Tải bản đầy đủ

Hệ thống đo kiểm chất lượng không khí sử dụng công nghệ truyền sóng lora

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ
SỤNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA
Phần 4/6: Xây dựng hệ thống hiển thị và biểu diễn thông số môi
trường trên Website

Giảng viên hướng dẫn: ThS. LÊ THỊ CÚC
Sinh viên thực hiện : HOÀNG THỊ NHUNG
Lớp
: K16B
Khoá
: 2013 – 2017
Hệ
: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 05 năm 2017



VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ
DỤNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA
Phần 4/6: Xây dựng hệ thống hiển thị và biểu diễn thông số môi
trường trên Website

Giảng viên hướng dẫn: ThS. LÊ THỊ CÚC
Sinh viên thực hiện : HOÀNG THỊ NHUNG
Lớp
: K16B
Khoá
: 2013 – 2017
Hệ
: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 05 năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

--------------------------------------------------

---------------------------------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: HOÀNG THỊ NHUNG
Khoá: 2013-2017

Lớp: K16B



Khoa: Công nghệ điện tử thông tin

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử,Truyềnthông
Hệ đào tạo:Đại học chính quy
1. Tên đề tài đồ án:
“HỆ THỐNG ĐO KIỂMCHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ
TRUYỀN SÓNG LORA”
Phần 4/6: Xây dựng hệ thống hiển thị và biểu diễn thông số môi trường trên Website
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
• Kiến thức ngôn ngữ lập trình C, C++, PHP.
• Kiến thức lập trình ứng dụng.
• Dựa vào tài liệu tham khảo trên https://vi.wikipedia.org và các kiến thức đã
được học để hoàn thành báo cáo một cách đầy đủ và hoàn chỉnh nhất. Đồng thời
trong tương lai em hi vọng đề tài sẽ nhanh chóng nghiên cứu và hoàn thành để
sớm đưa vào thực tiễn.
3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 19/12/2016
4. Ngày hoàn thành đồ án: 06/05/2017
Ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên hướng dẫn

Ths. Lê Thị Cúc


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
---------------------------------------------------

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: HOÀNG THỊ NHUNG

Lớp: K16B

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử- truyền thông

Khoá: 2013-2017

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Thị Cúc
Cán bộ phản
biện:..................................................................................................................................................................
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
................................................

2. Nhận xét của cán bộ phản biện:
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................................
........................................................................

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp

Ngày

tháng

Cán bộ phản biện

năm


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đã và đang ngày càng trở nên nghiêm
trọng hơn ở Việt Nam. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp những hình ảnh, những thông
tin về việc môi trường bị ô nhiễm ngay trên các phương tiện truyền thông. Điều này
khiến ta phải suy nghĩ.
Xuất phát từ vấn đề này, em đã lựa chọn đề tài: “ Bản đồ chỉ số chất lượng không
khí ” là một dự án khá mới mẻ và thú vị nhằm cung cấp cho con người những thông số
cần thiết về khí, bụi trong không khí ở các địa điểm tại những khoảng thời gian khác
nhau, để từ đó có giải pháp phòng tránh cũng như chủ động trong cuộc sống của chính
mỗi chúng ta.
Đề tài này xuất phát từ việc sử dụng sóng Lora để đo kiểm chất lượng khí, bụi rồi
từ đó truyền dẫn, mô tả và hiển thị thông số tại từng thời điểm mà con người muốn
truy cập. Với sự phát triển và phổ biến của công nghệ nhất là xây dựng các ứng dụng
cho điện thoại di động là một xu hướng phát triển. Các hệ điều hành như Webbase
mobie aplication, IOS hay Android ngày càng được sử dụng rộng rãi. Vì vậy em đã lựa
chọn thiết kế ứng dụng trên Webbase để có thể xây dựng được một hệ thống hiển thị
và biểu diễn thông số môi trường trên Website nhanh chóng và thuận tiện để cập nhật
tình hình chất lượng khí, bụi trên cả máy tính và điện thoại di động thông minh của
người dùng.
Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Nhung


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã nhận được rất nhiều sự giúp
đỡ, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và các bạn cùng lớp.Chúng em xin
chân thành cảm ơn đến Khoa Công Nghệ Điện Tử-Thông Tin, Viện Đại Học Mở Hà
Nội. Đặc biệt là ThS.Lê Thị Cúc đã trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi
nhất giúp em hoàn thành đề tài này.
Tiếp theo, em xin cám ơn toàn thể giáo viên cũng như nhân viên trong khoa, đã
tạo điều kiện cho em nghiên cứu, thực hành, cũng như giảng giải cho em những vấn
đề khúc mắc.
Cám ơn các bạn cùng nhóm đã hỗ trợ em rất nhiều trong suốt thời gian làm đồ
án cùng nhau.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đề tài
của em không thể tránh khỏi những sai sót mong thầy cô và các bạn bổ sung và góp ý
để chúng em có thêm kinh nghiệm và hoàn thiện hơn những đồ án sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Nhung


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đề tài:“HỆ THỐNG ĐO KIỂM CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍSỬ DỤNG CÔNG
NGHỆ TRUYỀN SÓNG LORA’’
Phần 4/6: Xây dựng hệ thống hiển thị và biểu diễn thông số môi trường trên Website
Chương I.

-

Tổng quan về đề tài

Khái quát chung về đề tài bản đồ chỉ số chất lượng không khí.
Chương II. Giới thiệu tổng quan về mạng IoT

-

Có một cái nhìn sơ bộ về mạnh IoT (Internet Of Thing), các công nghệ truyền
dẫn sử dụng hiện nay.
Chương III. Giới thiệu Lora và Lora WAN

-

Có một cái nhìn đầy đủ về công nghệ LoRa và LoRa WAN. Lớp hoạt động, các
tham số và ưu nhược điểm. Tìm hiểu một số chuẩn thông số cho LoRa WAN đang
được sử dụng hiện nay.
Chương IV. Tổng quan về ngôn ngữ lập trình và cơ sở dữ liệu

-

Khái quát về HTML, CSS và ngôn ngữ lập trình PHP cùng hệ cơ sở dữ liệu
MySQL.
Chương V. Phân tích và khảo sát hệ thống

-

Nhằm mục đích phân tích tình trạng hiện tại và khảo sát được mọi vấn đề của hệ
thống.
-

Chương VI. Thiết kế giao diện Web
Tạo ra một giao diện Web đơn giản, dễ nhìn mà tất cả mọi người có thể truy cập

được một cách dễ dàng nhất. Qua giao diện Webbase có thể thấy tổng quan nhất đầy
đủ nội dung của các chỉ tiêu cũng như nồng độ khí, bụi ở những địa điểm tại những
thời điểm khác nhau.


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. 5
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 6
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ...................................................................................................... 7
MỤC LỤC ................................................................................................................... 8
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 11
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ......................................................................................... 12
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 13
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI..................................................................... 1
1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay .................................................................. 1
1.1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trong phát triển công nghiệp ........................... 1
1.1.2 Ô nhiễm khói bụi tại đô thị........................................................................... 2
1.1.3 Giải quyết ô nhiễm bắt đầu từ thu thập thông tin ......................................... 3
1.1.4 Phương pháp tính toán chỉ số ô nhiễm môi trường ....................................... 4
1.2 Giới thiệu chung về đề tài................................................................................... 6
1.2.1 Mục tiêu đề tài ............................................................................................. 6
1.2.2 Giới thiệu về IoT và cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư ....................... 7
1.2.3 Mô hình tổng quan đề tài ............................................................................. 8
1.3 Thông tin kết quả nghiên cứu của đề tài ........................................................... 11
1.3.1 Mục tiêu đề tài ........................................................................................... 11
1.3.2 Tính mới và sáng tạo.................................................................................. 11
1.3.3 Kết quả nghiên cứu .................................................................................... 11
1.3.4 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng
và khả năng áp dụng của đề tài .......................................................................... 12
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG IoT ...................................... 13
2.1 Khái quát cơ bản về IoT ................................................................................... 13
2.1.1 Định nghĩa ................................................................................................. 13
2.1.2 Khả năng định danh ................................................................................... 14
2.1.3 Tính chất của IoT ....................................................................................... 14
2.2 Những ứng dụng của IoT.................................................................................. 16
2.2.1 Quản lý hạ tầng ......................................................................................... 16
2.2.2 Y tế ............................................................................................................ 16
2.2.3 Xây dựng và tự động hóa trong các công trình xây dựng ........................... 17
2.2.4 Giao thông ................................................................................................. 17


2.3 Những thách thức đối với sự phát triển của IoT ................................................ 17
2.3.1 Ngôn ngữ giao tiếp (giao thức) .................................................................. 17
2.3.2 Hàng rào kết nối (subnetwork) ................................................................... 18
2.3.3 Lưu trữ và phân tích dữ liệu....................................................................... 19
2.3.4 Bảo mật ..................................................................................................... 19
2.3.5 Bài toán kinh tế .......................................................................................... 21
CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ LORA .................................................................... 22
3.1 Kỹ thuật trải phổ truyền thông .......................................................................... 22
3.1.1 Định lý Shannon – Hartley......................................................................... 22
3.1.2 Nguyên lý trải phổ ..................................................................................... 22
3.2 Chirp Spread Spectrum .................................................................................... 23
3.2 Kỹ thuật trải phổ trong công nghệ sóng Lora .................................................... 25
3.2.1 Giới thiệu về Lora ...................................................................................... 25
3.2.2 Các tính năng chính của điều chế Lora ...................................................... 26
3.3 Một số lưu ý trong truyền thông không dây ...................................................... 28
3.3.1 Mạng không dây ........................................................................................ 28
3.3.2 Cơ chế sử dụng đa đường truyền ............................................................... 30
3.3.3 Vấn đề về xung đột đường truyền ............................................................... 32
CHƯƠNG IV: TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU33
4.1 Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình PHP ................................................................ 33
4.2 Giới thiệu về HTML và CSS ............................................................................ 34
4.2.1 HTML căn bản ........................................................................................... 34
4.2.2 Làm quen với CSS ...................................................................................... 35
4.3 Hệ cơ sở dữ liệu ............................................................................................... 35
CHƯƠNG V: KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ....................................... 37
5.1 Phân tích yêu cầu đề tài .................................................................................... 37
5.1.1 Yêu cầu chức năng ..................................................................................... 37
5.1.2 Yêu cầu phi chức năng ............................................................................... 37
5.2 Phân tích và thiết kế hệ thống ........................................................................... 37
5.2.1 Khảo sát hiện trạng và xây dựng hệ thống mới .......................................... 37
5.2.2 Phân tích hệ thống ..................................................................................... 39
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEB ........................................................... 41
6.1 Mô hình MVC .................................................................................................. 41
6.2 Tìm hiểu về Xampp và phần mềm thiết kế web ................................................ 42
6.2.1 Máy chủ Web ............................................................................................. 42
6.2.2 Phần mềm thiết kế web Sublime Text 3...................................................... 43


6.3 Mô phỏng và kiểm thử ..................................................................................... 45
6.3.1 Mô phỏng................................................................................................... 45
6.3.2 Kiểm thử trên thực tế ................................................................................. 46
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 48
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 60


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Các làng nghề tự phát gây ô nhiễm.................................................................. 2
Hình 2. Tình trạng ô nhiễm do rác thải sinh hoạt.......................................................... 3
Hình 3. Bảng chỉ số AQI.............................................................................................. 6
Hình 4. IoT với cách mạng công nghiệp lần thứ 4 ........................................................ 7
Hình 6. Mô hình chung của hệ thống ........................................................................... 9
Hình 7. Sơ đồ hoạt động của hệ thống........................................................................ 10
Hình 8. Internet of Things .......................................................................................... 13
Hình 9. Truyền sóng Lora .......................................................................................... 25
Hình 10. Biểu đồ so sánh độ nhạy của Lora và FSK .................................................. 28
Hình 11. Cấu trúc mạng hình sao ............................................................................... 29
Hình 12. Cấu trúc mạng hình lưới .............................................................................. 30
Hình 13. Ngôn ngữ lập trình PHP .............................................................................. 33
Hình 14. HTML và CSS ............................................................................................ 34
Hình 15. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL................................................................ 36
Hình 16. Sơ đồ hệ thống ............................................................................................ 39
Hình 17. Biểu đồ thực thể liên kết.............................................................................. 40
Hình 18. Mô hình MVC ............................................................................................. 41
Hình 19. Máy chủ web............................................................................................... 43
Hình 20. Sublime Text 3 ............................................................................................ 44
Hình 21. Mô phỏng hệ thống website ........................................................................ 45
Hình 22. Bảng test case.............................................................................................. 46
Hình 23. Giao diện web tĩnh ban đầu ......................................................................... 47


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
IoT

Internet of Things

MySQL

My Structured Query Language

HTML

HyperText Markup Language

CSS

Cascading Style Sheets

PHP

Hypertext Preprocessor

WB

World Bank

AQI

Air quality index

IP

Internet Protocol

RFID

Radio Frequency Identification

NFC

Near Field Communication

QR

Quick Response

ARM

Advanced RISC Machine

HTTP

HyperText Transfer Protocol

SMTP

Simple Mail Transfer Protocol

IBM

International Business Machines

IMAP

Internet Message Access Protocol

FSK

Frequency-shift keying

MVC

Model – View – Controller

WAN

Wide Area Network

MQTT

Message Queuing Telemetry Transport


MỞ ĐẦU
Với tình hình ô nhiễm môi trường không khí như hiện nay. Đề tài: “Hệ thống đo
kiểm số chất lượng không khí sử dụng công nghệ truyền sóng Lora” thì mục
đích chính của đề tài là giúp giúp mọi người có cái nhìn rõ hơn về tình trạng ô nhiễm
môi trường không khí hiện nay, đồng thời nâng cao ý thức trong việc bảo vệ môi
trường. Đề tài cũng đưa ra số liệu chính tại các khu vực thực hiện đo giúp các nghiên
cứu về vấn đề ô nhiễm môi trường có số liệu chuẩn xác từ đó đưa ra các giải pháp tối
ưu.
Bên cạnh đó đề tài cung cấp cho người đọc cái nhìn tổng quan về việc đo kiểm
chất lượng không khí và truyền dẫn bằng sóng Lora. Thêm vào đó, phần nhiệm vụ là
thiết kế và xây dựng hệ thống quản trị từ xa qua giao diện WebBase, tạo ra một giao
diện thuận tiện và đẹp mắt nhất để tất cả mọi người đều có thể truy cập dễ dàng. Cuối
cùng, để chứng minh nền tảng lý thuyết, đề tài đi vào triển khai các phần cần thực hiện
cho một mô hình trong thực tế.
Trong giới hạn của đồ án tốt nghiệp, mô hình triển khai chỉ được thực nghiệm trên
phòng lab. Nếu có điều kiện phát triển, đề tài có xu hướng hoàn thiện và đem vào áp
dụng trong một mô hình thực tiễn.


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1Vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay
1.1.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường trong phát triển công nghiệp
Một vấn đề nóng bỏng, gây bức xúc trong dư luận xã hội cả nước hiện nay là
tình trạng ô nhiễm môi trường sinh thái do các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của
con người gây ra. Vấn đề này ngày càng trầm trọng, đe doạ trực tiếp sự phát triển kinh
tế - xã hội bền vững, sự tồn tại, phát triển của các thế hệ hiện tại và tương lai. Đối
tượng gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà máy trong các
khu công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô thị lớn.
Nhìn chung, hầu hết các khu, cụm, điểm công nghiệp trên cả nước chưa đáp ứng
được những tiêu chuẩn về môi trường theo quy định. Thực trạng đó làm cho môi
trường sinh thái ở một số địa phương bị ô nhiễm nghiêm trọng. Cộng đồng dân cư,
nhất là các cộng đồng dân cư lân cận với các khu công nghiệp, đang phải đối mặt với
thảm hoạ về môi trường. Họ phải sống chung với khói bụi, uống nước từ nguồn ô
nhiễm chất thải công nghiệp... Từ đó, gây bất bình, dẫn đến những phản ứng, đấu tranh
quyết liệt của người dân đối với những hoạt động gây ô nhiễm môi trường, có khi
bùng phát thành các xung đột xã hội gay gắt.
Cùng với sự ra đời ồ ạt các khu, cụm, điểm công nghiệp, các làng nghề thủ công
truyền thống cũng có sự phục hồi và phát triển mạnh mẽ. Việc phát triển các làng nghề
có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội và giải quyết việc làm ở các
địa phương. Tuy nhiên, hậu quả về môi trường do các hoạt động sản xuất làng nghề
đưa lại cũng ngày càng nghiêm trọng. Tình trạng ô nhiễm không khí, chủ yếu là do
nhiên liệu sử dụng trong các làng nghề là than, lượng bụi và khí CO, CO2, SO2 và Nox
thải ra trong quá trình sản xuất khá cao. Theo thống kê của Hiệp hội Làng nghề Việt
Nam, hiện nay cả nước có 2.790 làng nghề, trong đó có 240 làng nghề truyền thống,
đang giải quyết việc làm cho khoảng 11 triệu lao động, bao gồm cả lao động thường
xuyên và lao động không thường xuyên. Các làng nghề được phân bố rộng khắp cả
nước, trong đó các khu vực tập trung phát triển nhất là đồng bằng sông Hồng, Bắc
SVTH: HOÀNG THị NHUNG

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Trung Bộ, Tây Bắc Bộ, đồng bằng sông Cửu Long. Hoạt động gây ô nhiễm môi
trường sinh thái tại các làng nghề không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống,
sinhhoạt và sức khoẻ của những người dân làng nghề mà còn ảnh hưởng đến cả những
người dân sống ở vùng lân cận, gây phản ứng quyết liệt của bộ phận dân cư này, làm
nảy sinh các xung đột xã hội gay gắt.

Hình 1. Các làng nghề tự phát gây ô nhiễm

1.1.2 Ô nhiễm khói bụi tại đô thị
Bên cạnh các khu công nghiệp và các làng nghề gây ô nhiễm môi trường, tại các
đô thị lớn, tình trạng ô nhiễm cũng ở mức báo động. Đó là các ô nhiễm về nước thải,
rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, không khí, tiếng ồn... Những năm gần đây, dân số ở
các đô thị tăng nhanh khiến hệ thống cấp thoát nước không đáp ứng nổi và xuống cấp
nhanh chóng. Nước thải, rác thải sinh hoạt (vô cơ và hữu cơ) ở đô thị hầu hết đều trực
tiếp xả ra môi trường mà không có bất kỳ một biện pháp xử lí môi trường nào nào
ngoài việc vận chuyển đến bãi chôn lấp. Theo thống kê của cơ quan chức năng, mỗi
ngày người dân ở các thành phố lớn thải ra hàng nghìn tấn rác, các cơ sở sản xuất thải
ra hàng trăm nghìn mét khối nước thải độc hại, các phương tiện giao thông thải ra
hàng trăm tấn bụi, khí độc. Trong tổng số khoảng 34 tấn rác thải rắn y tế mỗi ngày,
SVTH: HOÀNG THị NHUNG

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh chiếm đến 1/3, bầu khí quyển của thành
phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có mức benzen và sunfua đioxit đáng báo
động. Theo một kết quả nghiên cứu mới công bố năm 2008 của Ngân hàng Thế giới
(WB), trên 10 tỉnh thành phố Việt Nam, xếp theo thứ hạng về ô nhiễm đất, nước,
không khí, thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội là những địa bàn ô nhiễm đất nặng nhất.
Theo báo cáo của Chương trình môi trường của Liên hợp quốc, thành phố Hà Nội và
thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu châu Á về mức độ ô nhiễm bụi.

Hình 2. Tình trạng ô nhiễm do rác thải sinh hoạt

1.1.3 Giải quyết ô nhiễm bắt đầu từ thu thập thông tin
Ngày 11/12/2016 vừa qua, tại Diễn đàn doanh nghiệp Việt Nam 2016 (Vietnam
Business Forum 2016), nhiều doanh nghiệp đã công bố sẽ rút vốn đầu tư khỏi Việt
Nam vì môi trường sống không còn đàm bảo do ô nhiễm không khí và môi trường
nghiêm trọng.
Tại diễn đàn, ông Kenneth Atkison – Chủ tịch hiệp hội doanh nghiệp Anh quốc
tại Việt Nam cho rằng các chỉ số ô nhiễm môi trường ở Việt Nam tăng cao khiến cho
các doanh nhân không dám đưa gia đình đến Việt Nam sinh sống, ảnh hưởng đến việc
đầu tư trực tiếp của nước ngoài vào Việt Nam. Trong khi đó, ông Dominic Scriven –
trưởng nhóm thị trường vốn của diễn đàn, chủ tịch công ty Dragon Capital cho biết,
nhà đầu tư lớn nhất của Dragon Capital đã thông báo quyết định rút ra khỏi thị trường
SVTH: HOÀNG THị NHUNG

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Việt Nam vì lý do Việt Nam thiếu vắng những chính sách và hành động thuyết phục
trong việc bảo vệ môi trường.
Trong những tháng vừa qua, ngoài sự cố môi trường liên quan đến Formosa tại
Hà Tĩnh và sự kiện cá chết hàng loạt tại rất nhiều các địa phương trên cả nước, các
trang tin tức và mạng xã hội cũng đồng loạt lên tiếng cảnh báo về một hiểm họa môi
trường đang trực tiếp đe dọa cuộc sống của người dân tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh
và các địa phương: ô nhiễm bụi mịn PM2,5, một dạng của ô nhiễm phân tử.
Trong mấy năm gần đây, không khí ở các thành phố lớn, đặc biệt là Hà Nội ngày
càng ô nhiễm. Ứng dụng Airvisual và trang web đánh giá chỉ số chất lượng không
khí aqicn.org thường xuyên chỉ thị mức ô nhiễm PM2,5 là trên 150 ở Hà Nội, đây là
mức ô nhiễm không tốt cho sức khỏe của tất cả mọi người.
Theo kết quả nghiên cứu của Cục Y tế – Bộ GTVT, tỷ lệ người bị mắc đường hô
hấp ở Hà Nội cao hơn TP.HCM. Theo ước tính, số tiền người dân Hà Nội phải chi để
chữa các bệnh liên quan đường hô hấp, thiệt hại do bệnh đường hô hấp gây ra là gấp
đôi so với người dân sống ở TP.HCM.
Theo các chuyên gia về môi trường, có bốn nguyên nhân chính gây ô nhiễm bụi
là: sự gia tăng các phương tiện giao thông, hoạt động xây dựng, đốt rơm rạ và hoạt
động của các nhà máy nhiệt điện. Dù các nhà máy này cách xa Hà Nội song bụi mịn
PM2,5 có khả năng phát tán rất xa. Trong 4 nguyên nhân này thì giao thông đang là
thủ phạm chính. Thêm nữa các tòa nhà, công trường xây dựng mọc ngay trung tâm
thành phố càng làm cho không khí ô nhiễm hơn.
1.1.4 Phương pháp tính toán chỉ số ô nhiễm môi trường
Khái niệm AQI
Chỉ số chất lượng không khí (viết tắt là AQI)là chỉ số được tính toán từ các thông
số quan trắc các chất ô nhiễm trong không khí, nhằm cho biết tình trạng chất lượng
không khí và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người, được biểu diễn qua một
thang điểm.
Cơ sở xây dựng phương pháp tính AQI
Nghiên cứu kinh nghiệm AQI trên thế giới và Việt Nam cho thấy có 3 phương
pháp tính AQI đã được xây dựng và áp dụng:

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

• Phương pháp 1: Sử dụng bảng đối chiếu (Anh, Pháp, Canada)
-

Ưu điểm: Đơn giản, dễ xác định.

-

Nhược điểm: Chỉ phân hạng được các mức AQI mà không thể so sánh hai giá
trị AQI ở cùng một hạng.

• Phương pháp 2: Sử dụng công thức đơn giản (Australia, Thành phố Hồ Chí
Minh)
-

Ưu điểm: công thức tính toán đơn giản, chỉ cần sử dụng Tiêu chuẩn không khí
quốc gia là có thể xác định được giá trị AQI.

-

Nhược điểm: Các khoảng phân hạng giá trị AQI ứng với các ảnh hưởng khác
nhau đến sức khỏe không được phù hợp bằng phương pháp 3.

• Phương pháp 3: Sử dụng công thức phức tạp (Mỹ, Braxin, Hồng Kông, Hàn
Quốc, Thái Lan, Bồ Đào Nha).
-

Ưu điểm: Do bảng các chỉ số trên và chỉ số dưới dùng để tính toán AQI được
xác định dựa vào Tiêu chuẩn môi trường không khí quốc gia và các nghiên cứu
về ảnh hưởng của sức khỏe do ô nhiễm môi trường không khí nên các mức AQI
ứng với từng loại tác động đến sức khỏe phù hợp với thực tế nhất.

-

Nhược điểm: Công thức tính toán khá phức tạp và việc xây dựng các bảng chỉ
số trên và chỉ số dưới khó khăn.

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hình 3. Bảng chỉ số AQI

1.2Giới thiệu chung về đề tài
1.2.1Mục tiêu đề tài
Tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh hiện nay đã có những trạm đo của nhiều
tổ chức khác nhau. Xong số lượng trạm đo còn hạn chế, chưa thể đưa ra một cái nhìn
cụ thể về chất lượng không khí tại từng khu vực trong mỗi thành phố mà chỉ đưa ra
cái nhìn tổng quan về toàn thành phố. Hơn nữa những trạm đo này chưa tiếp cận sâu
rộng tới cộng đồng mà chỉ cung cấp số liệu phục vụ mục đích nghiên cứu.
Do đó đề tài của chúng em được thực hiện với mục đích xây dựng một hệ thống
trạm đo kiểm chất lượng chất lượng không khí có quy mô trong một thành phố. Hệ
thống sẽ thu thập thông tin chất lượng không khí tại nhiều điểm, sau đó truyền thông
số đo được về một trạm gốc, trạm gốc thu thập dữ liệu truyền về từ điểm đo, sau đó sẽ
đưa lên máy chủ thông qua môi trường internet. Tại đây, thông tin sẽ được xử lý và
lưu trữ, phục vụ mục đích nghiên cứu hoặc cung cấp thông tin cho mọi người về chất
SVTH: HOÀNG THị NHUNG

6


ĐỒ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
lượng không khí tại từng
ng khu vực
v vào những thời đểm cụ thể. Từ đó cả
cảnh báo người
dân có những biện pháp bảo
ảo vệ
v sức khỏe và nâng cao ý thức bảo vệ môi tr
trường.

1.2.2 Giới thiệu về IoT
T và cu
cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư

Hình 4.. IoT với
v cách mạng công nghiệp lần thứ 4

Sau những động cơ
ơ hơi
hơ nước, dây chuyền sản xuất, số hóa sảnn xuấ
xuất... cả thế giới
đã bắt đầu bước chuyển mình
ình sang cuộc
cu Cách mạng công nghiệp lầnn 4, có th
thể thay đổi
mô thức sản xuất trên
ên toàn th
thế giới.
Với nội dung cơ bản
ản là
l tạo ra cấu trúc và sự vận hành mớii cho nền ssản xuất dựa
trên 4 lĩnh vực chính:
-

Lĩnh vực kỹ thuật
ật số, bao gồm:
g
trí tuệ nhân tạo, Internet vạn vật
ật (IoT), Lưu trữ

và xử lý dữ liệu lớn.
-

Lĩnh vực vậtt lý, bao gồm:
gồ In 3D, Vật liệu mới, Robot cao cấp,
p, xe ttự lái.

-

Lĩnh vực công nghệệ sinh học.
h

-

Lĩnh vực năng lượng
ợng tái tạo.
t

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Cuộc cách mạng công nghiệp này không chỉ mở ra cơ hội phát triển mới cho các
doanh nghiệp mà còn tạo ra nhu cầu nhân lực lớn cho những ngành nghề mới liên quan.
Có thể nói IoT hiện vẫn là một lĩnh vực bước đầu phát triển tại Việt Nam và trên thế
giới, nó tạo ra cơ hội nhiều hơn cho sinh viên các ngành công nghệ thông tin, điện tử
viễn thông. Để có thể bắt kịp những xu hướng công nghệ của cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ 4 đề tài bọn em đưa ra không chỉ là thu thập, xử lý và phổ biến thông tin
đơn thuần. Mà còn là xây dựng một hệ thống kết nối nhiều thiết bị điện tử và internet.
Đây cũng có thể coi là tiền đề để xây dựng một hệ thống kết nối nhiều thiết bị điện tử
với nhau nhằm phục vụ cho nhiều mục đích khác.
1.2.3 Mô hình tổng quan đề tài
Mô hình “Hệ thống đo kiểm chất lượng không khí sử dụng công nghệ truyền
sóng Lora” do nhóm em xây dựng được chia làm bốn phần chính được liên kết với
nhau lần lượt là:
+ Phần một:Hệ thống cảm biến.
+ Phần hai: Hệ thống truyền dẫn dữ liệu không dây.
+ Phần ba: Lưu trữ và xử lý dữ liệu trên cloud server.
+ Phần bốn:Website và application để phổ biến thông tin.
Ngoài ra đề tài còn có một phần chuyên nghiên cứu về bảo mật thông tin cho
toàn hệ thống. Tất cả những phần trên đều có thể xây dựng và xem xét một cách độc
lập. Xong việc liên kết những đề tài này lại với nhau không chỉ giúp chúng em nâng
cao giá trị đề tài, mà còn tăng khả năng ứng dụng thực tiễn cũng như kiểm chứng
những lý thuyết nêu ra.

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hình 5. Mô hình chung của hệ thống

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Không khí tại
trạm đo

Smartphone/
PC

Server

Sensor

Gateway

Vi xử lý

Node LoRa

Hình 6. Sơ đồ hoạt động của hệ thống

Quá trình hoạt động của hệ thống:
• Các cảm biến tại trạm đo đo nồng độ các khí CO, SO2, PM2.5
• Dữ liệu từ các cảm biến được vi xử lý ATMEGA 328p truyền đến Gateway
thông qua phương thức truyền sóng LoRa
• Gateway là thiết bị chuyển đổi gói dữ liệu từ mạng LoRa sang mạng Internet rồi
đẩy lên Cloud.
• App trên smartphone/PC sẽ lấy dữ liệu trên Cloud rồi xử lý:
-

Tính toán đưa ra giá trị AQI

-

Vẽ biểu đồ chỉ số AQI của từng trạm trong 1 tuần, 1 tháng

-

Vẽ biểu đồ so sánh chỉ số AQI của các trạm.

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
1.3 Thông tin kết quả nghiên cứu của đề tài
1.3.1 Mục tiêu đề tài
• Xây dựng được hệ thống mạch cảm biến nồng độ khí CO, SO2, bụi mịn P2.5
• Xây dựng được hệ thống truyền tải và lưu trữ dữ liệu, phù hợp với mục đích sử
dụng đề tài.
• Xây dựng được hệ thống hiển thị và theo dõi tình trạng ô nhiễm môi trường.
• Xây dựng được mô hình IoT mức cơ bản, làm tiền đề xây dựng hệ thống lớn
hơn phục vụ cho một thành phố thông minh Smart City, vì một hành tinh xanh
Green World.
1.3.2 Tính mới và sáng tạo
Đề tài sử công nghệ điều chế sóng Lora là một công nghệ mới, hiện đang phát
triển và phổ biến dần trên thế giới, sử dụng giao thức truyền tải từ xa hàng đợi bản tin
MQTT, là một giao thức liên kết mạng mới phát triển dành riêng mạng IoT, ngoài ra
đề tài còn sử dụng dịch vụ Cloud Computing do IBM cung cấp với mục đích hỗ trợ
những nhà phát triển mạng IoT.
Đề tài cũng tạo nên những nền tảng ban đầu nhằm xây dựng một mạng IoT thực
sự, sử dụng thiết bị MultiConnect Conduit và MultiConnect mDot là bộ thiết bị truyền
thông sử dụng công nghệ điều chế sóng Lora và hỗ trợ nhiều giao thức khác có thể ứng
dụng cho nhiều dự án IoT khác.
1.3.3 Kết quả nghiên cứu
Hệ thống bản đồ chất lượng không khí và truyền dẫn dữ liệu bằng sóng Lora bao
gồm:
1. Mạch cảm biến chất lượng không khí (nồng độ khí CO, SO2, bụi mịn PM 2.5).
2. Truyền tải dữ liệu cảm biến sử dụng công nghệ điều chế sóng Lora sử dụng
thiết bị MultiConnect.
3. Triển khai dịch vụ Cloud Computing của IBM Bluemix.
4. Hệ thống hiển thị dữ liệu đo kiểm trên website và app.
5. Bảo vệ hệ thống truyền dẫn thông tin và dữ liệu đo kiểm.

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
1.3.4Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài
• Kết quả sau cùng sẽ chuyển giao về 3 đơn vị phối hợp thực hiện bao gồm: Công
ty M2B Communication, Hackanol, và SPARC-LAB.
• Triển khai từ thành phố Hà Nội đến quy mô toàn quốc.
• Cung cấp dữ liệu về môi trường toàn thành phố, để phục vụ cho vấn đề nghiên
cứu và giải quyết vấn đề ô nhiễm.
• Phổ cập tình trạng ô nhiễm môi trường rộng rãi đến cộng đồng, nhằm nâng cao
ý thức bảo vệ môi trường.
KẾT LUẬN CHƯƠNG I:
Khái quát rõ nét nhất về mục tiêu của hệ thống, đưa ra cái nhìn tổng quan nhất về
mọi vấn đề cần thiết để triển khai đề tài. Đề tài cũng tạo nên những nền tảng ban đầu
nhằm xây dựng một mạng IoT thực sự, sử dụng thiết bị MultiConnect Conduit và
MultiConnect mDot là bộ thiết bị truyền thông sử dụng công nghệ điều chế sóng Lora
và hỗ trợ nhiều giao thức khác có thể ứng dụng cho nhiều dự án IoT khác.

SVTH: HOÀNG THị NHUNG

12


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×