thể cập nhật trạng thái tủ, gửi và nhận lệnh điều khiển từ xa một cách nhanh chóng và tin cậy.

Restful API: Đây là một tiêu chuẩn thiết kế API cho các ứng dụng web, dựa

trên các phương thức HTTP như GET, POST, PUT và DELETE. Tôi đã sử dụng Restful API để cung cấp các dịch vụ cho các thiết bị của hệ thống tủ gửi đồ thông minh, bao gồm các dịch vụ như lấy thông tin tủ, gửi thông tin thanh tốn, nhận thơng báo từ hệ thống và hơn thế nữa.

Database - MariaDB: Đây là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở,

tương thích với MySQL. Tủ gửi đồ thông minh sử dụng MariaDB để lưu trữ và quản lý các thông tin về người dùng, tủ gửi đồ, giao dịch và thống kê.

Như vậy, qua phần trình bày này, tơi đã giới thiệu tổng quan về các công nghệ được sử dụng trong tủ gửi đồ thông minh. Những chương tiếp theo, chúng tôi sẽ đi vào chi tiết về cách hoạt động của từng cơng nghệ và vai trị của chúng trong hệ thống tủ gửi đồ thông minh.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TỦ GỬI ĐỒ 3.1. Sơ đồ khối hệ thống phần cứng

Hệ thống phần cứng của để tài được chúng tơi thiết kế gồm các thành phần chính như sau: nguồn điện, hệ thống điện – bộ điều khiển trung tâm, màn hình cảm ứng, tủ và các ổ khóa điện từ cho mỗi ngăn tủ. Sơ đồ khối của hệ thống được minh hoạt như hình dưới đây.

Hình 3.1: Sơ đồ khối các thành phần của hệ thống phần cứng

Trong chương này sẽ này sẽ đề cập đến thiết kế và thi công khối tủ và các ổ khóa điện từ.

3.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống cơ khí

Khi thiết kế tủ, việc xác định rõ ràng nhu cầu sử dụng và điều kiện thực tế là vô cùng quan trọng. Điều này giúp đảm bảo rằng thiết kế sẽ phù hợp và đáp ứng được nhu cầu cụ thể mà không gây lãng phí hoặc thiếu sót.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Hình 3.2: Thống kê các mặt được mua trên sàn thương mại đại tử shopee –

(Metric.vn)

Trong giới hạn đề tài của chúng tôi cũng đề cập hệ thống tủ chỉ có một kích thước duy nhất. Để có thể tiết kiệm chi phí sản phẩm và đáp ứng được phần lớn trường hợp sử dụng tủ thì chúng tơi chọn kích thước dung tích tủ có thể chứa được balo laptop 15.6 inch. Các mẫu laptop 15.6 inch thường có chiều dài từ khoảng 347mm, chiều rộng của màn hình khoảng 195mm, chênh lệch khoảng 10-20mm[7]tùy thiết kế. Để đựng vừa laptop thì balo thường sẽ lớn hơn từ 50-80mm. Chúng tôi quyết định chọn kích thước ngăn tủ khoảng 400mm x 200mm x 300mm.

3.2.2. Chọn vật liệu cho tủ

Các vật liệu phổ biến trong việc thiết kế và gia công tủ bao gồm thép, nhôm và gỗ ép MDF. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng dự án cần dựa trên các yếu tố như độ bền, môi trường hoạt động, thẩm mỹ và giá thành.

Trong phần phân tích chọn dung tích tủ 3.2.1, chúng tơi đã xem xét kích thước của balo để quyết định dung tích ngăn tủ sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng của đa số người dùng. Dựa theo khuyến cáo của các tổ chức y tế quốc tế, trẻ em và thanh niên không nên mang vác quá 15% trọng lượng cơ thể của mình[8]. Với trọng lượng

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

trung bình của thanh niên Việt Nam là 54kg[9], chúng tơi đã tính tốn để đảm bảo hệ số an toàn là 5%, tương đương với 2.7 kg. Do đó, khối lượng dự kiến tác động lên ngăn tủ là 10.8 kg.

So sánh khả năng chịu tải giữa các vật liệu, thép có khả năng chịu tải cao nhất trong khi gỗ MDF có khả năng chịu tải thấp nhất. Gỗ MDF có thể chịu được từ 146.57 kg đến 171.01 kg/m2 với độ dày 19mm[10].

Dựa vào giá cả thị trường hiện tại, gỗ MDF có giá rẻ nhất khi so sánh với cùng kích thước và độ dày; ví dụ, một tấm gỗ MDF có độ dày 5mm và kích thước 1220mm x 2440mm có giá là 110,000 VND/tấm. Trong khi đó, thép được tính giá theo khối lượng và 1m thép có độ dày 5mm và trọng lượng là 353.25 kg có giá là 8,560,228 VND[11].

Môi trường hoạt động được xác định là trong nhà hoặc nơi có mái che để tránh mưa gió, theo giới hạn của đề tài đã nêu. Vậy trong đề tài không cần xét đến các vấn đề môi trường.

Xét về các yếu tố như môi trường hoạt động, giá thành và khả năng chịu tải, nhóm quyết định chọn gỗ ép MDF làm vật liệu chính để gia cơng hệ thống tủ do có giá thành rẻ, thẩm mỹ cao, khả năng gia công linh hoạt và độ chịu tải phù hợp.

3.2.3. Tính tốn lực mở cánh tủ cho khố điện từ

Sau khi người dùng hoàn thành bước xác thực để mở ngăn tủ. Để người dùng không mất công đi tìm ngăn tủ của bản thân, chúng tơi quyết định sẽ thiết kế ngăn tủ có thể bật ra giúp người dùng nhận biết ngăn tủ được mở.

Thông số đầu vào Fk là lực tác động của khóa cửa vào mặt cửa. Khóa cửa được để vng góc với mặt cửa nên góc giữa cánh tay địn (d) là 90o . Vì thời gian tác động giữa chốt và mặt tủ khá nhanh nên nhóm lấy giả định là 1giây.

Sử dụng tính năng Mass properties của phần mềm Solidwork để lấy khối lượng cánh tủ và trọng tâm của cánh tủ. Từ đó có được 𝑚 ≈ 1 (𝑘𝑔)

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Hình 3.3: Lấy khối lượng của cánh tủ bằng chức năng của phần mềm Solidworks

Hình 3.4: Phân tích đặt lực trên cánh cửa

Tính tốn mơ men qn tính khối lượng của cánh cửa (I). Hình dạng của cánh cửa là hình hộp chữ nhật được xem là tấm bản đồng chất. Chiếu theo trục Z ta có mơ men qn tính khơi lượng:

𝐼𝑜 = 𝑚 × 112× 𝑙

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Trong đó:

• m: khối lượng của cánh cửa

• l: chiều dài vng góc với trục quay

Vì cánh cửa khơng quay quanh tâm nên ta tiến hành dời trục về điểm trên bản lề. Áp dụng định lý trục song song (Stein – Huyghens)

Xét lực cần mở tủ nên 𝑣0 = 0 và thời gian tác dụng lực theo giả định t = 1  𝛼 = 2 × 𝜃 (5)

Công thức mô men lực với góc tác dụng lực 90o

Trong đó

• F: Lực tác động

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Thay giá trị m = 1 (kg), l = 0.282 (m) và d = 0.246 (m)  0.05 𝑁 ≤ 𝐹 ≤ 0.1 𝑁

Lực cần để tác động mở tủ theo góc 100 ≤ 𝜃 ≤ 200 nhỏ nên khóa điện từ 12V có thể thực hiện mở cửa tủ

3.3. Thiết kế và thi cơng phần cơ khí

Phần cơ khí của của đề tài chúng tơi bao gồm các bộ phận chính như khung khổ, cửa tủ, khóa điện tử. Chúng tôi đã thiết kế các bộ phần này sao cho đảm bảo tính an tồn, tiết kiệm khơng gian và dễ dàng lắp đặt. Phần cơ khí khơng q phức tạp vì chúng tơi muốn tập trung vào phần điện tử và phần mềm làm nổi bật tính thơng minh của sản phẩm.

Hình 3.5: Sơ đồ khối cơ khí của tủ gửi đồ

3.3.1. Thiết kế phần cơ khí

Chúng tơi sử dụng Solidworks, một phần mềm thiết kế 3D chuyên nghiệp, để tạo ra mơ hình và bản vẽ của tủ gửi đồ. u cầu thiết kế của chúng tôi là thiết kế một tủ gửi đồ tinh giản, gọn gàng và hiệu quả. Chúng tôi tận dụng không gian bên trong

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

tủ để có thể chưa được nhiều loại đồ vật khác nhau. Chúng tôi cũng xác định vị trí lắp các ổ khóa điện từ, chốt khóa và giá màn hình. Dưới đây là mơ hình sản phẩm được chúng tơi thiết kế từ phần mềm SolidWorks.

Hình 3.6: Mơ hình sản phẩm thiết kế bằng Solidworks

Bảng 3.1: Thông số thiết kế của tủ gửi đồ

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Hình 3.7: Kích thước cơ bản của tủ gửi đồ

Ổ khóa điện từ là một thiết bị an ninh tiện lợi được lắp đặt sát cạnh tủ để khóa chặt ngăn tủ khi khơng sử dụng. Vị trí của ổ khóa điện từ được chọn sao cho nằm ở trung tâm theo chiều cao của ngăn tủ, phù hợp với vị trí của tay nắm tủ. Điều này giúp tận dụng không gian bên trong tủ một cách hiệu quả, đồng thời cũng giúp người dùng có thể đóng tủ một cách nhẹ nhàng và nhanh chóng.

Hình 3.8: Thiết kế cánh tủ và vị trí đặt chốt khóa điện từ

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

3.3.2. Thi cơng phần cơ khí

Sau khi hồn thành bản thiết kế, nhóm chúng tơi thực hiện đặt hàng gia công sản phẩm. Trong phần 3.2.2, chúng tôi đã lựa chọn sử dụng gỗ ép làm vật liệu chính cho sản phẩm. Gỗ ép là một loại vật liệu có nhiều ưu điểm như: chi phí thấp, khả năng gia công và chế tạo linh hoạt, độ thẩm mỹ cao và thân thiện với môi trường. Các chi tiết và thiết bị điện của tủ được chúng tôi lắp ghép theo bản thiết kế chính xác và dễ dàng

Hình 3.9: Sản phẩm thực tế được gia cơng

</div>