Nghiên cứu, xây dựng hệ thống trạm quan trắc môi trường trên nền tảng Android
ISSN: 1859-2171
TNU Journal of Science and Technology
200(07): 125 - 132
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRẠM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG
TRÊN NỀN TẢNG ANDROID
Nguyễn Thị Dung1, Lê Hoàng Hiệp1*,
Dương Thị Quy1, Trần Thị Yến2, Nguyễn Thị Thu Thủy2
1Trường Đại học Công nghệ thông tin & Truyền thông – ĐH Thái Nguyên,
2Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định
TÓM TẮT
Hiện nay khí hậu toàn cầu đã và đang biến đổi mạnh mẽ với tần suất và cường độ ngày càng gia
tăng trên toàn thế giới đã gây ra nhiều thiệt hại nặng nề cho nhiều khu vực trên thế giới, đặc biệt
tại Việt Nam đã xảy ra nhiều hiện tượng thời tiết phức tạp như: mưa, rét kéo dài, bão lốc và áp
thấp nhiệt đới hoạt động bất thường không theo quy luật, mùa mưa ít mưa, hạn hán nghiêm trọng
thiếu nước sinh hoạt và sản xuất trên diện rộng, nguy cơ cháy rừng rất cao,…nên rất cần có các
giải pháp hoặc hệ thống, thiết bị có thể đưa ra các cảnh báo sớm, hiệu quả để hạn chế các thiệt hại
do thiên tai, môi trường gây ra. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nghiên cứu này đề xuất xây dựng
một hệ thống quan trắc với các tính năng cải tiến và hiệu quả hơn nhằm đáp ứng tốt hơn các yêu
cầu dự báo thời tiết hiện nay.
Từ khóa: Hệ thống quan trắc, nền tảng Android, quan trắc, dự báo thời tiết, thời tiết
Ngày nhận bài: 10/4/2019;Ngày hoàn thiện: 04/5/2019;Ngày duyệt đăng: 07/5/2019
RESEARCH AND BUILDING OF THE ENVIRONMENTAL MONITORING
SYSTEM BASED ON ANDROID OPERATING SYSTEM
Nguyen Thi Dung1, Le Hoang Hiep1*,
Duong Thi Quy1, Tran Thi Yen2, Nguyen Thi Thu Thuy2
1University of Information and Communication Technology – TNU,
2Nam Dinh University Of Technology Education
ABSTRACT
Nowadays, global climate has been changing strongly with increasing frequency and intensity all
over the world which has caused heavy damage to many areas of the world, especially in Vietnam
there were many complicated weather phenomena such as rain, prolonged cold weather, hurricanes
and tropical depressions are unusually irregular, the rainy season is less rainy, serious drought
lacks water for daily life and production for wide-ranging, the risk of forest fire is very high ... so it
is necessary to have solutions or systems and equipment that can give early and effective warnings
to limit the damage caused by natural disasters and the environment. Stemming from that fact, this
study proposes to build a monitoring system with improved and more efficient features to better
meet the current weather forecast requirements.
Keywords: Monitoring System, Android Platform, Monitoring, Weather Forecast, Weather
Received: 10/4/2019; Revised: 04/5/2019;Approved: 07 /5/2019
* Corresponding author: Tel: 0984 666500; Email: lhhiep@ictu.edu.vn
125
Nguyễn Thị Dung và Đtg
1. Giới thiệu
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
- Thiết bị với kích thước nhꢀ gọn, dễ dàng
cho việc di chuyển và đo đạc số liệu tại các
điểm hiện trường khác nhau.
Các quy luật khí hậu bị phá vỡ khiến ngành
khí tượng thủy văn ngày càng gặp nhiều khó
khăn trong việc dự báo, cảnh báo. Với sự phát
triển của xã hội ngày nay, việc dự báo thời
tiết đón đầu những vận động của thiên nhiên
phục vụ cho đời sống cộng đồng khiến công
tác khí tượng thủy văn ngày càng đóng vai trò
quan trọng trong việc bảo vệ con người và tài
sản. Trong khi đó Việt Nam là một quốc gia
mà ngành nông nghiệp đóng vai trò chủ đạo
thì nhu cầu về thông tin thời tiết, về sự thay
đổi mùa, càng cần thiết hơn bao giờ hết. Để
hạn chế những tác động này, các quốc gia trên
thế giới và Việt Nam đã không ngừng đầu tư
khoa học công nghệ, nghiên cứu các lĩnh vực
khí tượng thủy văn, thời tiết. Sự phát triển của
khoa học kỹ thuật trong nghiên cứu, ứng dụng
và giám sát, theo dõi những biến động của
thời tiết khí hậu, giới nghiên cứu khoa học khí
tượng trên thế giới đã tạo ra những sản phẩm
thiết yếu cho đời sống dân sinh góp phần
giảm nhẹ những thiệt hại do thiên tai gây ra
nhằm đảm bảo sự an toàn về tính mạng, tài
sản cho toàn xã hội.
- Cung cấp và lưu trữ chuꢁi số liệu liên tục
thông qua mạng không dây với các thông số:
Nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng mưa,... Kết quả
này sẽ được lưu trữ trên thiết bị điện thoại di
động với lịch sử và thời gian cụ thể, phục vụ
cho công tác thống kê.
- Quá trình đo đạc được thực hiện hoàn toàn
tự động thông qua việc điều khiển bởi phần
mềm trên điện thoại di động hoặc hệ thống
phím bấm trên thân của thiết bị.
- Giao diện chương trình được thiết kế trên
điện thoại di động đảm bảo sự thân thiện khi
sử dụng, tương thích với các thiết bị điện
thoại sử dụng hệ điều hành Android.
- Thiết bị được điều khiển từ xa thông qua
môi trường không dây bởi điện thoại di động
sẽ tạo sự thuận tiện trong quá trình vận hành
sử dụng.
- Thiết kế và xây dựng chương trình xử lý về
điện thoại di động và gửi thống kê số liệu về
Internet từ các đầu đo cảm biến để có thể theo
dõi liên tục các chỉ số từ môi trường, thời tiết.
Trên thực tế tại Việt Nam hiện nay đã áp
dụng hệ thống quan trắc môi trường quốc gia
và hệ thống quan trắc môi trường địa phương
sử dụng các hệ thống, thiết bị của các hãng
(điển hình như: Trạm thời tiết WeaPro; Trạm
quan trắc, giám sát thời tiết iMetos 3.3; Hệ
thống quan trắc khí thải công nghiệp ECA-
GPIs6.6DA;…). Tuy nhiên, theo tình hình
thực tế hiện nay, những trạm quan trắc môi
trường, thời tiết thường có chung những đặc
điểm như sau: thiết bị khá cồng kềnh nên phải
đặt tại một nhà trạm cố định, không thể di
chuyển đến vị trí khác để sử dụng; Việc sửa
chữa trạm khi có sự cố cũng gặp nhiều khó
khăn; chi phí để xây dựng trạm cần có nguồn
kinh phí lớn; Việc đo đạc những thông số
môi trường, thời tiết tại những nơi có dấu
hiệu ô nhiễm phải thực hiện thủ công,…
Hình 1. Ví dụ về mạng lưới ra đa cảnh báo dông sét
2. Xây dựng nội dung, mục tiêu và kết quả
nghiên cứu
Trong nghiên cứu này sẽ định hướng vào việc
sử dụng công nghệ điện tử truyền thông kết
hợp với lĩnh vực công nghệ thông tin vào việc
xây dựng sản phẩm “Trạm quan trắc thời tiết”
với các tính năng như sau:
2.1 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ hiện có
để xây dựng một hệ thống quan trắc dự báo
thời tiết với hai thành phần cơ bản [1]:
126
Nguyễn Thị Dung và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
- Thiết kế sản phẩm phần cứng: Trình bày chi
tiết việc thiết kế phần cứng, bao gồm sơ đồ khối
các khối, mạch layout và triển khai thực tế.
- Cung cấp và lưu trữ chuꢁi số liệu liên tục
thông qua mạng không dây với các thông số:
Nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng mưa,... Kết quả
này sẽ được lưu trữ trên thiết bị điện thoại di
động với lịch sử và thời gian cụ thể, phục vụ
cho công tác thống kê.
- Thiết kế phần mềm: Trình bày về các giải
thuật được sử dụng gồm giải thuật toàn bộ hệ
thống, giải thuật lưu trữ tập lệnh. Xây dựng
phần mềm xử lý dữ liệu. Xử lý dữ liệu, phân
tích và điều khiển hệ thống.
- Quá trình đo đạc được thực hiện hoàn toàn
tự động thông qua việc điều khiển bởi phần
mềm trên điện thoại di động hoặc hệ thống
phím bấm được tích hợp trên thiết bị.
2.2 Mục tiêu nghiên cứu
Đẩy mạnh việc áp dụng khoa học công nghệ
cao vào quá trình thiết kế xây dựng thiết bị
theo dõi các thông số thời tiết và môi trường
trong việc đánh giá điều kiện thời thiết hiện
tại và dự báo thời tiết tương lai. Thiết bị đảm
bảo tính linh hoạt, thuận tiện trong quá trình
sử dụng như:
- Giao diện chương trình được thiết kế trên
điện thoại di động đảm bảo sự thân thiện khi
sử dụng, tương thích với các thiết bị điện
thoại sử dụng hệ điều hành Android.
- Thiết bị được điều khiển từ xa thông qua
môi trường không dây hoặc qua mạng
Internet bởi điện thoại di động sẽ tạo sự thuận
tiện trong quá trình vận hành sử dụng.
- Thiết kế, chế tạo hệ thống bao gồm các cảm
biến có thể đo đạc được những chỉ số quan
trọng như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển,
tốc độ gió, lưu lượng mưa,...
- Thiết kế và xây dựng chương trình xử lý về
điện thoại di động và gửi thông tin thống kê
số liệu về Internet từ các đầu đo cảm biến để
có thể theo dõi liên tục các chỉ số từ môi
trường, thời tiết.
- Thiết kế khối cảnh báo, cảnh báo kịp thời
cho người sử dụng khi các chỉ số môi trường,
thời tiết thay đổi.
- Thiết kế và xây dựng chương trình xử lý và
gửi thông tin thống kê số liệu qua Internet từ
các đầu đo cảm biến tới điện thoại di động để có
thể theo dõi liên tục các chỉ số từ môi trường và
thời tiết, đưa ra giải pháp xử lý kịp thời.
3. Thiết kế, xây dựng phần cứng và phần
mềm hệ thống
3.1 Giới thiệu
Hệ thống trạm quan trắc thời tiết có nhiệm vụ
thu nhận thông số nhiệt độ, độ ẩm, mưa thông
qua các cảm biến rồi lưu trữ trên hệ thống
mạng internet và gửi về điện thoại [2].
- Thiết kế, thi công hoàn chỉnh phần cứng hệ
thống hoạt động an toàn, ổn định với chi phí
thấp nhất có thể.
Hệ thống có thiết kế gồm 5 khối với các chức
năng chính như sau:
2.3 Đối tượng nghiên cứu
- Sản phẩm được nghiên cứu và chế tạo để
phục vụ cho quá trình theo dõi thông số thời
tiết và môi trường trong việc đánh giá điều
kiện thời thiết hiện tại và dự báo thời tiết
tương lai.
+
Khối nguồn: Cung cấp dòng điện
nuôi vi điều khiển và các cảm biến cũng như
toàn bộ các linh kiện trên mạch cứng.
- Các thiết bị, linh kiện điện tử phục vụ cho
việc thiết kế chế tạo sản phẩm,…
2.4 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu, thiết kế và thử nghiệm thực tế tại
một số địa bàn thuộc tỉnh Thái Nguyên.
2.5 Kết quả đạt được
Sản phẩm của nghiên cứu này là mô hình
thiết bị quan trắc thông số thời tiết và môi
trường. Hệ thống bao gồm các tính năng sau:
- Thiết bị với kích thước nhꢀ gọn, dễ dàng
cho việc di chuyển và đo đạc số liệu tại các
điểm hiện trường khác nhau.
Hình 2. Sơ đồ khối của hệ thống
127
http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn
Nguyễn Thị Dung và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
+Khối vi điều khiển: Có nhiệm vụ thu nhận
các thông tin gửi về từ các cảm biến và gửi
các thông tin này lên cơ sở dữ liệu trên mạng
Internet.
3.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11
DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm thông
dụng với chi phí rẻ và lấy dữ liệu dễ dàng, sử
dụng giao tiếp số theo chuẩn một dây. Cảm
biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp
dữ liệu nhận về được chính xác mà không cần
phải qua bất kỳ tính toán nào.
+Khối cảm biến: Chuyển các thông số thông tin
môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa từ
giá trị tương tự (Analog) về giá trị số (Digital) để
thiết bị vi điều khiển có thể hiểu được.
+Khối Internet: là cơ sở dữ liệu MySQL nằm
trên mạng Internet. Các thông số gửi lên từ vi
điều khiển được lưu trữ tại đây và có thể truy
cập, kết nối bằng điện thoại có kết nối
Internet.
+Khối Smartphone: là ứng dụng trên điện
thoại di động giúp lấy dữ liệu từ cơ sở dữ liệu
trên Internet và hiển thị cho người theo dõi
đọc được các thông tin.
Hình 4. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11
Thông số kỹ thuật của DHT11:
+ Nguồn: 3 -> 5 VDC.
+ Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
+ Đo tốt ở độ ẩm 2080% RH với sai số 5%.
+ Đo tốt ở nhiệt độ 0 to 50°C sai số ±2°C.
+ Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây 1 lần)
+ Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm.
+ Có 4 chân, khoảng cách mꢁi chân là 0.1''.
3.2.3 Cảm biến mưa
Hình 3. Sơ đồ chân Node MCU DEVKIT
3.2 Lựa chọn linh kiện
Cảm biến mưa là một loại cảm biến đơn giản,
sử dụng để phát hiện mực nước, trời mưa hay
các môi trường có nước.
3.2.1 Board phát triển Node MCU DEVKIT
Node MCU DEVKIT là tên gọi của Main
Board tích hợp dựa trên nền chip ESP-12E
với thiết kế dễ sử dụng, có thể kết nối WiFi
với một vài thao tác. Board còn tích hợp IC
CP2102 dễ dàng giao tiếp với máy tính thông
qua Micro-USB.
Node MCU DEVKIT có cấu tạo gồm 30 chân,
trong đó có các chân cung cấp nguồn nuôi cho
toàn bộ Board (Vin, GND, 3V3); có 13 chân dữ
liệu vào ra GPIO (00, 01, 02, 03, 04, 05, 09, 10,
12, 13, 14, 15, 16); có 1 chân Analog ADC0;
các chân EN, RST sử dụng trong quá trình reset
và nạp chương trình cho Board.
Hình 5. Cảm biến mưa
128
Nguyễn Thị Dung và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến gồm hai phần:
+ Dòng điện một chiều từ nguồn pin đi vào IC
ổn áp 7805.
+ Tấm Raindrops được gắn ngoài trời.
+ Bộ phận điều khiển cần được che chắn.
+ IC 7805 - IC ổn áp là mạch tích hợp sẵn
trong gói TO-220 với một điện áp đầu ra cố
định là 5V, yêu cầu điện áp đầu vào tối thiếu
là 7V: sụt áp 12V xuống 5V xuất ra OUT.
Tấm Raindrops thực chất là hai đường mạch
đan vào song với nhau nhưng không nối vào
nhau. Khi trời khô ráo, hai đường mạch riêng
biệt không dẫn điện. Khi trời mưa, nước mưa
rơi vào tạo ra môi trường dẫn điện giữa hai
đường mạch, tùy thuộc vào độ bao phủ của
nước mưa trên tấm Raindrops mà độ dẫn điện
sẽ khác nhau.
+ Tụ C2 C3 phóng nạp san phẳng mức điện áp.
+ Tụ C4 C5 có tác dụng chống nhiễu cho
khối nguồn.
- Khối cảm biến:
3.3 Thiết kế kết nối phần cứng
3.3.1 Sơ đồ nguyên lý
Sử dụng phần mềm Proteus để thiết kế sơ đồ
nguyên lý phần cứng và sử dụng phần mềm
Arduino IDE để lập trình cho phần cứng.
Hình 8. Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến
Nguyên lý hoạt động:
+ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 và cảm
biến mưa sử dụng nguồn 5V được lấy ra từ
khối nguồn.
+ Dữ liệu gửi về từ cảm biến DHT11 là một
byte dữ liệu, điện áp các bit dữ liệu được hꢁ
trợ từ nguồn nuôi, điện trở R1 có chức năng
giảm dòng trực tiếp từ nguồn nuôi tránh làm
hꢀng vi điều khiển và cảm biến.
Hình 6. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
Nguyên lý hoạt động:
+ Các cảm biến nhiệt độ độ ẩm và cảm biến
mưa đo đạc thông số môi trường rồi gửi về vi
điều khiển.
+ Cảm biến mưa hoạt động dựa trên việc so
sánh điện áp đặt trước với giá tri điện áp đo
được từ tấm Raindrop. Khi trời khô các
đường mạch trên tấm Raidrop không thông,
giá trị điện áp ở mức 5V lớn hơn giá trị đặt
trước và ngược lại khi trời mưa nước dẫn điện
khiến các đường mạch thông nhau và thông
về mass, điện áp giảm xuống thấp hơn.
+ Vi điều khiển thực hiện kết nối với mạng
Internet thông qua sóng WiFi và gửi các thông
số nhận được từ cảm biến lên cơ sở dữ liệu.
3.3.2 Sơ đồ các khối trong mạch
- Khối nguồn:
+ Điện trở R2 có nhiệm vụ giảm dòng điện
trên tấm Raindrop, tụ C1 có khả năng lọc
nhiễu tín hiệu, biến trở RV1 dùng để điều
chỉnh điện áp đặt trước, IC so sánh LM324 có
nhiệm vụ so sánh hai điện áp đầu vào và xuất
ra tín hiệu ở mức cao hay thấp.
Hình 7. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
129
http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn
Nguyễn Thị Dung và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
const char* ssid = "Tên WiFi";
3.4 Xây dựng thuật toán và lập trình kết nối
const char* password = "Mật khẩu WiFi";
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(10);
phần cứng [3]
3.4.1 Lưu đồ thuật toán hệ thống như sau
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}
- Lập trình kết nối với khối cảm biến:
Cảm biến mưa hꢁ trợ đọc giá trị trực tiếp từ
chân digital của vi điều khiển. Cảm biến nhiệt
độ, độ ẩm DHT11 truyền dữ liệu theo chuẩn 1
dây được hꢁ trợ bởi thư viện <DHT.h>. Để đọc
giá trị từ cảm biến ta sử dụng các lệnh sau đây:
Hình 9. Lưu đồ thuật toán của hệ thống
Phân tích: sau khi khởi động thiết bị, vi điều
khiển bắt đầu kiểm tra thông tin về Wifi và
mật khẩu của Wifi đã được lưu trước đó, nếu
đúng sẽ thực hiện kết nối với mạng Wifi còn
sai sẽ kết thúc chương trình. Sau khi kết nối
được vào Wifi, vi điều khiển thực hiện việc
đọc các giá trị gửi về từ cảm biến như nhiệt
độ, độ ẩm, cảm biến mưa. Khi đọc được các
giá trị đó thì vi điều khiển sẽ thực hiện gửi
các giá trị lên server thông qua các địa chỉ
được lưu trữ trước đó. Các giá trị sẽ được gửi
cập nhật liên tục trên server, nhưng tùy theo
thời gian cài đặt trước là một tiếng đồng hồ
thì mới lưu trữ lại một lần. Các giá trị tức thời
và các giá trị lưu trữ được xem trực tiếp trên
điện thoại di động.
DHT dht2(D4, DHT11);
const int pinDmua = D3;
int mua;
float temp;
float humi;
void setup() {
pinMode(pinDmua, INPUT);
}
void loop() {
temp = dht2.readTemperature();
humi = dht2.readHumidity();
mua = digitalRead(pinDmua);
delay(500); }
- Lập trình gửi giá trị lên server:
3.4.2 Lập trình phần cứng
Sau khi đã thực hiện các nhiệm vụ kết nối với
WiFi và đọc các giá trị cảm biến, vi điều
khiển sẽ gửi các giá trị lên server thông qua
các lệnh sau:
- Lập trình kết nối WiFi cho vi điều khiển:
Thư viện <ESP8266WiFi.h> cho phép
NodeMCU DEVKIT thực hiện các hàm kết
nối với WiFi ở nhiều chế độ khác nhau. Thực
hiện việc kết nối với WiFi với dòng lệnh sau:
Kết hợp các phần trên sẽ thu được chương
trình hoàn chỉnh nạp vào phần cứng với
nhiệm vụ đọc các thông số và gửi lên server.
130
Nguyễn Thị Dung và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
client.print(String("GET ")
HTTP/1.1\r\n" +
+
url
+
"
<?php
$username = "TÊN USER";
"Host: " + host + "\r\n" +
"Connection: close\r\n\r\n");
unsigned long timeout = millis();
while (client.available() == 0) {
if (millis() - timeout > 5000) {
$password = "MẬT KHẨU";
$server = "TÊN SERVER";
$dbname = "TÊN DATABASE";
$connect
=
new
mysqli($server,$username,$password,$dbna
Serial.println(">>> Client Timeout !");
me);
client.stop();
return;
if($connect -> connect_error){
die("Không thể kết nối:" . $conn ->
}
connect_error);
}
exit();
}
?>
3.5 Xây dựng phần mềm [4], [5]
3.5.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu
Xây dựng ứng dụng tramquantrac.apk với
các khối Block như sau:
Cơ sở dữ liệu (Database) là một hệ thống lưu
trữ thông tin có cấu trúc giúp người dùng có
thể khai thác thông tin một cách có hiệu quả.
Để truy cập và sử dụng cơ sở dữ liệu cần sử
dụng ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc
(Structured Query Language – SQL). Cơ sở dữ
liệu thường được lưu trữ trên máy tính hoặc
trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu dưới dạng
các tập tin. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ
biến là MySQL, Oracle, SQL Server, DB2.
Việc sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu
MySQL (được sử dụng trong nghiên cứu này)
có nhiều ưu điểm so với các hệ quản trị cơ sở
dữ liệu khác như:
+ Tốc độ truy vấn và tính bảo mật cao.
Hình 10. Khối Block của ứng dụng
tramquantrac.apk
+ Miễn phí, ổn định và dễ sử dụng.
+ Hoạt động được trên nhiều hệ điều hành với
hệ thống lớn các hàm tiện ích.
4. Kết quả thiết kế, lập trình và cài đặt
4.1 Sản phẩm phần cứng
Sử dụng phần mềm phpMyAdmin để thực hiện
các thao tác đối với cơ sở dữ liệu MySQL.
- Sản phẩm phần cứng thực tế sau khi thiết kế
như sau:
Sau khi tạo xong cơ sở dữ liệu lưu trữ, để sử
dụng được ta cần tạo file kết nối để có thể lưu
trữ hay truy xuất dữ liệu trong cơ sở dữ liệu.
Tạo file connect.php với nội dung dưới đây.
3.5.2 Xây dựng ứng dụng trên Smart Phone
MIT App Inventor dành cho Android là một
ứng dụng web mã nguồn mở ban đầu được
cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì
bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).
Nền tảng cho phép nhà lập trình tạo ra các
ứng dụng phần mềm cho hệ điều hành
Android. Bằng cách sử dụng giao diện đồ
họa, nền tảng cho phép người dùng kéo và thả
các khối mã (blocks) để tạo ra các ứng dụng
có thể chạy trên thiết bị Android.
Hình 11. Thiết bị sản phẩm phần cứng
4.2 Phần mềm ứng dụng
Với việc kết nối các module đo nhiệt độ, độ
ẩm, cảm biến mưa với board Node MCU
DEV KIT cũng như xây dựng cơ sở dữ liệu
lưu trữ trên Server và tạo ra phần mềm ứng
131
http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn
Nguyễn Thị Dung và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN
200(07): 125 - 132
dụng theo dõi trên điện thoại, hệ thống đã
được xây dựng thành công với khả năng theo
dõi các thông số nhiệt độ, độ ẩm thông qua
mạng truyền thông không dây.
- Sản phẩm bao gồm những thiết bị nhꢀ gọn, dễ
dàng sử dụng, bảo trì hay thay thế khi cần thiết.
- Hệ thống đã đáp ứng được các yêu cầu đề ra
và cải tiến được các chức năng, đặc điểm còn
chưa tốt của một số sản phẩm đã có.
- Hệ thống có thể triển khai ở các nơi khác
nhau từ các hộ gia đình đến các tòa nhà hay
các khu vực sản xuất công nông nghiệp... Và
đặc biệt người dùng có thể dễ dàng sử dụng
sản phẩm, giúp người dùng kịp thời biết được
các thông số môi trường
- Hệ thống có khả năng hoạt động độc lập không
cần sự điều khiển và tiêu tốn ít năng lượng.
- Hệ thống thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp
đặt, sửa chữa và thay thế
Trong tương lai khi ứng dụng sản phẩm vào
thực tế ở diện rộng, đây sẽ là một thiết bị hữu
ích góp phần theo dõi trực tiếp các thông số
môi trường để có các đánh giá và biện pháp
phù hợp.
Hình 12. Giao diện phần mềm sau khi lập trình,
thiết kế
Các thông số được cập nhật liên tục trên phần
mềm điện thoại giúp người dùng theo dõi một
cách trực tiếp nhất. Ngoài ra với khả năng lưu
trữ thông tin mꢁi giờ đồng hồ sẽ giúp đánh
giá được các thông số để có thể phân tích và
đưa ra các kết quả nghiên cứu khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Jayasinghe, Gamini, Fahmy, Farazy,
Gajaweera, Nuwan, and Dias, Dileeka, “A GSM
Alarm Device for Disaster Early Warning,”, pp.
383- 387, May 2007. [1st IEEE international
Conference on Industrial and Information
Systems], 2007.
[2]. Marius Cioca, Lucian-Ionel Cioca, and Sabin-
Corneliu Buraga, “SMS Disaster Alert System
Programming”, pp. 260-264, [Second IEE
International Conference on Digital Ecosystems
and Technologies], 2008.
- Các bước vận hành hệ thống:
Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống:
- Hệ thống sử dụng nguồn 5V được lấy từ
Adapter chuyển đổi từ 220VAC sang 5VDC.
- Nguồn 5VDC được cung cấp cho tất cả các
linh kiện trong sản phẩm phần cứng.
[3]. Tobias Schernerand Lothar Fritsch, “Notifying
Civilians in Time Disaster Warning Systems Based
on a Multilaterally Secure, Economic, and Mobile
Infrastructure”, [11th Americas Conference on
Information Systems, Omaha, NE, USA], 2005.
[4]. L. M. Rodríguez Peralta, L. M. P. L. Brito, J.
P. B. F. Santos, “Environmental Monitoring
Platform based on a Heterogeneous Wireless
Bước 2: Cài đặt ứng dụng:
- Thực hiện việc cài đặt ứng dụng
tramquantrac.apk trên điện thoại Smartphone
giúp theo dõi các giá trị tức thời cũng như giá
trị được lưu trữ khi Smartphone có kết nối với
Internet.
Sensor
Network”,
Cyber
Journals:
Multidisciplinary Journals in Science and
Technology, Journal of Selected Areas in
Telecommunications (JSAT), October Edition, pp.
26- 38, ISSN: 1925-2676, 2011.
[5]. T. Wooley, “A Comparative Study of the
Android and iphone Operating Systems”,
University of Central Florida, 2010.
5. Kết luận
Qua thử nghiệm trên thực tế sản phẩm đã đạt
được các tiêu chí:
- Hệ thống chạy ổn định trong suốt quá trình
kiểm nghiệm.
132
8 trang
09/01/2024
520
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu, xây dựng hệ thống trạm quan trắc môi trường trên nền tảng Android", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_xay_dung_he_thong_tram_quan_trac_moi_truong_tren.pdf
