Đồ án Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng không khí tại các nhà máy xử lý rác

Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... II
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... III
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN............................................................IV
PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP .............................................................. VII
Ý KIẾN NHẬN XÉT ..................................................................................................... VII
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................XI
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... XII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................XIV
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .............................................................................................. 1
1.1 MƠ TẢ BÀI TỐN ..................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................... 2
1.2.1 MỤC TIÊU TỔNG QUÁT ...................................................................................... 2
1.2.2 MỤC TIÊU CỤ THỂ ............................................................................................... 2
1.3 ĐỐI TƯỢNG & PHẠM VI NGIÊN CỨU ................................................................ 2
1.3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................................. 2
1.3.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 2
1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU........................................................................................ 2
1.5 MÔI TRƯỜNG VẬN HÀNH ..................................................................................... 3
1.5.1 PHẦN CỨNG .......................................................................................................... 3
1.5.2 PHẦN MỀM ............................................................................................................ 3
1.6 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ........................................ 3
1.6.1 HƯỚNG GIẢI QUYẾT ........................................................................................... 3
1.6.2 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ...................................................................................... 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................. 4
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS .................................. 4
2.1.1 INTERNET OF THINGS (IOT) LÀ GÌ? ................................................................. 4
2.1.2 HỆ THỐNG INTERNET OF THINGS (IOT SYSTEM) ........................................ 5
2.1.1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA IOT ........................................................................ 6

2.1.1.2 NHỮNG LỢI ÍCH MANG LẠI ......................................................................... 7
2.1.1.3 NHỮNG THÁCH THỨC GẶP PHẢI ............................................................... 8
2.2 DỊCH VỤ, NỀN TẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI ............................................. 9
2.2.1 ESP32 ...................................................................................................................... 9
2.2.1.1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 9
GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang viii


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

2.2.1.2 THÔNG SỐ CƠ BẢN ...................................................................................... 11
2.2.1.3 VI ĐIỀU KHIỂN ............................................................................................. 11
2.2.1.4 NĂNG LƯỢNG ............................................................................................... 12
2.2.1.5 TÍNH NĂNG WI-FI ......................................................................................... 12
2.2.2 SƠ LƯỢC CÁC THIẾT BỊ CẢM BIẾN ............................................................... 13
2.2.2.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT-11 ...................................................... 13
2.2.2.2 CẢM BIẾN KHƠNG KHÍ MQ-2..................................................................... 14
2.2.2.3 CẢM BIẾN CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ MQ-135 ...................................... 15
2.2.3 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PHP. ........................................................................... 16
2.2.3.1 GIỚI THIỆU ................................................................................................... 16
2.2.3.2 MƠ HÌNH MVC .............................................................................................. 17
2.2.4 HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU ......................................................................... 19
2.2.4.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU ..................................... 19
2.2.4.2 VAI TRÒ CỦA HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU TRONG LẬP TRÌNH ....... 19
2.2.4.3 HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU MYSQL ..................................................... 19
2.2.4.4 PHPMYADMIN .............................................................................................. 20

2.2.5 HTML ................................................................................................................... 21
2.2.5.1 GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................... 21
2.2.5.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN .................................................................................. 21
2.2.5.3 CẤU TRÚC ..................................................................................................... 22
2.2.6 CSS ........................................................................................................................ 22
2.2.6.1 GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................... 22
2.2.6.2 PHÂN LOẠI .................................................................................................... 23
2.2.6.3 TÁC DỤNG ..................................................................................................... 23
2.2.6.4 SỬ DỤNG. ...................................................................................................... 23
2.2.7 JAVASCRIPT ....................................................................................................... 23
2.2.7.1 GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................... 23
2.2.7.2 KHẢ NĂNG CỦA JAVASCRIPT. ................................................................... 24
2.2.7.2 CÁC THÀNH PHẦN CÚ PHÁP CHÍNH. ....................................................... 24
2.2.8 ANGULARJS ....................................................................................................... 28
2.2.8.1 GIỚI THIỆU CHUNG. ................................................................................... 28
2.2.8.2 CÁC TÍNH NĂNG CƠ BẢN ............................................................................ 28
2.2.8.3 CÁC COMPONENT CHÍNH .......................................................................... 29
2.2.8.4 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ANGULARJS................................................... 29
2.2.9 GIAO THỨC MẠNG HTTP ................................................................................. 30
2.2.9.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HTTP ...................................................... 30
2.2.9.2 CẤU TRÚC CƠ BẢN ...................................................................................... 31
2.2.9.3 CLIENT ........................................................................................................... 31
2.2.9.4 SERVER .......................................................................................................... 32
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT HỆ THỐNG ................................................. 33
3.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .................................................................................... 33
3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG – PHẦN CỨNG............................................................... 34
GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang ix


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

3.2.1 THI CƠNG VÀ LẮP ĐẶT .................................................................................... 34
3.2.2 LẬP TRÌNH PHẦN CỨNG .................................................................................. 36
3.2.2.1 ARDUINO IDE ............................................................................................... 36
3.2.2.2 CẤU HÌNH ...................................................................................................... 37
3.2.2.3 LẬP TRÌNH ..................................................................................................... 38
3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG – PHẦN MỀM ................................................................ 40
3.3.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU ................................................................................................... 40
3.3.2 PHÂN TÍCH CƠ SỞ DỮ LIỆU ............................................................................. 41
3.3.3 LẬP TRÌNH PHẦN MỀM .................................................................................... 48
3.3.3.1 CÀI ĐẶT CHỨC NĂNG VÀ GIAO DIỆN....................................................... 48
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ............................................................................................... 69
4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ............................................................................................ 69
4.2 HẠN CHẾ ................................................................................................................... 69
4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................................................ 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 71

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang x


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật ESP32 Dev Kit .................................................................... 11
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11 ............................... 14
Bảng 2.3. Giao tiếp DHT-11 với ESP32 ........................................................................... 14
Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật MQ-2 ................................................................................... 15
Bảng 2.5. Giao tiếp MQ-2 với ESP32 ............................................................................... 15
Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật của MQ-135 ........................................................................ 16
Bảng 2.7. Giao tiếp MQ-135 với ESP32 ........................................................................... 16
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật của nguồn adapter 5V-3A 0530 .......................................... 35
Bảng 3.2. Mô tả giao tiếp phần cứng................................................................................. 35
Bảng 3.3. Bảng ví dụ minh họa cảm biến tại một trạm ..................................................... 40
Bảng 3.4. Bảng taikhoan ................................................................................................... 42
Bảng 3.5. Dữ liệu mẫu cho bảng taikhoan ........................................................................ 42
Bảng 3.6. Bảng tramquantrac ............................................................................................ 43
Bảng 3.7. Dữ liệu mẫu bảng tramquantrac ........................................................................ 43
Bảng 3.8. Bảng donvido .................................................................................................... 43
Bảng 3.9. Dữ liệu mẫu cho bảng donvido ......................................................................... 44
Bảng 3.10. Bảng cambien .................................................................................................. 44
Bảng 3.11. Dữ liệu mẫu cho bảng cảm biến...................................................................... 45
Bảng 3.12. Bảng giatri ....................................................................................................... 45
Bảng 3.13. Dữ liệu mẫu cho bảng cambien....................................................................... 45
Bảng 3.14. Bảng vaitro ...................................................................................................... 46
Bảng 3.15. Dữ liệu mẫu cho bảng vaitro ........................................................................... 46
Bảng 3.16. Bảng chucnang ................................................................................................ 46
Bảng 3.17. Dữ liệu mẫu cho bảng chucnang ..................................................................... 47
Bảng 3.18. Bảng quan hệ vai trò với chức năng................................................................ 47
Bảng 3.19. Dữ liệu mẫu phân cơng vai trị và chức năng ................................................. 48

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang xi


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nhà máy xử lý rác thải ........................................................................................ 1
Hình 2.1. Internet of things.................................................................................................. 4
Hình 2.2. Thống kê các danh mục đã cài đặt các thiết bị IOT từ 2016 – 2020 ................... 5
Hình 2.3. Những đặc điểm chung của IoT .......................................................................... 6
Hình 2.4. Hình ảnh thực tế ESP32-Dev Kit ...................................................................... 10
Hình 2.5. Sơ đồ chân của ESP32 DEVKIT V1 ................................................................. 11
Hình 2.6. Vi điều khiển ESP32 WROOM 32 .................................................................... 12
Hình 2.7. Cảm biến DHT-11 ............................................................................................. 13
Hình 2.8. Cảm biến MQ-2 ................................................................................................. 14
Hình 2.9. Cảm biến MQ-135 ............................................................................................. 15
Hình 2.10. Sơ đồ hoạt động của PHP ................................................................................ 17
Hình 2.11. Sơ lược tổng qt về mơ hình MVC ............................................................... 18
Hình 2.12. Giao diện cơ bản của Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phpMyAdmin ....................... 21
Hình 2.13. Tất cả các tính năng của AngularJs(‘viblo.asia’) ............................................ 29
Hình 3.1. Sơ đồ khối của tồn hệ thống ............................................................................ 33
Hình 3.2. Sơ đồ ngun lý của phần cứng hệ thống .......................................................... 34
Hình 3.3. Nguồn adapter 5V – 3A 0530 ............................................................................ 35
Hình 3.4. Mạch - phần cứng (1) ........................................................................................ 36
Hình 3.5. Mạch - phần cứng (2) ........................................................................................ 36
Hình 3.6. Thêm file thơng tin board ESP32. ..................................................................... 37
Hình 3.7. Cài đặt board ESP32 .......................................................................................... 38
Hình 3.8. Lưu đồ thuật tốn phần cứng ............................................................................. 38

Hình 3.9.Mơ hình quan niệm cơ sở dữ liệu của hệ thống phần mềm................................ 41
Hình 3.10. Lưu đồ thuật tốn chức năng đăng nhập ......................................................... 48
Hình 3.11. Lưu đồ thuật tốn chức năng đăng xuất .......................................................... 49
Hình 3.12. Giao diện chức năng đăng nhập ...................................................................... 49
Hình 3.13. Giao diện chức năng đăng xuất ....................................................................... 49
Hình 3.14. Lưu đồ thuật tốn chức năng đăng kí .............................................................. 50
Hình 3.15. Giao diện chức năng đăng kí ........................................................................... 51
Hình 3.16. Điều hướng qua chức năng xem tổng quan ..................................................... 52
Hình 3.17. Giao diện đầu trang Tổng Quan ...................................................................... 52
Hình 3.18. Giao diện giữa trang Tổng Quan ..................................................................... 53
Hình 3.19. Các bảng thống kê số liệu của một trạm theo ngày ......................................... 53
Hình 3.20. Giao diện thống kê chi tiết giá trị cảm biến trong một ngày ........................... 54
Hình 3.21. Giao diện cửa sổ hẹn giờ gửi mail tổng hợp ................................................... 54
Hình 3.22 Sử dụng PHPMailer để thực hiện chức năng gửi mail trích xuất ..................... 55
Hình 3.23. Test chức năng gửi mail tổng hợp của hệ thống(1) ......................................... 55
Hình 3.24. Tập tin tổng hợp đính kèm .............................................................................. 56
Hình 3.25. Kiểm tra chức năng xuất File Excel(1)............................................................ 56
Hình 3.26. Kiểm tra chức năng xuất File Excel(2)............................................................ 57
Hình 3.27. Điều hướng đến trang quản lý trạm quan trắc ................................................. 57

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang xii


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Hình 3.28. Giao diện trang quản lý trạm quan trắc ........................................................... 58

Hình 3.29. Cửa sổ giao diện chi tiết trạm và biểu diễn dữ liệu theo thời gian thực .......... 59
Hình 3.30. Chỉ có quản trị viên mới có quyền phân cơng người quản lý ......................... 60
Hình 3.31. Hay lắp đặt thêm một trạm quan trắc mới ....................................................... 60
Hình 3.32. Cửa sổ chức năng bổ sung cảm biến ............................................................... 61
Hình 3.33. Cửa sổ xem chi tiết và chỉnh sửa cảm biến ..................................................... 61
Hình 3.34. Cửa sổ chỉnh sửa thơng tin đơn vị ................................................................... 62
Hình 3.35. Bổ sung thêm đơn vị mới nếu cần ................................................................... 62
Hình 3.36. Điều hướng đến trang xem thơng tin cá nhân ................................................. 63
Hình 3.37. Giao diện chỉnh sửa thơng tin cá nhân ............................................................ 63
Hình 3.38. Giao diện xem và chỉnh sửa địa chỉ cá nhân ................................................... 63
Hình 3.39. Giao diện xem danh sách trạm quản lý ........................................................... 64
Hình 3.40. Điều hướng đến trang quản lý nhân sự............................................................ 64
Hình 3.41. Giao diện chính của trang quản lý nhân sự ..................................................... 65
Hình 3.42. Giao diện xem và chỉnh sửa thơng tin nhân viên ............................................ 65
Hình 3.43. Điều hướng đến trang phân quyền .................................................................. 66
Hình 3.44. Giao diện chính của trang phân quyền và cài đặt ............................................ 66
Hình 3.45. Cửa sổ phân cơng chức năng cho từng vai trị ................................................ 67
Hình 3.46. Thêm vai trị mới ............................................................................................. 67
Hình 3.47. Thêm chức năng mới nếu cần thiết ................................................................. 68

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang xiii


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

VIẾT TẮT

CỤM TỪ

IoT

Internet of Things

Wifi

Wireless Fidelity

LAN

Local Area Network

LED

Light Emitting Diode

AI

Artifical Intelligence

MAC

Medicum Access Control

RF

Radio Frequency

IDE

Integrated Development Enviroment

CPU

Central Processing Unit

SDK

Software Development Kit

SSID

Service Set Identifier

IP

Internet Protocol

DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol

HTTP

Hypertext Transfer Protocol

TCP

Transmission Control Protocol

API

Application Programming Interface

MQTT

Message Queuing Telemetry Transport

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang xiv


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 MƠ TẢ BÀI TỐN
Có thể nói Việt Nam là một quốc gia đơng dân, ước tính hiện nay dân số Việt Nam
đã lên đến hơn 95 triệu người, cùng với q trình gia tăng nhanh chóng về dân số là việc
phát triển mạnh mẽ của đô thị hóa, điều này làm nảy sinh những nguy cơ gây tổn hại đến
mơi trường sống, kèm theo đó là những nỗi lo về biến đổi rất thất thường của môi trường,
các vấn đề ơ nhiễm, sự nóng lên của Trái Đất. Lượng rác thải tại các đơ thị theo đó sẽ tăng
nhanh khơng thế kiểm sốt, đây cũng là một vấn đề khiến các nhà chức trách phải đau đầu.
Trước tình hình này, địi hỏi chúng ta cần phải theo dõi sát sao về các biến đổi môi

trường ở các nhà máy chứa và xử lý rác thải để nắm bắt tình trạng và có các biện pháp ứng
phó kịp thời. Khảo sát tình hình thực tế cho thấy, việc thu thập và lưu trữ dữ liệu về môi
trường ở một khu xử lý rác thải như Carbon monoxide (CO),Sulfur dioxide (SO2),Nitrogen
dioxide (NO2), nhiệt độ,… được ghi chép và lưu trữ bằng phương pháp thủ công. Do vậy
công tác phân tích, đánh giá năng xuất, đưa ra giải pháp tăng năng xuất dựa trên những dữ
liệu đó sẽ có nhiều khó khăn, hạn chế.

Hình 1.1. Nhà máy xử lý rác thải
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, đề tài “Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát
chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác” sẽ giải quyết bài toán này bằng giải
pháp cung cấp một hệ thống giám sát thời gian thực chạy trên nền tảng Website. Nhờ vậy,
đề tài nghiên cứu giúp cho người quản lý các nhà máy xử lý rác thải sẽ làm việc dễ dàng
và nhanh chống dự đoán được những biến đổi của chất lượng khơng khí, từ đó tiết kiệm
được thời gian và công sức đo đạt, kiểm tra, lấy mẩu và phân tích.

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 1


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1 Mục tiêu tổng quát
Ứng dụng công nghệ IoT vào giám sát môi trường công nghệ cao, giúp đảm bảo sức
khỏe con người trong thời đại cơng nghiệp, góp phần xây dựng một quốc gia xanh, sạch và
nói khơng với ơ nhiễm mơi trường.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu và lắp đặt một mạch điện tử với vai trò là một trạm xử lý rác thải có
nhiệm vụ là thu thập một cách liên tục các thay đổi của các thông số môi trường xung
quanh như nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí…, đồng thời truyền các dữ liệu thu thập
được về một hệ thống trung tâm xử lý.
Xây dựng một hệ thống website đóng vai trị là một trung tâm đón nhận dữ liệu từ
các trạm xử lý rác thải. Nhiệm vụ của hệ thống này là biểu diễn, phân tích, giám sát và báo
cáo một lượng dữ liệu tương đối lớn nhận được từ các trạm xử lý rác thải theo thời gian
thực.
1.3 ĐỐI TƯỢNG & PHẠM VI NGIÊN CỨU
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
• Module ESP32-Dev kit.
• Các thiết bị cảm biến.
• Ngơn ngữ lập trình Arduino IDE cho Arduino.
• Cấu hình và lập trình WebServer , PHP, MySQL.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
• Giao tiếp giữa ESP32 và các thiết bị cảm biến.
• Đọc và hiển thị giá trị đo của cảm biến bằng ESP32.
• Lập trình cho ESP32 kết nối và đưa dữ liệu vào database của webserver.
• Lập trình webserver để lưu trữ và hiển thị dữ liệu theo thời gian thực.
1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• Xây dựng lắp đặt và lập trình mạch điện tử.
• Nghiên cứu cấu trúc và ngơn ngữ lập trình cho ESP32.
• Lập trình C++ cho ESP32 sử dụng thư viện đọc các giá trị cảm biến.
• Xây dựng hệ thống giám sát các thiết bị cảm biến theo thời gian thực.

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 2

Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

• Nghiên cứu xây dựng WebServer nhận dữ liệu từ cảm biến thông qua ESP32
để lưu vào database và hiển thị theo thời gian thực.
1.5 MƠI TRƯỜNG VẬN HÀNH
1.5.1 Phần cứng
• ESP32-Dev kit.
• Các cảm biến.
• Dây cắm các loại.
1.5.2 Phần mềm
• Hệ điều hành cho máy tính từ Windows 10.
• Mơi trường lập trình cho Arduino: Arduino IDE.
• Xampp.
• Sublime Text.
• WebBrowser: Chrome, Firefox, IE, Edge,…
1.6 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN
1.6.1 Hướng giải quyết
Tập trung phân tích hệ thống, chia hệ thống thành 3 tầng để dễ thiết kế, xây dựng:
• Tầng Server: Kết nối, xử lý và lưu trữ dữ liệu từ tầng Client.
• Tầng Client: Gửi dữ liệu từ tầng Application đến tầng Server; Hiển thị dữ liệu
cho người dùng.
• Tầng Application: Thu thập và xử lí dữ liệu từ cảm biến, truyền dữ liệu đến
tầng Client.
1.6.2 Kế hoạch thực hiện
• Nghiên cứu các dịch vụ, nền tảng và giao thức sử dụng trong IoT cần để xây
dựng hệ thống.
• Phân tích thiết kế hệ thống.
• Xây dựng hệ thống.

• Ứng dụng hệ thống vào thực tế.
• Nghiệm thu và đưa ra phương hướng phát triển.

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 3


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS
2.1.1 Internet of Things (IoT) là gì?
Internet of Things, hay IoT, internet vạn vật là đề cập đến hàng tỷ thiết bị vật lý trên
khắp thế giới hiện được kết nối với internet, thu thập và chia sẻ dữ liệu. Nhờ bộ xử lý giá
rẻ và mạng không dây, có thể biến mọi thứ, từ viên thuốc sang máy bay, thành một phần
của IoT. Điều này bổ sung sự “thông minh kỹ thuật số” cho các thiết bị, cho phép chúng
giao tiếp mà khơng cần có con người tham gia và hợp nhất thế giới kỹ thuật số và vật lý.

Hình 2.1. Internet of things
Internet of things (IoT) dùng để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như chỉ
sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc tổng hịa mang tính kết nối: Mạng lưới vạn vật kết
nối Internet, hay gọi đơn giản hơn là Things.
Một bóng đèn có thể được bật bằng ứng dụng điện thoại thông minh là một thiết bị
IoT, như một cảm biến chuyển động hoặc một bộ điều chỉnh nhiệt thơng minh trong văn
phịng của bạn hoặc đèn đường được kết nối. Một thiết bị IoT có thể đơn giản như đồ chơi
của trẻ em hoặc nghiêm trọng như một chiếc xe tải không người lái, hoặc phức tạp như một
động cơ phản lực hiện chứa hàng ngàn cảm biến thu thập và truyền dữ liệu trở lại để đảm

bảo nó hoạt động hiệu quả. Ở quy mơ lớn hơn, các dự án thành phố thông minh đang được
lấp đầy bằng các cảm biến để giúp chúng ta hiểu và kiểm sốt mơi trường.
Cụm từ Internet of things được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999, tiếp sau đó
nó cũng được dùng nhiều trong các ấn phẩm đến từ các hãng và nhà phân tích. Họ cho rằng
IoT là một hệ thống phức tạp, bởi nó là một lượng lớn các đường liên kết giữa máy móc,

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 4


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

thiết bị và dịch vụ với nhau. Ban đầu, IoT không mang ý nghĩa tự động và thông minh. Về
sau, người ta đã nghĩ đến khả năng kết hợp giữa hai khái niệm IoT - Autonomous control
lại với nhau. Nó có thể quan sát sự thay đổi và phản hồi với mơi trường xung quanh, cũng
có thể tự điều khiển bản thân mà khơng cần kết nối mạng. Việc tích hợp trí thơng minh vào
IoT cịn có thể giúp các thiết bị, máy móc, phần mềm thu thập và phân tích các dữ liệu điện
tử của con người khi chúng ta tương tác với chúng. Xu hướng tất yếu trong tương lai, con
người có thể giao tiếp với máy móc chỉ qua mạng internet không dây mà không cần thêm
bất cứ hình thức trung gian nào khác.
Tình hình trên thế giới hiện nay, theo Analyst Gartner tính tốn rằng khoảng 8.4 tỷ
thiết bị IoT đã được sử dụng trong năm 2017, tăng 31% so với năm 2016 và con số này có
thể sẽ đạt 20,4 tỷ vào năm 2020. Tổng chi tiêu cho IoT endpoint sẽ đạt gần 2 ngàn tỷ đô la
trong năm 2017, với hai phần ba trong số các thiết bị được tìm thấy ở Trung Quốc, Bắc Mỹ
và Tây Âu, Gartner cho biết.
Trong số 8.4 tỷ thiết bị đó, hơn một nửa sẽ là các sản phẩm tiêu dùng như TV thông
minh và loa thông minh. Các thiết bị IoT dành cho doanh nghiệp được sử dụng nhiều nhất

sẽ là đồng hồ điện thông minh và camera an ninh thương mại, theo Gartner.

Hình 2.2. Thống kê các danh mục đã cài đặt các thiết bị IOT từ 2016 – 2020 theo Gartner

Người ta cho rằng, IoT là chìa khóa của sự thành cơng, là bước ngoặt và cơ hội lớn
của tương lai. Để không bị tụt lại phía sau, các chính phủ và doanh nghiệp cần có sự đổi
mới và đầu tư mạnh tay hơn để phát triển các sản phẩm ứng dụng công nghệ Internet of
things.
2.1.2 Hệ thống Internet of Things (IoT System)

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 5


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Hệ thống IoT cho phép người dùng tiến sâu hơn vào việc tự động hóa, phân tích, tích
hợp. Giúp cho việc cải thiện tầm nhìn, tính chính xác, nâng tầm các công nghệ về cảm biến,
kết nối, robot để đạt hiệu quả cao nhất.
Các hệ thống IoT phát triển, khai thác các tiến bộ của phần mềm, giảm giá thành khi
xây dựng phần cứng và tận dụng các công nghệ hiện đại. Những cải tiến này làm thay đổi
cách vận hành của quá trình sản xuất sản phẩm, dịch vụ, xã hội, kinh tế và ảnh hưởng đến
cả chính trị.
2.1.1.1 Đặc điểm chung của IoT
Mỗi thiết bị IOT đều có những đặt điểm giống và khác nhau tùy vào thiết kế và nhu
cầu của người sử dụng, song nhìn chung những vấn đề quan trọng của hệ thống IoT thường
thấy sẽ bao gồm những đặc điểm bên dưới.

Hình 2.3. Những đặc điểm chung của IoT
Connectivity - Là một đặc trưng cơ bản của IoT, khơng cần phải giải thích dài dịng
về đặc điểm này, hiện nay các mạng thiết bị đang trở nên phổ biến, nhiều mạng thiết bị
ngày càng nhỏ hơn, rẻ hơn và được phát triển phù hợp với thực tế cũng như nhu cầu của
người dùng.

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 6


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Things – Things nhìn chung là bất cứ thứ gì có thể kết nối và giao tiếp với mạng
internet. Thể hiện rõ ràng nhất chính là cảm biến hay các thiết bị có gắn cảm biến kết nối
khơng dây. IoT sẽ mất đi sự quan trọng của mình nếu khơng có things. Các cảm biến và
thiết bị hoạt động giống như một công cụ giúp IoT chuyển từ mạng lưới các thiết bị thụ
động sang mạng lưới các thiết bị tích cực, đồng thời có thể tương tác với thế giới thực.
Data - Dữ liệu là chất kết dính của Internet of Things, là bước đầu tiên hướng tới
hành động và trí tuệ.
Communication - Hầu hết các thiết bị đều có thể thực hiện kết nối không dây với
internet nên là chúng có thể giao tiếp, trao đổi dữ liệu và dữ liệu này được đã được phân
tích, làm sạch. Giao tiếp có thể diễn ra trong khoản cách ngắn hay từ xa đến rất rất xa.
Intelligence - Về mặt kỹ thuật, IoT làm cho mọi thứ trở nên thông minh, nghĩa là nó
nâng cao các khía cạnh khác nhau của cuộc sống thông qua việc sử dụng hợp lý dữ liệu,
mạng và thuật tốn đó. Điều này có thể bao gồm một số việc đơn giản như cải thiện hoặc
nâng cấp tủ lạnh của bạn bằng cách nhúng tủ lạnh với các cảm biến tự động phát hiện khi

sữa và trứng sắp hết, đến đặt hàng với sự lựa chọn của bạn về cửa hàng tạp hóa.
Action – Action nói cách khác là thực thi một hành động nào đấy. Điều này là thể
hiện rõ ràng nhất của sự tự động hóa dựa trên sự đặc điểm Intelligence của những thiết bị
IoT. Dựa vào trí thơng minh của bản thân, thiết bị sẽ tự cân nhắc, tính tốn và thực thi các
tác vụ một cách tự động.
Ecosystem – Hệ sinh thái thị trường của Internet vạn vật (IoT – Internet of Things)
ngày càng trở nên phức tạp, nhưng về cơ bản nó hoạt động theo cơng thức B-B-C (Doanh
nghiệp – Doanh nghiệp – Người tiêu dùng).
2.1.1.2 Những lợi ích mang lại
Những lợi ích mà IoT đem lại được dàn trải hầu hết đến các tất cả các lĩnh vực trong
đời sống, kinh doanh… Dưới đây liệt kê ngắn gọn một số tính năng hữu ích của IoT:
Cải thiện việc gắn kết khách hàng - Hệ thống IoT giúp phân tích các điểm mù hiện
tại, tìm ra những sai sót về độ chính xác. IoT thay đổi điều này để mang lại nhiều sự gắn
kết hơn và hiệu quả hơn với người dùng. Một ứng dụng tại các cửa hàng, giúp tăng số
lượng sản phẩm tới người tiêu dùng bằng cách chỉ dẫn người dùng tới khu vực cụ thể trong
cửa hàng và đưa ra các gợi ý về sản phẩm. Chúng cung cấp các thông tin chi tiết, các đánh

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 7


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

giá về sản phẩm, …Bên cạnh đó chúng cũng có khả năng cho phép người dùng chia sẻ các
sản phẩm qua mạng xã hội …
Giáo dục: Bất cứ nơi nào cần thiết - Một trong những ứng dụng tốt nhất của IoT là
nó có thể cung cấp giáo dục ở nơi cần thiết vào bất cứ lúc nào cần thiết. Công nghệ tiên

tiến cho phép giáo viên theo dõi tiến trình chính xác của bất kỳ học sinh nào trong lớp, lần
đầu tiên giúp học sinh có thể có được kiến thức mọi lúc mọi nơi. Học sinh kết nối với giáo
viên của họ theo những cách khác nhau, nhận tin nhắn từ họ với các hướng dẫn và báo cáo
học tập chi tiết. Học sinh thậm chí có thể gửi tin nhắn cho giáo viên của mình bất cứ khi
nào họ thích. Cơng nghệ mạnh mẽ này cung cấp mơi trường học tập đáng tin cậy cho sinh
viên mới cho phép họ làm việc trong các dự án lớp học bất cứ nơi nào họ có thể.
Tối ưu hóa cơng nghệ - giúp nâng cao trải nghiệm của khách hàng cũng như cải
thiện việc sử dụng thiết bị và hỗ trợ cải tiến cơng nghệ.
Giảm sự hao phí - IoT giúp việc quản lý tài nguyên ở các lĩnh vực được cải thiện 1
cách rõ ràng. Các phân tích hiện tại thường cung cấp cho chúng ta cái nhìn ở khía cạnh bên
ngồi, trong khi IoT cung cấp các dữ liêu, thông tin thực tế để quản lý tài nguyên một cách
hiệu quả hơn.
Tăng cường việc thu thập dữ liệu - Thông thường, việc thu thập dữ liệu bị hạn chế
do thiết kế hệ thống mang tính thụ động. IoT phá vỡ sự ràng buộc, giới hạn của thiết kế và
tạo ra 1 hình ảnh chính xác của tất cả mọi thứ.
2.1.1.3 Những thách thức gặp phải
Những lợi ích của IoT sẽ có mặt tại khắp mọi nơi trong tất cả các lĩnh vực, đó là điều
khơng thể phủ định. Tuy vậy nó cũng gặp phải những thách thức đáng kể. Dưới đây là 1
số vấn đề chính của IoT :
Tiêu chuẩn chung - Việc thiếu các tiêu chuẩn trong khi lại có rất nhiều giao thức kết
nối đang được sử dụng như hiện nay là một cản trở cho IoT phát triển. Các giao thức với
mức tiêu thụ năng lượng thấp: LTE, Sigfox, onramp,…được sử dụng rộng rãi mà chưa có
chuẩn giao thức rõ ràng. Hiện tại liên minh AllSeen đã được thành lập để xóa bỏ cản trở
của việc phát triển Internet of Thing, tuy vậy để Việt Nam có thể xóa bỏ được những khó
khăn khi tiếp cận IoT lại là cả một quá trình cần nhiều thời gian và sự nỗ lực bởi lẽ hiện tại
Việt Nam cũng chưa có các quy chuẩn rõ ràng cho các thiết bị truyền thông trong IoT.

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 8


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Nhu cầu của người dùng - Việt Nam là một nước xã hội chủ nghĩa, đời sống người
dân cịn nghèo đói, và trình độ hiểu biết khoa học cơng nghệ chưa thực sự đồng đều. Bởi
thế thuyết phục người dân sử dụng những ứng dụng cơng nghệ địi hỏi tư duy và sáng tạo
là một điều vơ cùng khó khăn. Với tư duy truyền thống và tâm lí ngại thay đổi, sợ tiếp cận
cái mới thì việc xu hướng IoT có thể thâm nhập vào từng ngôi nhà Việt là một bài tốn
khơng hề dễ dàng. IoT sẽ là tốt hơn cho nhà sản xuất khi họ có thể dễ dàng có được dữ liệu
về người dùng thơng qua một loạt các ứng dụng, tuy nhiên người dùng phải thấy được
những lợi ích từ cơng nghệ này có thể đáp ứng trong thời gian dài, nếu không họ sẽ bỏ qua.
Kiểm soát an ninh - Với một thế giới kết nối như hiện nay thì việc chỉ ra các điểm
yếu của thiết bị là điều vô cùng dễ dàng. Đối với các thiết bị cá nhân có khả năng kết nối
internet thì vẫn đề về an ninh, bảo mật thơng tin lại là mối quan tâm hàng đầu. Khả năng
giao tiếp tự động của các thiết bị IoT làm cho việc đảm bảo sự riêng tư khó khăn hơn rất
nhiều. Đây cũng là vấn đề khiến người dùng e ngại khi tiếp cận các phương pháp mới ứng
dụng IoT. Đơn giản như chỉ với chiếc đồng hồ thông minh trong smart home mà tất cả các
hoạt động trong nhà bạn đều có thể bị ghi lại và kiểm sốt.
Tính bảo mật - Do tính bảo mật chưa cao cộng với bản chất của IoT là không cần
nhiều sự tương tác của con người nên các kẻ tấn cơng có thể cung cấp các thơng tin người
dùng giả mạo.
Tính phức tạp - Một số hệ thống IoT có độ phức tạp về thiết kế và triển khai ứng
dụng cũng như khó khăn trong việc bảo trì, nâng cấp hệ thống do sử dụng nhiều cơng nghệ
cịn khá mới mẻ.
Tính linh hoạt - Có nhiều sự lo ngại khi đề cập đến tính linh hoạt của hệ thống IoT
khi tích hợp với các hệ thống khác bởi các hệ thống khi kết hợp có thể xảy ra xung đột và
các tính năng sẽ bị khóa lẫn nhau.

2.2 DỊCH VỤ, NỀN TẢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
2.2.1 ESP32
2.2.1.1 Giới thiệu
ESP32-WROOM-32 là mô đun MCU đa dụng, mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi
trong thiết kế mạch PCB Wifi- Bluetooth, BLE được ứng dụng rất phổ biến cho nhiều ứng
dụng về IoT hiện nay. Phạm vi ứng dụng từ mạng sensor tiết kiệm năng lượng đến những

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 9


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

ứng dụng với tác vụ phức tạp nhất, như mã hóa âm thanh, âm nhạc trực tuyến đến giải mã
MP3.

Hình 2.4. Hình ảnh thực tế ESP32-Dev Kit
Lõi của module là họ chip ESP32-D0WDQ6, chip nhúng được thiết kế cho khả năng
mở rộng và tùy biến cao. Có đến 2 lõi CPU độc lập có thể điều khiển, tần số clock của CPU
có thể được điều chỉnh tử 80MHZ đến 240 Mhz. Người lập trình có thể tắt CPU để sử dụng
bộ đồng xử lý công suất thấp để theo dõi sự thay đổi hoặc vượt ngưỡng của các ngoại vi.
ESP32 tích hợp bộ ngoại vi khá phong phú từ cảm biến điện dung, cảm biến Hall, SD card,
Ethernet, SPI tốc độ cao, UART, I2S hay I2C.
Việc tích hợp cả Bluetooth, BLE và Wifi đảm bảo cho khả năng ứng đáp ứng nhiều
loại ứng dụng khác nhau và module đó sử dụng với ngoại vi, thiết bị nào: wifi cho phép
kết nối rộng rãi về mặt vật lý ra Internet qua Wi-fi router, trong khi sử dụng Bluetooth cho
phép người dùng thuận tiện khi kết nối với smartphone, hay thiết bị beacon tiết kiệm điện.

Ở chế độ ngủ, chíp ESP32 tiêu thụ dòng dưới 5A, phù hợp với những thiết kế mạch dùng
pin hay thiết bị đeo được. Tốc độ truyền thông cho phép lên đến 150 Mbps, và cơng suất
tín hiệu khoảng 20 dBm trên anten cho phép phạm vi tín hiệu xa. Như vậy module này có
thơng số kỹ thuật thuộc dạng đầu bảng trên thị trường cũng như hiệu suất, độ tin cậy tốt
nhất cho tích hợp, thiết kế ứng dụng điện tử, tự động hóa, địi hỏi phạm vi hoạt động rộng,
tiết kiệm năng lượng cũng như khả năng kết nối đa dạng.
Hệ điều hành chạy được trên ESP32 là FreeRTOS vơi LwIP, TLS 1.2. Hỗ trợ update
firmware qua OTA mã hóa, điều này cho phép nhà phát triển sản phẩm có thể nâng cấp

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 10


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

phần mềm sản phẩm ngay cả khi thiết bị đang được sử dụng một cách tiết kiệm tiền bạc và
nhân lực.
2.2.1.2 Thông số cơ bản
Thông số

Chi tiết

Vi điều khiển

Dual-Core 32-bit (ESP-WROOM-32)

Điện áp logic

3.3V

GPIO

38

Flash Memory

4MB

SRAM

520KB

Clock Speed

240MHz

Wi-Fi

802.11b/g/n Wi-Fi transceiver

Bluetooth

Bluetooth 4.2/BLE

Nguồn điện (khuyên dùng)

5V (cổng USB hoặc chân VIN)

Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật ESP32 Dev Kit

Hình 2.5. Sơ đồ chân của ESP32 DEVKIT V1
2.2.1.3 Vi điều khiển
ESP32 Dev kit sử dụng vi điều khiển ESP32-WROOM-32 , ESP32-WROOM-32 là
một module với nhiều tính năng cải tiến hơn các module dòng ESP8266 khi hỗ trợ thêm
các tính năng Bluetooth và Bluetooth Low Energy (BLE) bên cạnh tính năng WiFi. Sản
phẩm sử dụng chip ESP32-D0WDQ6 với 2 CPU có thể được điều khiển độc lập với tần số
xung clock lên đến 240 MHz.
Module hỗ trợ các chuẩn giao tiếp SPI, UART, I2C và I2S và có khả năng kết nối với
nhiều ngoại vi như các cảm biến, các bộ khuếch đại, thẻ nhớ (SD card),…

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 11


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Ở chế độ sleep dịng điện hoạt động là 5 µA nên thích hợp cho các ứng dụng dùng
pin như các thiết bị điện tử đeo tay. Ngồi ra module cịn hỗ trợ cập nhật firmware từ xa
(OTA) do đó người dùng vẫn có thể có những bản cập nhật mới nhất của sản phẩm.

Hình 2.6. Vi điều khiển ESP32 WROOM 32
2.2.1.4 Năng lượng
ESP32 có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài. Giới
hạn điện áp đầu vào tối đa là 15V, trong trường hợp cấp nguồn ở mức tối đa ESP32 sẽ tỏa

ra lượng nhiệt khá cao vì khơng có tích hợp sẵn bộ tản nhiệt. Điện áp đầu vào dùng để cấp
nguồn khuyên dùng là 7-12V DC. Thường nó được cấp nguồn bằng adapter 5V là hợp lí
nhất nếu khơng có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên
sẽ làm hỏng ESP32 Dev kit.
2.2.1.5 Tính năng Wi-Fi
Kết nối WiFi chính điểm mạnh nhất của chip ESP32, nó có thể kết nối đến các Router
sẵn có trong gia đình, các Access Point với các tiêu chuẩn kết nối thông dụng hiện nay ở
tần số 2.4GHz - ở chế độ STA. Ngồi ra, ESP32 cịn hỗ trợ chế độ AP (Access Point), tức
là nó có thể khởi động một (hoặc nhiều) Access Point và cho phép các client khác có thể
kết nối vào, hoặc chạy đồng thời cả chế độ STA và AP.
Trong đa phần các ứng dụng thì chế độ STA được sử dụng rất nhiều, nó giúp thiết bị
kết nối đến mạng WiFi cục bộ, có internet để kết nối đến Server và gởi dữ liệu. Một số
trường hợp khác thì chế độ AP được sử dụng để trao đổi dữ liệu với ESP32 và máy tính

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 12


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

(hoặc thiết bị có hỗ trợ trình duyệt). Ví dụ như điều khiển đóng tắt đèn thơng qua Web
Server chạy trên ESP32.
WiFi Access Point là một thiết bị xử lý kết nối trung tâm và phân phối các luồng dữ
liệu. Như là việc xử lý các gói tin IP để định địa chỉ mạng LAN, định tuyến các gói tin từ
Internet về các máy trạm (Station).
Thiết bị kết nối đến Access Point được gọi là Station, các máy tính Laptop, máy tính
có card WiFi khi kết nối vào Access Point thì đều được gọi là Station

Các Station khi muốn kết nối vào Access Point thì cần xác định thơng qua BSSID,
thơng thường chúng ta hay gọi là SSID - hay mạng WiFi. Bạn có thể dễ dàng xem danh
sánh SSID xung quanh mình khi scan wifi trên máy tính để kết nối mạng Internet.
2.2.2 Sơ lược các thiết bị cảm biến
2.2.2.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11
• Giới thiệu
Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 Temperature Humidity Sensor là cảm biến rất
thơng dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp
digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất). Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp
bạn có được dữ liệu chính xác mà khơng phải qua bất kỳ tính tốn nào.

Hình 2.7. Cảm biến DHT-11
•

Thơng tin kỹ thuật
Thơng số

Chi tiết

Điện áp đầu vào

3 ± 5 VDC.

Dòng sử dụng

2.5mA max (khi truyền dữ liệu).

Phạm vi đo

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

Độ ẩm 20 - 70% RH với sai số 5% nhiệt độ 0 - 50°C sai số ±2°C.

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 13


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Tần số lấy mẫu tối đa

1Hz (1 giây 1 lần)

Kích thước

15mm x 12mm x 5.5mm

Số chân

4 chân, khoảng cách chân 0.1

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11
• Giao tiếp
ESP32

Vin

GND

Analog Pin

DHT-11

Vcc

GND

Aout

Adapter

5V

GND

Bảng 2.3. Giao tiếp DHT-11 với ESP32
2.2.2.2 Cảm biến khơng khí MQ-2
• Giới thiệu
MQ-2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy. Nó được cấu tạo
từ chất bán dẫn SnO2. Chất này có độ nhạy cảm thấp với khơng khí sạch. Nhưng khi trong
mơi trường có chất gây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính nhờ đặc điểm này người
ta thêm vào mạch đơn giản để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp. - Khi môi trường sạch
điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây cháy
xung quanh MQ-2 càng cao.

Hình 2.8. Cảm biến MQ-2
MQ-2 hoạt động rất tốt trong mơi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí gây
cháy khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và
chi phí thấp.

• Thơng số kỹ thuật

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 14


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Thơng số

Chi tiết

Điện áp đầu

5V ± 0.1 AC/DC

Phạm vi phát hiện

300 - 10000 ppm

Cảm kháng

1KΩ - 20KΩ / 50ppm

Thời gian đáp ứng

vào ≤10s

Thời gian phục hồi

≤ 30s

Trở kháng khi nóng

31Ω ± 3Ω

Dịng tiêu thụ khi nóng

≤ 180mA

Điện áp khi nóng

5.0V ± 0.2V

Năng lượng khi nóng

≤ 900mW

Điện áp đo

≤ 24V

Thời gian đốt nóng cần thiết

Ít nhất 24 giờ

Bảng 2.4. Thơng số kỹ thuật MQ-2

• Giao tiếp
ESP32

Vin

GND

Analog Pin

MQ-2

Vcc

GND

Aout

Adapter

5V

GND

Bảng 2.5. Giao tiếp MQ-2 với ESP32
2.2.2.3 Cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135
• Giới thiệu
MQ-135 thường được dùng trong các thiết bị kiểm tra chất lượng khơng khí bên trong
cao ốc, văn phịng, thích hợp để phát hiện NH3, NOx, Ancol, Benzen, khói, CO2,… MQ135 được thiết kế mạch đơn giản và có độ nhạy cao với các thay đổi mơi trường. Nó có
thời gian sử dụng lâu, bền bỉ.

Hình 2.9. Cảm biến MQ-135

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 15


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

• Thông số kỹ thuật
Thông số

Chi tiết

Điện áp đầu

5V ± 0.1 AC/DC
10 - 300 ppm NH3, 10 - 1000 ppm

Phạm vi phát hiện

Benzene, 10 - 300 Alco

Điện trở tải

Thay đổi được (2kΩ-47kΩ)

Thời gian phục hồi

≤ 30s

Trở kháng khi nóng

33Ω ± 5%

Năng lượng khi nóng

≤ 800mW

Điện áp đo

≤ 24V

Thời gian đốt nóng cần thiết

Ít nhất 24 giờ

Bảng 2.6. Thơng số kỹ thuật của MQ-135
• Giao tiếp
ESP32

Vin

GND

Analog Pin

MQ-135

Vcc

GND

Aout

Adapter

5V

GND

Bảng 2.7. Giao tiếp MQ-135 với ESP32
2.2.3 Ngơn ngữ lập trình PHP
2.2.3.1 Giới thiệu
Hiện nay có rất nhiều ngơn ngữ lập trình web khác
nhau có thể giúp cho lập trình viên thiết kế được những
trang web tốt như : Java, Asp.net, PHP…. Nhưng với
sự vượt trội cũng như các tính năng mạnh mẽ PHP đã
vương lên và trở thành ngôn ngữ web hàng đầu được
rất nhiều lập trình viên ưu chuộng và đa số các trang web hiện nay đều được viết bằng
PHP. Nhờ tính năng mã nguồn mở mà PHP đã trở thành một ngôn ngữ mà ai cũng có thể
tiếp cận.
PHP (viết tắt của "Hypertext Preprocessor") là một ngơn ngữ lập trình kịch bản được
chạy ở phía server nhằm sinh ra mã html trên client. PHP đã trải qua rất nhiều phiên bản

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 16


Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

và được tối ưu hóa cho các ứng dụng web, với cách viết mã rõ rãng, tốc độ nhanh, dễ học
nên PHP đã trở thành một ngơn ngữ lập trình web rất phổ biến và được ưa chuộng.
PHP chạy trên môi trường Webserver và lưu trữ dữ liệu thông qua hệ quản trị cơ sở
dữ liệu nên PHP thường đi kèm với Apache, MySQL và hệ điều hành Linux (LAMP).
• Apache là một phần mềm web server có nhiệm vụ tiếp nhận request từ trình duyệt
người dùng sau đó chuyển giao cho PHP xử lý và gửi trả lại cho trình duyệt.
• MySQL cũng tương tự như các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác (Postgress, Oracle,
SQL server...) đóng vai trị là nơi lưu trữ và truy vấn dữ liệu.
• Linux: Hệ điều hành mã nguồn mở được sử dụng rất rộng rãi cho các webserver.
Thông thường các phiên bản được sử dụng nhiều nhất là RedHat Enterprise Linux,
Ubuntu...(“PHP,” n.d.-a)

Hình 2.10. Sơ đồ hoạt động của PHP
2.2.3.2 Mơ hình MVC
MVC là từ viết tắt bởi 3 từ Model – View – Controller. Đây là mơ hình thiết kế sử
dụng trong kỹ thuật phần mềm. Mơ hình source code thành 3 phần, tương ứng mỗi từ. Mỗi
từ tương ứng với một hoạt động tách biệt trong một mơ hình.

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 17

Xây dựng hệ thống quản lý và giám sát chất lượng khơng khí tại các nhà máy xử lý rác

Hình 2.11. Sơ lược tổng qt về mơ hình MVC
Để hiểu rõ hơn, sau đây chúng ta sẽ cùng đi phân tích từng thành phần:
• Model (M):
Là bộ phận có chức năng lưu trữ toàn bộ dữ liệu của ứng dụng. Bộ phận này là một
cầu nối giữa 2 thành phần bên dưới là View và Controller. Model thể hiện dưới hình thức
là một cơ sở dữ liệu hoặc có khi chỉ đơn giản là một file XML bình thường. Model thể hiện
rõ các thao tác với cơ sở dữ liệu như cho phép xem, truy xuất, xử lý dữ liệu,…
• View (V):
Đây là phần giao diện (theme) dành cho người sử dụng. Nơi mà người dùng có thể
lấy được thơng tin dữ liệu của MVC thông qua các thao tác truy vấn như tìm kiếm hoặc sử
dụng thơng qua các website.
Thông thường, các ứng dụng web sử dụng MVC View như một phần của hệ thống,
nơi các thành phần HTML được tạo ra. Bên cạnh đó, View cũng có chức năng ghi nhận
hoạt động của người dùng để tương tác với Controller. Tuy nhiên, View khơng có mối
quan hệ trực tiếp với Controller, cũng không được lấy dữ liệu từ Controller mà chỉ hiển thị
yêu cầu chuyển cho Controller mà thơi.
Ví dụ: Nút “delete” được tạo bởi View khi người dùng nhấn vào nút đó sẽ có một
hành động trong Controller.
• Controller (C):

GVHD: Ths. Đỗ Trung Kiên

SVTH: Giang Thành Đạt

Trang 18