Trường Đại học Kinh tế Quốc dân
Viện Công nghệ thông tin và Kinh tế số
_____  _____

BÀI TẬP LỚN
Môn Mạng kết nối vạn vật
Đề tài: Ứng dụng Internet of Things: Xây dựng/Giải pháp/Triển
khai hệ thống đếm số người ra vào để cảnh báo khu vực tụ tập đông
người cho thư viện tại trường Đại học Kinh tế Quốc dân.

Giáo viên hướng dẫn
Họ và tên
Mã sinh viên
Lớp HP

:
:
:
:

ThS. Nguyễn Thanh Hương
Vũ Thị Thắm
11194652
Mạng kết nối vạn vật (221)_01


Mục lục
1.

2.

3.

Tổng quan về ứng dụng IoT tại Đại học Kinh tế Quốc dân.................................................................5

1.1.

Đặt vấn đề....................................................................................................................................5

1.2.

Tổng quan về đề tài......................................................................................................................6

1.3.

Giải pháp công nghệ....................................................................................................................7

1.4.

Giái pháp thiết kế.........................................................................................................................7

Nội dung đề tài....................................................................................................................................7
2.1.

Sơ đồ hệ thống.............................................................................................................................7

2.2.

Sơ đồ chức năng..........................................................................................................................8

2.3.


Ưu điểm, hạn chế của hệ thống....................................................................................................9

2.3.1.

Ưu điểm:..............................................................................................................................9

2.3.2.

Hạn chế................................................................................................................................9

2.4.

Nguyên tắc hoạt động..................................................................................................................9

2.5.

Danh mục thiết bị cần thiết........................................................................................................10

Mơ phỏng hệ thống............................................................................................................................10
3.1.

Lắp đặt hệ thống........................................................................................................................10

3.2.

Lập trình....................................................................................................................................12

2



Danh mục hình ảnh
Figure 1. Sơ đồ tổng quát hệ thống đếm số người ra vào và cảnh báo tụ tập đông người.........................8
Figure 2. Sơ đồ chức năng của hệ thống......................................................................................................9
Figure 3. Tồn bộ hệ thống được mơ phỏng bằng tinkercad.....................................................................11
Figure 4. Thư viện LiquidCrystal................................................................................................................12

3


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, việc ứng dụng cho các hệ thống IoT ngày càng trở nên phổ biến: từ
những ứng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định thời, đếm sản
phẩm trong một dây chuyền sản xuất, điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, thiết kế
một biển quảng cáo dùng Led ma trận, một đồng hồ thời gian thực … đến các ứng dụng
phức tạp như hệ thống điều khiển robot, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm
soát các máy năng lượng hạt nhân. Các hệ thống tự động trước đây sử dụng nhiều công
nghệ khác nhau như các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thuỷ lực,
role cơ điện, mạch điện tử số, các thiết bị máy móc tự động bằng các cam chốt cơ khí…
các thiết bị, hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ tự động thấp so với các hệ thống
tự động hiện đại được xây dựng trên nền tảng các hệ thống IoT.
Với mong muốn giới thiệu ứng dụng cơ bản của hệ thống IoT trong đời sống hiện đại,
em đưa ra mơ hình thiết kế hệ thống đếm số lượng người ra vào trong một khu vực và
cảnh báo khu vực tập trung đông người dùng trong thư viện.
Tuy Mạng kết nối vạn vật là một môn học khá mới với cô và sinh viên chúng em và
em chưa có nhiều kinh nghiệm cũng như kiến thức chuyên sâu về môn học nhưng em rất
mong muốn mang đến một mơ hình đơn giản, ổn định và các tính ứng dụng cao. Dù cịn
nhiều thiếu sót nhưng em rất mong muốn được nhận được lời đóng góp từ cơ để hoàn
thiện sản phẩm hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn cô!


4


1. Tổng quan về ứng dụng IoT tại Đại học Kinh tế Quốc dân
1.1. Đặt vấn đề

Cùng với sự phát triển của xã hội, ngày nay nhu cầu của con người ngày càng tăng
cao từ đó ké theo sự phát triển của các lĩnh vực nhằm phục vụ nhu cầu con người như
điện tử, công nghệ thông tin, y tế … Sự phát triển mạnh của các lĩnh vực này đã góp phần
to lớn giải quyết các nhu cầu sống của con người và biến những điều tưởng chừng không
thể ở thế kỷ trước như điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà tở thành hiện thực.
Khơng nằm ngồi xu thế đó, hiện nay để hội nhấp quốc tế thì cá trường học cũng
đang đấy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin cà việc quản lý cơ sở vật chất cũng
như quản lý nhằm nâng cao chất lượng cũng như tiết kiệm chi phí vận hành. Ngồi ra,
mạng lưới internet đã phát triển mạnh và có độ phủ sóng rộng lớn, cùng với đó thì các
mạng điện thoại cũng đã phát triển các công nghệ mới nhằm phục vụ cho xu thế IoT cho
nên việc phát triển các hệ thống tự điều khiển và cảnh báo nguy cơ cho các phịng học
đang được chú trọng.
Mang trong mình sứ mệnh là trường đi tiên phong trong phong trào đổi mới, phát
triển, thu hút và đào tạo nhân tài, trong “Chiến lược phát triển trường Đại học Kinh tế
Quốc dân gia đoạn 2021-2030” đã nhấn mạnh bên cạch các chiến lược nhằm nâng cao
chất lượng nguồn nhân lực và nâng lực tài chính, trường cũng đặc biệt quan tâm đến vấn
đề tăng cường cơ sở vật chất hướng tới mơ hình trường học thơng minh để tồn bộ giảng
viên và sinh viên cũng như nhân viên nhà trường có một mơi trường học tập và làm việc
tốt nhất cả nước.
Trên thực tế, Trường đã đưa vào sử dụng một số hệ thống thơng minh được một
vài năm và đang dần hồn thiện hệ thống đó để nâng cao chất lượng và dễ dàng quản lý.
Dạo một vòng quanh trường chúng ta có thể liệt kê đến một số hệ thống IoT như:
 Hệ thống quản lý bãi gửi xe thông minh: hệ thống bao gồm một thẻ từ để

lưu trự các dữ liệu về biển số xe, hình ảnh phương tiện, ngày giừo đi
vào….; một đàu đọc thẻ để truyền những đữ liệu ghi lại được khi phương
tiện vào vị trí kiểm tra đồng thời kiểm tra lại những dữ liệu bên trong thẻ
khi phương tiện ra khỏi bãi dỗ; một camara chun dụng có tác dụng cung
cấp dữ liệu chính ác về biển số cũng như hình ảnh phương tiện avf cuối
cùng là một máy tính để lưu trữ dữ liệu và cài đặt phần mềm quản lý.
 Hệ thống đo thân nhiệt thông minh đã cũng đã được lắp đặt kịp thời trong
giai đoạn dịch Covid 19. Hệ thống bao gồm 1 camara cảm biến nhiệt độ và
một màn hình quan sát.
 Hệ thống mà hình tương tác thơng minh với công nghệ mới nhất được lắp
đạt tại quán café Synary Smart Hub trong tào nhà A2. Mà hình tương tác
5


thông minh được đầu tư làm mặt bàn nhằm thay thế máy tính để bàn,
laptop, điện thoại nhờ đó các sinh viên và giảng viên có thể thoải mái truy
cập thế giới mạng trong khi thưởng thức café
 Hệ thống sấy khô tay tự động trong tất cả các nhà vệ sinh trong khuôn viên
trường: mặc dù đây là một thiết bị nhỏ với một cảm biến và cánh quạt tạo
gió nhưng cũng cho thấy sự quan tâm của trường đến từ ngóc ngách tạo sự
thuận lợi và gia tăng trải nghiệm sử dụng.
 Hệ thống chng báo phịng cháy chữa cháy tự động cũng được triển khai
tại các toà nhà
 ….
Có thể nói, Trường Đại học Kinh tế Quốc dân đã có những bước đầu cải thiện cơ sở
hạ tầng với rất nhiều hệ thống IoT đã được áp dụng. Tuy nhiên có thể thấy vẫn có rất
nhiều tiềm năng để phát triển hơn nữa ví dụ như hệ thống đèn chiếu sáng, quạt mát (tại
các toà nhà B, C, D) tại các phòng học vẫn đang được tiến hành thủ công. Hay sinh viên
vẫn chưa chủ động trong việc mượn phòng đọc tại thư viện mà sinh viên thường phải tự
lên thư viện để tìm kiếm phịng trống vì thế đã rất nhiều nhím sinh viên đã phải ra về do

khơng mượn được phịng đặc biệt trong giai đoạn ơn thi cac phịng thường kín rất nhanh.
Việc này sinh viên hồn tồn có thể chủ động đến thư viện hoặc chọn đĩa điểm khác nếu
như có hệ thống theo dõi và đặt phịng từ xa. Ngồi ra, cịn rất nhiều lĩnh vực khác mà
chúng ta khai thác và bién nó trở thành một hệ thống thơng minh. Nhận thấy tiềm năng
này em đã quyết định thực hiện đề tài: “Ứng dụng Internet of Things: Xây dựng/Giải
pháp/Triển khai hệ thống đếm số người ra vào để cảnh báo khu vực tụ tập đông
người cho thư viện tại trường Đại học Kinh tế Quốc dân.”
1.2. Tổng quan về đề tài
Ý tưởng của đề tài được lấy cảm hứng từ những trải nghiệm của bản thân em và khảo
sát trên những bạn bè trong lớp. Như chúng ta đã biết, thư viện là một môi trường học tập
rất cần sự yên tĩnh do mọi người đến đây để học tập nghiên cứu với sựu tập trung cao độ.
Tuy nhiên tuỳ vào nhu cầu và mục đích sử dụng thư viện cùng với tính chất và sự phân
bổ ácc khu vực tài liệu nên sự phân bố lượng sinh viên tại từng khu vực là không đều
giữa các khu vực trong thư viện. Ví dụ như khu vực tầng 1 thường đơng hơn do đây là
khu vực sách trang bị nhiều ghế ngồi nhất, có máy tính để tìm kiếm tài liệu và có khu vực
6


sách ngoại văn – loại sách chủ được phép đọc tại chỗ. Các sinh viên thường thích ngồi ở
nhũng khu vực cạnh cửa do có nhiều ánh sánh. Khu vực có ổ điện cũng tập trung nhiều
sinh viên hơn do nhu cầu sạc các thiết bị điện tử. Chính vì sự phân bố không đồng đều
này nên rất cần thiết để có một hệ thống cho phép đo lường lượng sinh viên tại từng khu
vực để đưa ra các cảnh báo để sinh viên có thể lựa chọn những khu vực yên tĩnh hơn nếu
có nhu cầu đồng thời các cảnh báo này cũng sẽ giúp bộ phận quản lý thư viện có những
biện pháp kịp thời để can thiệp giúp bạn đọc có trải nghiệm tốt hơn ví dụ như đưa ra lời
cảnh báo nếu khu vực tập trung đông gây ra nhiều tiếng ồn hay sắp xếp lại hoặc gia tăng
diện tích hoặc giãn cách những khu vực tập trung đơng người nhằm giữ gìn mơi trường
n tĩnh tại thư viện. Đặc biệt, trong giai đoạn dịch Covid 19 thì một hệ thống đếm số
người ra vào cũng giúp bộ phận quản lý can thiệp kịp thời tránh gây ra hiện tượng tụ tập
đông người gây lây lan dịch bệnh.

1.3. Giải pháp cơng nghệ
Qua phân tích ở trên, em đưa ra giải pháp xây dựng hệ thống đếm số người ra vào khu
vực và cảnh báo khu vực tụ tập đơng người thơng qua việc thu nhận tín hiệu rồi xử lý tín
hiệu, khi có người ra/vào khu vực hệ thống sẽ tự động đểm và hiển thị số lượng người
hiện có trong khu vực để rồi căn cứ vào số lượng và điểm kiện để đưa ra những cảnh báo
xem đó có phải khu vực đơng người khơng thơng qua màn hình và đèn báo.
1.4. Giái pháp thiết kế
Để phát hiện người ra/vào ta dùng 2 cảm biến hồng ngoại mắc ở cổng ra và cổng vào
Xử lý, điều khiển dùng vi điều khiển: lập trình để nhận tín hiệu vào từ 2 cảm biến hồng
ngoại, tính toán để xử lý để đưa ra các lệnh.
Dùng một màn hình để hiển thị số lượng người trong khu vực
Dùng đèn led để đưa ra cảnh báo

2. Nội dung đề tài

2.1. Sơ đồ hệ thống
7


Hệ thống đếm số người ra vào và cảnh báo thơng minh gồm 4 khối chính.

Khối hiển
thị
Khối cảm
biến

Khối vi xử lý
Khối
chấp
hành


Figure 1. Sơ đồ tổng quát hệ thống đếm số người ra vào và cảnh báo tụ tập đông người

 Khối cảm biến: sử dụng sensor hồng ngoại dùng để thu nhận tín hiệu người ra vào
phịng. Để nhận biết người đi vào hay đi ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại lắp
tại cổng vào cổng ra của 1khu vực
 Khối xử lý: sử dụng mạch Arduino R3 để lấy tín hiệu cảm biến, tính tốn, lưu trữ
và đưa ra khối hiển thi và chấp hành.
 Khối hiển thị: sử dụng mà hình LCD để hiển thi số lượng người hiện đang ở trong
khu vực và cảnh báo (nếu có).
 Khối chấp hành: nhận tín hiệu từ khối xử lý để bật tắt đèn cảnh báo
2.2. Sơ đồ chức năng

8


Figure 2. Sơ đồ chức năng của hệ thống

2.3. Ưu điểm, hạn chế của hệ thống
2.3.1. Ưu điểm:
 Đáp ứng được nhu cầu cơ bản của hệ thống
 Quyển riêng tư khơng được xác định
 Chi phí thấp
 Dễ dàng cài đặt
2.3.2. Hạn chế
 Độ chính xác có xu hướng giảm với lối vào rộng hoặc đông đúc. Ánh sáng mặt
trời chiếu trực tiếp vào chùm tia sáng cũng sẽ ảnh hưởng đến hệ thống. Các điều
kiện khó khăn có thể đưa dộ chính xác xuống 80%.
 Mơ hình chưa thực sự hoàn thiện về mặt thẩm mỹ
2.4. Nguyên tắc hoạt động

Nguyên lý hoạt động của toàn bộ hệ thống:
 Bước 1: Khởi tạo phiên làm việc, các thiết bị, các kết nối
 Bước 2: Khởi tạo các chuỗi, các biến đếm, thiết lập các cổng ra với các giá trị mặc
định sẵn.
9


 Bước 3: Đọc các thông số từ môi trường, thực thi các lệnh tự động hóa tùy theo
các kịch bản.
 Bước 4: Nhận các giá trị và xử lý tính tốn
 Bước 5: Hiển thị ra màn hình
 Bước 6: Nếu có lệnh từ người dùng thì sẽ thực thi lệnh.
 Bước 7: Kết thúc
2.5. Danh mục thiết bị cần thiết
 2 cảm biến vật cản hồng ngoại
 Arduino UNO R3
 2 Đèn Led
 1 module LCD 1602
 Breadboard
 Dây cắm breadboard
 2 biến trở
3. Mô phỏng hệ thống
Hệ thống được lập trình và mơ phỏng trên trang web Tinkercad.
Tinkercad là một chương trình tạo mơ hình 3D trực tuyến, miễn phí chạy trên trình duyệt
web. Kể từ khi có mặt vào năm 2011, nó đã trở thành một nền tảng phổ biến để tạo mơ
hình cho in 3D cũng như giới thiệu sơ cấp về hình học rắn xây dựng trong trường học.
3.1. Lắp đặt hệ thống
Hệ thống được chia làm 2 loại tưng ứng với 2 loại hình khu vực khác nhau:
 Khu vực 1 cửa: phòng học, …
 Khu vực 2 cửa: hành lang, phòng học 2 cửa, …

Về cơ bản hai hệ thống gần như giống nhau, điểm khác là vị trí đặt cảm biến. Nếu như hệ
thống 1 cửa thì hai cảm biến sẽ đặt ở gần nhau thì trong hệ thống 2 cửa thì hai cảm biến
sẽ được đặt phân biệt ở cửa ra và vào tương ứng.

10


Figure 3. Tồn bộ hệ thống được mơ phỏng bằng tinkercad

Module LCD 1602 – Arduino Uno R3














GND - cực âm
Power – 5V
Constrast Voltage (Vo) - GND
Register Select (RS) - 12
Read/Write (RW) - GND
Enable pin - 11

D4, D5, D6, D7 – 4, 5, 6, 7
LED Anode (+) – 5V
LED Cathode (-) – GND
Cảm biến vật cản hồng ngoại 1 – Arduino Uno R3
VCC – 5V
GND - GND
Out – 6

Cảm biến vật cản hồng ngoại 2 – Arduino Uno R3
 VCC – 5V
 GND - GND
 Out – 7
Đèn led đỏ - Arduino Uno R3
11


 Cathode – GND
 Anode – 9
Đèn led xanh – Arduino Uno R3
 Cathode – GND
 Anode - 10
3.2. Lập trình
Để có thể giao tiếp LCD với Arduino, ta cần sử dụng thư viện LiquiCrytal là thư viện
điều khiển trên Arduino cho phép bạn có thể lập trình điều khiển các module LCD ơ
vng một cách nhanh chóng mà khơng cần phải lập trình nhiều.

Figure 4. Thư viện LiquidCrystal

Đầu tiên, ta cần khai báo các biến để lưu trữ:


Khởi tạo biến lcd với các chân:

Trong setup, các chân được cấu hình bằng pinMode(). Kết nối serial monitor được thiết
lập bằng Serial.begin. Các chân digital cảu cảm biến vào và cảm biến ra được cấu hình
làm đầu vào để thu tín hiệu. Các chân led được cấu hình làm đầu ra. Số lượng người
trong khu vực được khởi tạo với giá trị ban đầu bằng 0. Màn hình LCD được thông báo là
1602.
12


Trong void loop(), đọc các giá trị tại chân digital vào của các cảm biến và in ra màn hình
Serial

Để đưa ra các cảnh báo, ta kiểm tra số lượng người trong phòng trong điều kiện if. Nếu
trong khu vực khơng có người thì đèn xanh và đỏ ở chế độ tắt và thông báo được đưa ra
là “Vacant Area”- khu vực trống. Nếu số lượng người lớn hơn 0 nhưng nhỏ hơn 20 thì
đèn xanh sẽ được bật, đèn đỏ vẫn tắt và thông báo được đưa ra là “Occupied” – khu vực
có người. Nếu số lượng người lớn hơn 20 thi đèn sẽ chuyển từ xanh sang đèn cảnh báo đỏ
và cảnh báo được đưa ra là “Crowded Area” – khu vực đông người.

TH1: Hệ thống 1 cửa
Khi cảm biến vào nhận được tín hiệu thì tín hiệu “1” sẽ được thêm vào hangdoi, khi cảm
biến ra nhận được tín hiệu thì “2” sẽ được thêm vào hangdoi. Nếu hangdoi bằng “12” tức
13


là có người đang đi vào do đó soluong sẽ được tăng thêm 1 đơn vị. Ngược lại nếu
hangdoi bằng “21” tức là có người đi ra do đó soluong sẽ bị giảm đi 1 đơn vị.

Giá trị hàng đợi được thiết lập lại trong trường hợp hangdoi == “11” (có người đứng tại

cảm biến vào mà khơng vào ln) hoặc “22” (có người đứng tại cảm biến ra và chưa đi)
hoặc hết thời gian chờ

TH2: Hệ thống 2 cửa
Khi cảm biến vào nhận được tín hiệu thì tín hiệu “v” sẽ được thêm vào hangdoi, khi cảm
biến ra nhận được tín hiệu thì “r” sẽ được thêm vào hangdoi. Nếu hangdoi bằng “v” tức là
có người đang đi vào do đó soluong sẽ được tăng thêm 1 đơn vị. Ngược lại nếu hangdoi
bằng “r” tức là có người đi ra do đó soluong sẽ bị giảm đi 1 đơn vị.

14


In các giá trị tính tốn được ra màn hình Serial và màn hình LCD:

15


16


Danh mục tham khảo

Arduino Điều khiển LCD1602 bằng Arduino UNO [Trực tuyến]. - />Fuvitech Danh mục: Dự án Arduino [Trực tuyến]. - />Lê Minh Hải Phan Vũ Đình Nguyên, Trương Quốc Dũng ỨNG DỤNG HỆ THỐNG INTERNET OF THINGS
XÂY DỰNG HỆ THỐNG.
MINH PHẠM CHÍ XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHÀ THƠNG MINH.
Thanh Tú Vlogs [Trực tuyến]. - />Thanh Tú Vlogs [Trực tuyến]. - />Wikipedia [Trực tuyến]. - />
17