Embed Size (px)
Citation preview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
KỶ YẾU
HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2019
Tiểu ban 1: CNTT-Vật Lý - Kỹ thuật Hạt nhân
Lâm Đồng, Tháng 06 năm 2019
DANH SÁCH TRÌNH BÀY BÁO CÁO TẠI HỘI NGHỊ NGHIÊN CỨU KHOAHỌC
SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT NĂM 2019
Số
TT
Tên đề tài Họ và tên sinh
viên
Lớp/ Khoa Họ tên Giáo viên
hướng dẫn
Trang
Tiểu ban 1: CNTT-Vật Lý - Kỹ thuật Hạt nhân
1. Số hóa và rút trích tự động
thông tin công văn Khoa Công
nghệ Thông tin
Nguyễn Văn
Vương
(Chủ nhiệm)
Nghiêm Xuân
Hiếu
CTK39/
Khoa Công
nghệ Thông
tin
ThS. Nguyễn
Minh Hiệp
ThS. Thái Duy
Quý
3
2. Hệ thống điều khiển nhà bằng
thiết bị di động
Nguyễn Văn Phúc
(Chủ nhiệm)
Vũ Thị Ngọc
Linh
Bùi Tấn Lực
VTK39/
Khoa Vật lý
TS. Lê Văn Tùng
39
3. Thiết bị thu thập thông số môi
trường tự động
Trần Văn Huy
(Chủ nhiệm )
Bùi Tâm Thơm
Nguyễn Diệp
Quỳnh Như
VTK39/
Khoa Vật lý
ThS. Phan Văn
Chuân
93
4. Đánh giá suất liều tia X trong
việc bảo quản tỏi tím
Cao Văn Hải
(Chủ nhiệm)
Nguyễn Quang
Kiên
Trần Minh Hiễn
HNK41/
Khoa Kỹ
thuật Hạt
nhân
ThS. Phạm Thị
Ngọc Hà
143
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2019
SÔ HOA VÀ RUT TRICH TƯ ĐỘNG THÔNG TIN CÔNG VĂN
KHOA CÔNG NGHÊ THÔNG TIN
Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ thông tin & Khoa học Tự nhiên
Chu nhiệm đề tai: Nguyễn Văn Vương Nam, Nữ: Nam
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: CTK39 – Công nghệ thông tin
Năm thứ: 4 - Số năm đao tạo: 4.5 năm
Ngành học: Công nghệ thông tin
Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Minh Hiệp, ThS. Thái Duy Quy
Lâm Đồng, tháng 6/2019
2
Danh sách những thành viên
Sinh viên thực hiện
STT MSSV Họ tên Email
1 1510289 Nguyên Văn Vương [email protected]
2 1510198 Nghiêm Xuân Hiêu [email protected]
3 1510191 Đam Đưc Duy [email protected]
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Minh Hiệp, ThS. Thái Duy Quy
3
MỞ ĐẦU
Trải qua ba cuộc cách mạng công nghiệp, nhân loại đã thu được những thành tựu rực rỡ thay
đổi hoàn toàn cuộc sống cua con người. Khoa học kỹ thuật được áp dụng dần dần thay thế cho sức
lao động cua con người. Tới nay, thời đại cua nền Công nghiệp 4.0 lên ngôi, công nghệ thông tin
càng gần gũi hơn với con người. Trí tuệ nhân tạo, vạn vật kết nối (IOT) và dữ liệu lớn (BIGDATA)
là những yêu tố cốt lõi va đang la những mối quan tâm hang đầu. Tới thời điểm hiện nay nhân loại
cũng đã gặt hái được rất nhiều thành công trong nền công nghiệp 4.0: bác sỹ AI, trợ lý ảo thông
mình, nha máy không nhân công, nha thông mình…..Dễ dàng nhận thấy công nghệ thông tin hỗ trợ
đắc lực cho con người, giúp công việc trở nên đơn giản, nhanh chóng và thuận lợi hơn, mọi phần
mềm ứng dụng tương ứng với từng chức năng cụ thể cũng ra đời theo nhu cầu cua từng ngành nghề
[5]. Việc ứng dụng công nghệ chuyển đổi hình ảnh sang chữ hiện nay đang rất phát triển gọi chung
la “nhận dạng ky tự quang học”.
Nhận dạng ky tự quang học (tiếng Anh: Optical Character Recognition, viết tắt la OCR), la
loại phần mềm máy tính được tạo ra để chuyến các hình ảnh cua chữ viết tay hoặc chữ đánh máy
thường được quét bằng máy scanner) thanh các văn bản tải liệu OCR được hình thanh từ một lĩnh
vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân tạo va machine vision. Mặc dù công việc nghiên cứu
học thuật vẫn tiếp tục, một phân công việc cua OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế với các
kỹ thuật đã được chứng minh [6].
Hiện nay ở Việt Nam hầu như việc lưu trữ văn bản giấy tờ vẫn còn dùng cách thu công.
Việc nay gây rất nhiều khó khăn trong việc lưu trữ, quản ly va bảo quản các văn bản nay vì thường
các văn bản giấy tờ thường rất nhiều, có thể lên tới hang ngan bản chỉ trong vòng một tháng. Hơn
nữa những đơn vị được giao việc quản ly các văn bản giấy tờ thường rất ít nhân lực cang gây khó
khăn hơn, nếu nhiều nhân lực thì lại tốn nhiều chi phí hơn. Khó khăn cang chồng khó khăn. Chính
vì thế hiện tại không còn gì tuyệt vời hơn ngoai việc áp dụng khoa học kỹ thuật vao việc quản ly
công văn bằng cách lưu chúng thanh các văn kiện điện tử lưu vao trong máy tính đem lại rất nhiều
lợi ích: vừa giảm chi phí, vừa dễ quản ly va cũng có thể triển khai trên diện rộng giúp đỡ rất nhiều
cho con người [5].
Đề tai “Số hoá va rút trích tự động thông tin công văn khoa công nghệ thông tin” nhằm tìm
hiểu kỹ thuật số hoá thông tin từ một công văn tiếng Việt, vốn la một hình chụp từ máy Scan. Kỹ
thuật số hoá bao gồm tìm hiểu các phần mềm VietOCR, ABBYY. Từ đó nghiên cứu cách phân loại
công văn va rút trích văn bản. Đề tai cũng hướng tới mục tiêu xây dựng một ứng dụng rút trích
thông tin từ công văn Khoa Công nghệ Thông tin.
4
Bai báo cáo chúng em sẽ chia lam 4 chương để mô tả một cách chi tiết nhất ứng dụng VDH-
Scanner. Trong phần đầu chúng em sẽ đưa ra một cách nhìn tổng quan nhất về dự án, phần tiếp theo
chúng em sẽ phân tích sâu vao công nghệ OCR va ứng dụng Tesseract để tìm hiểu chúng la gì va
cách thức hoạt động thế nao để có thể đưa vao sử dụng. Phần ba sẽ mô tả, phân tích áp dụng thuật
toán Bayes Classifier để phân loại công văn. Phần 4 sẽ nói về ứng dụng VHD-Scanner va những kết
quả đã đạt được va cuối cùng chúng em sẽ đưa ra kết luận va đặt ra hướng phát triển cua VHD-
Scanner trong tương lai.
5
Chương 1: Tông quan
1.1 Giới thiệu tông quan
Hiện nay, nhu cầu về việc lấy văn bản từ hình ảnh đang ngay cang phát triển, bên cạnh sự
gia tăng về nhu cầu la sự phát triển cua công nghệ nhận dạng ky tự quang học (Optical Character
Recognition) hay còn được gọi tắt la OCR [5]. Đây la một công nghệ giúp chuyển đổi hình ảnh cua
chữ viết tay hoặc đánh máy thanh các ky tự đã được mã hóa trong máy tính. Giả sử chúng ta cần
chỉnh sửa một số tai liệu giấy như: Các bai viết trên tạp chí, tờ rơi, hoặc một tập tin PDF hình ảnh.
Rõ ràng, chúng ta không thể sử dụng một máy quét để chuyển các tai liệu nay thanh tập tin văn bản
để có thể chỉnh sửa (ví dụ như trình soạn thảo Microsoft Word).
Tất cả những gì máy quét có thể lam la tạo ra một hình ảnh hoặc một bản chụp cua các tai
liệu. OCR sẽ xuất ra ky tự trên hình ảnh, ghép chúng thanh từ va sau đó ghép các từ thanh câu. Nhờ
vậy, chúng ta có thể truy cập va chỉnh sửa nội dung cua tai liệu gốc. Tương tự, những tai liệu cổ
đang bị hư hại theo thời gian va việc viết tay hay đánh máy lại những tai liệu nay sẽ tốn rất nhiều
chi phí, thời gian va không đảm bảo được độ chính xác cũng như la sự an toan cho tai liệu nền. Việc
nay rất cần một công nghệ lấy từ ngữ từ hình ảnh chụp [6].
Tuy nhiên thực trạng hiện nay chúng ta vẫn tỏ ra chậm chạp khi áp dụng khoa học công
nghệ vào công việc đời sống hàng ngày, quen theo lối truyền thống dân tới càng ngày càng tụt hậu,
hiệu quả chưa cao. Nổi bật nhất trong ngành giáo dục nơi ma các giấy tờ đều gần như la giấy trắng
mực đen với số lượng không tưởng khiến cho việc quản lý gặp không ít khó khăn. Nhận thấy vậy
dưới sự hướng dẫn cua thạc sĩ Nguyễn Minh Hiệp, thành viên nhóm thuộc lớp CTK39 đã ứng dụng
công nghệ nhận dạng ký tự quang học (OCR) để giải quyết khó khăn nay. Trong bai báo cáo nay
chúng em xin trình bay sơ lược về dự án ma chúng em đặt tên là VDH-Scanner.
Mục tiêu cua đề tai la triển khai giải pháp số hoá kho dữ liệu, chuyển đổi từ tai liệu dạng
giấy lưu trữ trong các hồ sơ, tu tai liệu sang tai liệu dạng số lưu trữ trong máy tính, máy chu hoặc
các thiết bị lưu trữ nội dung số khác để đảm bảo tính toan ven cua dữ liệu, phục vụ cho công tác
khai thác, thống kê, phân tích va dự báo trong hoạt động cua khoa.
1.2 Tông quan về ý tưởng phần mềm sẽ như sau:
Nhận dạng ky tự quang học la loại phần mềm máy tính tạo ra để chuyển hình ảnh thanh các
văn bản tai liệu
6
Phần mềm Quản ly số hoá công văn xây dựng nhằm: Quản ly thông tin, nội dung công văn
cua khoa va quá trình xử ly .Mục tiêu: nhằm loại bỏ tình trạng công văn trùng lặp, giải quyết chồng
chéo.
Về mục tiêu dự án:
Triển khai giải pháp số hoá kho dữ liệu,chuyển đổi từ tai liệu dạng giấy sang tai liệu dạng số lưu trữ
trong máy tính, máy chu hoặc các thiết bị lưu trữ nội dung số khác để đảm bảo tính toan ven cua dữ
liệu, phục vụ cho công tác khai thác, thống kê, phân tích va dự báo trong hoạt động cua khoa.
Đề tai nhằm tìm hiểu kỹ thuật số hóa thông tin từ một công văn tiếng Việt, vốn la một hình
chụp “ từ máy Scan. Kỹ thuật số hóa bao gồm tìm hiểu các phần mềm VietOCR,
ABBYY,Tesseract, từ đó nghiên cứu cách phân loại công văn va rút trích văn bản. Đề tai cũng
hướng tới mục tiêu xây dựng một ứng dụng rút trích thông tin từ công văn Khoa Công nghệ Thông
tin.
Về phạm vi triển khai:
Giai đoạn 1: Thử nghiệm tại khoa công nghệ thông tin
o Khoa công nghệ thông tin
Giai đoạn 2: Triển khai trên toan trường
o Phạm vi cua hệ thống: Hệ thống được truy cập thông qua Internet ; chỉ có người
trong khoa mới được truy cập hệ thống.
Về đối tượng sử dụng
Ban Chu nhiệm khoa
Văn thư
Giảng viên
7
Chương 2: Kỹ thuật nhận dạng ký tư quang học (Optical Character Recognition - OCR)
2.1 Giới thiệu kỹ thuật nhận dạng ký tư quang học.
Nhận dạng ký tư quang học (tiếng Anh: Optical Character Recognition, viết tắt la OCR),
la loại phần mềm máy tính được tạo ra để chuyển các hình ảnh cua chữ viết tay hoặc chữ đánh máy
(thường được quét bằng máy scanner) thanh các văn bản tai liệu. OCR được hình thanh từ một lĩnh
vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhận tạo và machine vision. Mặc dù công việc nghiên cứu
học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc cua OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế với các
kỹ thuật đã được chứng minh [7].
Nhận dạng ky tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như gương va ống
kính) va nhận dạng ky tự số (sử dụng máy quét va các thuật toán máy tính) lúc đầu được xem xét
như hai lĩnh vực khác nhau. Bởi vì chỉ có rất ít các ứng dụng tồn tại với các kỹ thuật quang học thực
sự, bởi vậy thuật ngữ Nhận dạng ký tư quang học được mở rộng va bao gồm luôn y nghĩa nhận
dạng ky tự số.
Đầu tiên hệ thống nhận dạng yêu cầu phải được huấn luyện với các mẫu cua các ky tự cụ
thể. Các hệ thống "thông minh" với độ chính xác nhận dạng cao đối với hầu hết các phông chữ hiện
nay đã trở nên phổ biến. Một số hệ thống còn có khả năng tái tạo lại các định dạng cua tai liệu gần
giống với bản gốc bao gồm: hình ảnh, các cột, bảng biểu, các thanh phần không phải la văn bản.
Hiện nay, với chữ Việt, phần mềm nhận dạng chữ Việt in VnDOCR 4.0 có khả năng nhận
dạng trực tiếp các loại tai liệu được quét qua máy quét, không cần lưu trữ dưới dạng tệp ảnh trung
gian. Các trang tai liệu có thể được quét va lưu trữ dưới dạng tệp tin nhiều trang. Kết quả nhận dạng
được lưu trữ sang định dạng cua Microsoft Word, Excel... phục vụ rất tốt nhu cầu số hóa dữ liệu.
Ngoai ra, còn có một dự án OCR Tiếng Việt có tên VietOCR, được phát triển dựa trên nền
tảng mã nguồn mở tesseract-ocr do Google tai trợ. VietOCR có khả năng nhận dạng chữ Việt rất
tốt. Đây la một chương trình nguồn mở Java/.NET, hỗ trợ nhận dạng cho các dạng ảnh PDF, TIFF,
JPEG, GIF, PNG, và BMP.
ABBYY - một hãng công nghệ hang đầu trên thế giới về lĩnh vực Nhận dạng ký tư quang
học đã tiến hanh nghiên cứu va triển khai công nghệ nhận dạng Tiếng Việt vao tháng 4 năm 2009.
Với công nghệ nay độ chính xác trong việc nhận dạng tai liệu chữ in Tiếng Việt lên tới hơn 99%
(cứ nhận dạng 100 ky tự thì có chưa đến 1 ky tự sai). Công nghệ cua ABBYY chấp nhận hầu hết
các định dạng ảnh đầu vao như: PDF, TIFF, JPEG, GIF, PNG, BMP, PCX, DCX, DjVu... Kết quả
nhận dạng được lưu trữ dưới các định dạng MS Word, MS Excel, HTML, TXT, XML, PDF, PDF 2
lớp, trong đó định dạng PDF 2 lớp la một định dạng hoan hảo cho việc lưu trữ va khai thác tai liệu.
8
Với định dạng nay, người đọc có thể đọc trung thực ảnh gốc nhờ lớp ảnh bên trên, các công cụ tìm
kiếm có thể tìm kiếm toan văn trên văn bản nhờ lớp text nhận dạng được bên dưới.
2.2 Giới thiệu Tesseract
Nhận dạng ky tự quang học (tên tiếng anh la Optical Character Recognition –OCR) la kỹ
thuật được sử dụng để chuyển đổi ảnh văn bản sang dạng văn bản có thể chỉnh sửa trong máy tính.
Đầu vao cua quá trình nay la tập tin hình ảnh va đầu ra sẽ la các tập tin văn bản chứa nội dung là
các chữ viết, ky hiệu có trong hình ảnh đó.
Tesseract la một phần mềm mã nguồn mở va ban đầu nó được nghiên cứu va phát triển tại
hãng Hewlett Packet (HP) trong khoảng từ năm 1984 đến 1994. Vao năm 1995, Tesseract nằm
trong nhóm ba bộ nhận dạng OCR đứng đầu về độ chính xác khi tham gia trong hội nghị thường
niên cua tổ chức UNLV [9].
Lúc mới khởi động thì Tesseract la một dự án nghiên cứu tiến sĩ tại phòng thí nghiệm HP ở
Bristol va đã được tích hợp vao trong các dòng máy quét dạng phẳng cua hãng dưới dạng các add-
on phần cứng hoặc phần mềm. Nhưng thực tế dự án nay đã thất bại ngay từ trong trứng nước vì nó
chỉ lam việc hiệu quả trên các tai liệu in có chất lượng tốt [9].
Sau đó, dự án nay cùng với sự cộng tác cua bộ phận máy quét HP ở bang Colorado đã đạt
được một bước tiến quan trọng về độ chuẩn xác khi nhận dạng va vượt lên nhiều bộ nhận dạng
OCR thời đó nhưng dự án đã không thể trở thanh sản phẩm hoan chỉnh vì độ cồng kềnh va phức
tạp. Sau đó, dự án được đưa về phòng thí nghiệm cua HP để nghiên cứu về cách thức nén va tối ưu
mã nguồn [10].
Dự án tập trung cải thiện hiệu năng lam việc cua Tesseract dựa trên độ chính xác đã có. Dự
án nay được hoan tất vao cuối năm 1994 va sau đó vao năm 1995 bộ Tesseract được gửi đi tham dự
hội nghị UNLV thường niên về độ chính xác cua OCR, vượt trội hơn hẳn so với các phần mềm
OCR lúc bấy giờ. Tuy nhiên, Tesseract đã không thể trở thanh một sản phẩm thương mại hoàn
chỉnh được va vao năm 2005, HP đã chuyển Tesseract sang mã nguồn mở va được hãng Google tai
trợ [12].
Tesseract cho đến nay vẫn được nhiều nha phát triển cộng tác va tiếp tục hoan thiện. Phiên
bản mới nhất cua bộ nhận dạng Tesseract la phiên bản 4.0
2.3 Cơ chê
Như đã giới thiệu ở bai viết trước, chúng ta đã được biết đến một công cụ nhận diện ky tự
đang được phát triển bởi Google với bản quyền mã nguồn mở Apache 2.0.
Như vậy, với cơ chế như thế nao ma Tesseract có thể mang đến sự hiệu quả cũng như được
sử dụng khá nhiều trong việc nhận dạng ky tự như hiện nay. Về cơ bản, quá trình nhận diện sẽ diễn
9
ra từng bước trải qua bốn bước chính như phân tích layout, tìm kiếm dòng, tìm kiếm ky tự, nhận
diện ky tự va chỉnh sửa kết quả [16].
Hi
nh 1. Kết quả phân tích của Tesseract OCR
Trước tiên, hình ảnh sẽ được phân tích để tìm ra các vùng kết nối (connected component).
Bước nay cho phép OCR dễ dang nhận biết những vùng ky tự ngược để có thể nhận diện những ky
tự bên trong. Trong Tesseract, những vùng chứa ky tự nay được gọi la Blob [10].
Tiếp đến, những blob nay sẽ tiếp tục được phân tích để tìm ra các dòng, rồi đến các ky tự.
Việc tìm các dòng sẽ được xử ly bởi thuật toán dựa vao vùng ky tự, cỡ chữ cùng toạ độ (trục x).
Trong quá trình nay, các blob cũng có thể được ghép với nhau nếu OCR nhận thấy chúng chứa các
ky tự trong cùng một dòng. Những blob được ghép phải trùng ít nhất 50% theo chiều ngang. Sau
đó, các đường cơ sở (baseline) cũng được tìm kiếm nhờ vao việc quét các dòng đã được xác định
[16].
10
Sau khi đã xác định được các dòng ky tự cùng các đối số tương ứng, dòng ky tự sẽ được
chia nhỏ thanh các từ dựa vao các ky tự phân cách. Lúc nay, văn bản cố định sẽ được chia nhỏ va
tiến hanh nhận diện. Trong khi đó, văn bản không cố định hoặc chưa chắc chắn thì sẽ được chia nhỏ
thanh các từ dù chưa chắc chắn. Nhưng nhờ vao bước nhận diện, chúng ta sẽ thu được kết quả cuối
cùng chính xác hơn.
Hinh 2. Chia nhỏ các ký tự trong từ (fixed word)
Bước vao quá trình nhận diện, input cua chúng ta sẽ được đánh giá, phân tích hai lần. Ở lần
đầu tiên, OCR sẽ nhận diện ky tự với kết quả phân tích ở bước trước đó. Các kết quả nhận diện thoả
mãn yêu cầu sẽ được đưa vao tập tin huấn luyện để hỗ trợ cho quá trình nhận diện lần thứ hai với
các kết quả chưa đạt yêu cầu. Đương nhiên, việc xác nhận kết quả có thoả mãn yêu cầu hay không
cần phải dựa trên nhiều tiêu chí vì nhận diện nội dung phải trải qua một quá trình lặp đi lặp lại gồm
các bước nhận diện ky tự, ghép ky tự va so khớp với từ điển. Các tiêu chí đó bao gồm khoảng cách
cua các ky tự, độ phù hợp với từ điển va khoảng cách đến các dấu câu [16].
11
H
inh 3. Quy trinh nhận diện từ của Tesseract
Cuối cùng, OCR sẽ xử ly những dấu cách không rõ rang cùng với xem xét các giả thiết khác
cho việc định vị những ky tự in hoa nhỏ để đi đến kết quả cuối cùng.
2.4 So sánh với công cụ khác
Vì Tesseract hiện nay la bộ thư viện mã nguồn mở hoan toan miễn phí nên trên thế giới đã có nhiều
phần mềm nhận dạng ky tự quang học ra đời dựa trên bộ Tesseract
với giao diện va các tính năng dễ sử dụng hơn so với giao diện đơn giản cua Tesseract
ban đầu như: VietOCR cho nhận dạng tiếng Việt, Tessenet phiên bản 2 bộ nhận diện Tesseract trên
nền .Net cua Microsoft, giao diện Java (Java GUI frontend) cho Tesseract [17]…
Phần mềm thương mại Bộ nhận dạng Tesseract
Hỗ trợ hơn 192 ngôn ngữ Hỗ trợ trên 116 ngôn ngữ va đang tăng dần
Có giao diện đồ họa Không hỗ trợ giao diện đồ họa (dùng
12
Command Line để gõ lệnh)
Độ chính xác cao mới đây Độ chính xác cao từ năm 1995
Chi phí khá cao 130$ - 500 $ Hoan toan miễn phí (mã nguồn mở)
Không có phiên bản danh cho lập trình viên,
có API nhưng phải trả phí
Phù hợp với lập trình viên vì có thể nhúng vao
các ngôn ngữ lập trình
Bảng 2.1 So sánh phần mềm thương mại va Tesseract
13
Chương 3: Rút trích thông tin va phân loại văn bản với mô hình Naive Bayes
3.1 Rút trích thông tin
Biểu thức chính quy (tiếng Anh: regular expression, viết tắt la regexp, regex hay regxp) la
một chuỗi miêu tả một bộ các chuỗi khác, theo những quy tắc cú pháp nhất định. Biểu thức chính
quy thường được dùng trong các trình biên tập văn bản va các tiện ích tìm kiếm va xử ly văn bản
dựa trên các mẫu được quy định. Nhiều ngôn ngữ lập trình cũng hỗ trợ biểu thức chính quy trong
việc xử ly chuỗi, chẳng hạn như Perl có bộ máy mạnh mẽ để xử ly biểu thức chính quy được xây
dựng trực tiếp trong cú pháp cua chúng. Bộ các trình tiện ích (gồm trình biên tập sed va trình lọc
grep) đi kèm các bản phân phối Unix có vai trò đầu tiên trong việc phổ biến khái niệm biểu thức
chính quy [13].
Để thêm phần tiện lợi, nhóm đã tích hợp module bằng cách sử dụng biểu thức chính quy để
rút trích thông tin từ văn bản cho phép người sử dụng ít phải can thiệp nhất. Trong trường hợp ly
tưởng, VHD-Scanner có thể tự tách các thông tin như: số văn bản, ngay ban hanh, nội dung rút gọn,
người ky…. Song do các loại văn bản có kiểu bố cục, nội dung không đồng nhất nên việc rút trích
còn gặp nhiều khó khăn chưa hoạt động thật sự tốt [15].
Hình 1: Code áp dụng biểu thức chính quy lấy ngày tháng năm từ văn bản
Và kết quả đạt được:
Hình 2: Việc điền thông tin hoàn toàn tự động sau khi scan từ file hình ảnh
14
3.2 Mô hình Naive Bayes Classifier
Xét bai toán classification với C classes 1,2,…, C. Giả sử có một điểm dữ liệu x∈Rd. Hãy
tính xác suất để điểm dữ liệu nay rơi vao class c. Hay ta tính [2]:
Hoặc viết gọn thanh p(c|x).
Biểu thức (2) thường khó được tính trực tiếp. Thay vao đó, quy tắc Bayes thường được sử
dụng [2]:
Giả sử các thanh phần cua biến ngẫu nhiên x la độc lập với nhau:
Ở bước training, các phân phối p(c) và p(xi|c),i=1,…,d sẽ được xác định dựa vao training
data. Việc xác định các giá trị nay có thể dựa vao Maximum Likelihood Estimation hoặc Maximum
A Posteriori.
15
Ở bước test, với một điểm dữ liệu mới x, class cua nó sẽ được xác đinh bởi [2]:
3.3 Các phân phối xác suât
Multinomial Naive Bayes
Mô hình nay chu yếu được sử dụng trong phân loại văn bản ma feature vectors được tính bằng Bags
of Words [1].
Khi đó, p(xi|c) tỉ lệ với tần suất từ thứ i (hay feature thứ i cho trường hợp tổng quát) xuất hiện trong
các văn bản cua class c. Giá trị nay có thể được tính bằng cách [2] [3]:
Nci la tổng số lần từ thứ i xuất hiện trong các văn bản cua class c.
Nc la tổng số từ (kể cả lặp) xuất hiện trong class c.
, từ đó
16
3.4 Ví dụ
V={Hanoi, pho, chaolong, buncha, omai, banhgio, saigon, hutiu, banhbo}
|V| = 9
17
Chương 4: Giới thiệu ưng dụng VHD - Scanner
4.1 Tông quan về dư án
4.1.1 Tông quan ý tưởng phần mềm:
Nhận dạng ky tự quang học (tiếng Anh: Optical Character Recognition, viết tắt la OCR), la loại
phần mềm máy tính được tạo ra để chuyến các hình ảnh cua chữ viết tay hoặc chữ đánh máy thường
được quét bằng máy scanner) thanh các văn bản tải liệu OCR được hình thanh từ một lĩnh vực
nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân tạo va machine vision. Mặc dù công việc nghiên cứu học
thuật vẫn tiếp tục, một phân công việc cua OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế với các kỹ
thuật đã được chứng minh.
Nhận dạng ky tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như gương va ống
kính) va nhận dạng ky tự số (sử dụng máy quét va các thuật toán máy tính) lúc đầu được xem xét
như hai lĩnh vực khảo nhau Bởi vì chi có rất ít các ứng dụng tổn tại với các kỹ thuật quang học thực
sự, bới vậy thuật ngữ Nhận dạng ky tự quang học được mở rộng va bao gồm luôn y nghĩa nhận
dạng ky tự số
Đầu tiên hệ thống nhận dạng yêu cầu phải được huấn luyện với các mẫu cua các ky tự cụ
thể. Các hệ thống "thông minh" với độ chính xác nhận dạng cao đối với hầu hết các phông chữ hiện
nay đã trở nên phổ biến. Một số hệ thống còn có khả năng tái tạo lại các định dạng cua tai liệu gần
giống với bản gốc bao gồm: hình ảnh, các cột, bảng biểu, các thanh phần không phải la văn bản
Hiện nay, với chữ Việt, phần mềm nhận dạng chữ Việt … VnDOCR 4.0 có khả năng nhận
dạng trực tiếp các loại tai liệu được quét qua máy quét, không cần lưu trữ dưới dạng tệp ảnh trung
gian. Cảo trang tai liệu có thế được quét va lưu trữ dưới dạng tệp tin nhiều trang. Kết quả nhận dạng
được lưu trữ sang định dạng cua Microsoft Word, Excel… phục vụ rất tốt nhu cầu sô hỏa dữ liệu.
Ngoai ra, còn có một dự án OCR Tiếng Việt có tên VietOCR, được phát triển dựa trên nền
tảng mã nguồn mở tesseract-ocr do Google tai trợ. VietOCR có khả năng nhận dạng chữ Việt rất
tốt… Đây la một chương trình nguồn mở Java. NET, hỗ trợ nhận dạng cho các dạng ảnh PDF,
TIFF, JPEG, GIF, PNG và BMP.
ABBYY một hãng công nghệ hang đầu trên thế giới về lĩnh vực Nhận dạng ky tự quang học
đã tiến hanh nghiên cứu va triển khai công nghệ nhận dạng Tiếng Việt vao tháng 4 năm 2009. Với
công nghệ nay đó chính xảo trong việc nhận dạng tai liệu chữ … Tiếng Việt lên tới hơn 99% (cử
nhận dạng 100 ky .tự thì có chưa đến 1 ky tự sai). Công nghệ cua ABBYY chấp nhận hầu hết các
định dạng ảnh đầu vao như: PDF, TIFF, JPEG, GIF, PNG, BMP, PCX, DCX, DjVu… Kết quả nhận
dạng được lưu trữ dưới các định dạng MS Word, MS Excel, HTML, TXT, XML, PDF, PDF 2 lớp,
trong đó định dạng PDF 2 lớp la một định dạng hoan hảo cho việc lưu trữ va khai thảo tai liệu Với
18
định dạng nay, người đọc có thể đọc trung thực ảnh gốc nhờ lớp ảnh bên trên, các công cụ tìm kiếm
có thể tìm kiếm toan văn trên văn bản nhờ lớp text nhận dạng được bên dưới.
Nhận dạng ky tự quang học la loại phần mềm máy tính tạo ra để chuyển hình ảnh thanh các
văn bản tai liệu
Phần mềm Quản ly số hoá công văn xây dựng nhằm: Quản ly thông tin, nội dung công văn
cua khoa va quá trình xử ly .Mục tiêu: nhằm loại bỏ tình trạng công văn trùng lặp, giải quyết chồng
chéo.
Hình 1: Sơ đồ luồng xử lý của VHD-Scanner
4.1.2 Mục tiêu dư án:
Triển khai giải pháp số hoá kho dữ liệu,chuyển đổi từ tai liệu dạng giấy sang tai liệu dạng số
lưu trữ trong máy tính, máy chu hoặc các thiết bị lưu trữ nội dung số khác để đảm bảo tính toan ven
cua dữ liệu, phục vụ cho công tác khai thác, thống kê, phân tích va dự báo trong hoạt động cua
khoa.
Đề tai nhằm tìm hiểu kỹ thuật số hóa thông tin từ một công văn tiếng Việt, vốn la một hình
chụp “ từ máy Scan. Kỹ thuật số hóa bao gồm tìm hiểu các phần mềm VietOCR,
ABBYY,Tesseract, từ đó nghiên cứu cách phân loại công văn va rút trích văn bản. Đề tai cũng
hướng tới mục tiêu xây dựng một ứng dụng rút trích thông tin từ công văn Khoa Công nghệ Thông
tin.
4.1.3 Phạm vi triển khai:
Giai đoạn 1: Thử nghiệm tại khoa công nghệ thông tin
Khoa công nghệ thông tin
Giai đoạn 2: Triển khai trên toan trường
19
Phạm vi cua hệ thống: Hệ thống được truy cập thông qua Internet ; chỉ có người
trong khoa mới được truy cập hệ thống.
4.1.4 Đối tượng sử dụng
Ban Chu nhiệm khoa
Văn thư
Giảng viên
4.2 Mô tả tom tăt các yêu cầu phần mềm
4.2.1 Định hướng sản phẩm
Tin học hóa công tác quản ly công văn
Loại bỏ tình trạng công văn trùng lặp, giải quyết chồng chéo
Hỗ trợ việc tìm kiếm tra cứu thông tin liên quan đến công văn
Hỗ trợ lưu trữ công văn dưới dạng số hoá
Hỗ trợ thống kê báo cáo
4.2.2 Yêu cầu chưc năng phần mềm
4.2.2.1. Quản lý phân quyền tiêp cận công văn
BCN Khoa:
- Người có thể nắm được hết thông tin cua các loại công văn.
- Xem thông tin chi tiết công văn.
- Xem được các báo cáo, thống kê hang tháng cua văn thư.
Văn thư:
- Người có trách nhiệm nhiều nhất trong việc chuyển giao, quản ly, lưu trữ công văn.
Giảng viên:
- Người có quyền truy cập công văn theo quyền cho phép như : tìm kiếm, hiển thị, in ấn…
4.2.2.2. Quản lý quá trình tiêp nhận công văn:
- Lưu trữ kết quả xử ly va thông tin công văn ở các bước xử ly.
- Phân loại công văn đến: Loại, Cơ quan phòng ban,...
- Lưu trữ theo các bộ tập tai liệu.
- Chuyển giao công văn.
- Tìm kiếm va nhìn thấy toan bộ quá trình xử ly cua một vụ việc.
4.2.2.3. Quản lý công văn:
- Tự động phân loại công văn
- Quản ly công văn: tìm kiếm, sắp xếp…
- Tìm kiếm văn bản, công văn trên hệ thống để đáp ứng nhu cầu người sử dụng. Có thể thực
hiện công việc tìm kiếm theo nhiều tiêu chí khác nhau.
20
- Tìm kiếm công văn đến, công văn đi. Cho phép tìm nhanh với từ khóa:
o Số công văn
o Ngay công văn.
o Ngay nhận/gửi công văn
o Trích yếu
o Đơn vị người nhận/gửi
o Theo loại
4.2.2.4. Quản lý thống kê:
- Thống kê công văn đến/đi trong ngay/tháng/năm.
- Thống kê công văn đến/đi theo loại.
- Thống kê công văn đến/đi đã được lưu trữ.
- Thống kê toan bộ văn bản
- Thống kê theo nơi gửi, cơ quan ban nganh
- Thống kê công văn theo cấp quản ly Cấp Bộ/ Sở/ Phòng GD/ Trường
4.2.2.5 Đặc điểm người dùng:
- Mỗi một người dùng được ban quản trị cung cấp user va pass khác nhau; người dùng có thể
thay đổi pass;
- Người dùng được phân biệt theo đơn vị;
- Người dùng được phân thanh các nhóm quyền khác nhau: BCN Khoa; Văn thư; Giảng viên.
- Sau khi đăng nhập, người dùng ứng với đơn vị nao, nhóm quyền nao thì thấy được thông tin
va có các chức năng tương ứng trong phạm vi cho phép.
4.2.2.6 Rang buộc của hệ thống
- Khả năng cua server có thể cho phép nhiều người dùng truy cập xử ly cùng một lúc.
- Server phải đảm bảo khả năng bảo mật.
4.2.2.7 Điều kiện tiên quyêt va phụ thuộc
- Phần mềm hoạt động khi chạy trên hệ thống mạng ổn định.
- Hệ thống máy chu được duy trì hoạt động liên tục va có cơ chế sao lưu dữ liệu định kỳ.
4.3 Đặc tả chi tiêt yêu cầu phần mềm.
4.3.1 Quản lý công văn đên
- Trình tự quản ly công văn đến:
- Tiếp nhận, đăng ky công văn đến.
- Trình, chuyển giao văn bản đến.
- Giải quyết va theo dõi, đôn đốc việc giải quyết công văn đến.
21
4.3.1.1. Tiêp nhận, đăng ký công văn đên.
- Công văn đến từ bất kỳ nguồn nao đều phải được tập trung tại văn thư cơ quan, tổ chức để
lam thu tục tiếp nhận, đăng ky. Những công văn đến không được đăng ky tại văn thư, các
đơn vị, cá nhân không có trách nhiệm giải quyết.
- Văn thư tiếp nhận công văn va tiến hanh lấy thông tin va nhập vao hệ thống. Lưu lại. Khi có
phát sinh cần chỉnh sửa sẽ thực hiện.
4.3.1.2. Trình chuyển giao văn bản đên
- Công văn đến phải được kịp thời trình cho người có trách nhiệm (BCN khoa) va chuyển
giao cho các đơn vị, cá nhân giải quyết (văn thư). Công văn đến có dấu chỉ các mức độ
khẩn phải được trình va chuyển giao ngay sau khi được nhận.
- Việc chuyển giao công văn phải đảm bảo chính xác va giữ gìn bí mật nội dung công văn
4.3.1.3. Giải quyêt va theo dõi, đôn đốc việc giải quyêt công văn đên.
- Người đứng đầu cơ quan, tổ chức (BCN khoa) có trách nhiệm chỉ đạo giải quyết kịp thời
văn bản đến. Văn thư, tổ chức được giao chỉ đạo giải quyết những công văn đến theo sự
uy nhiệm cua người đứng đầu (BCN khoa) va những công văn đến thuộc các lĩnh vực
được phân công phụ trách.
- Người đứng đầu cơ quan tổ chức (BCN khoa) có trách nhiệm thực hiện”
- Xem xét toan bộ công văn đến va báo cáo về những công văn quan trọng khẩn.
- Phân công văn đến cho các đơn vị, cá nhân (Văn thư) giải quyết;
- Theo dõi, đôn đốc việc giải quyết văn bản đến.
4.3.2. Quản lý công văn
4.3.2.1. Tât cả công văn do cơ quan, tô chưc phát hanh (gọi chung la công văn đi) phải
được quản lý theo trình tư sau:
- Công văn đến từ bất kỳ nguồn nao đều phải được tập trung tại văn thư cơ quan, tổ
- chức để lam thu tục tiếp nhận, đăng ky. Những công văn đến không được đăng ky tại
- văn thư, các đơn vị, cá nhân không có trách nhiệm giải quyết.
- Văn thư tiếp nhận công văn va tiến hanh lấy thông tin va nhập vao hệ thống, lưu lại.
- Khi có phát sinh cần chỉnh sửa sẽ được thực hiện.
Kiểm tra thể thức, hình thức va kỹ thuật trình bay; ghi số, ky hiệu va ngay, tháng cua
công văn;
Đóng dấu cơ quan va dấu mức độ khẩn, mật (nếu có);
Đăng ky công văn đi;
Lam thu tục, chuyển phát va theo dõi việc chuyển phát công văn đi;
Lưu công văn đi.
22
4.3.2.2. Công văn được soạn thảo mới sẽ được nhập thông tin vao hệ thống để lưu trữ
lại trước khi gửi đi.
4.3.2.3. Dữ liệu quản lý công văn đi:
- Số/Kí hiệu.
- Ngay tháng công văn (ngay ky).
- Ngay đi.
- Ngay nhập sổ.
- Tên cơ quan ban hanh.
- Tên đơn vị nhận.
- Tên loại văn bản.
- Trích yếu nội dung.
- Mức độ mật.
- Mức độ khẩn.
- Số tờ.
- Số bản.
- Người ky duyệt.
- Ghi chú.
4.3.3. Quản lý người dùng
- Admin:
Thêm người dùng.
Sửa thông tin người dùng.
Xóa người dùng.
Phân quyền cho người dùng.
Sao lưu, phục hồi dữ liệu.
- User (người dùng):
Thao tác nghiệp vụ.
Đổi mật khẩu.
- Hệ thống sẽ phân cấp người dùng tìm kiếm các công văn cần thiết khi có nhu cầu:
Chỉ có admin, văn thư, lãnh đạo cua cơ quan (BCN khoa) mới có thể nắm được hết
thông tin
cua các loại công văn. Khi xem thông tin chi tiết công văn cũng sẽ biết được người
dùng nao đã nhập liệu, chỉnh sửa cuối cùng thông tin cua các công văn.
Khi có sự cố lỗi nhập liệu sai, admin sẽ tìm được người chỉnh sửa cuối cùng thông
qua lịch sử đăng nhập.
23
Người dùng bình thường không thể thấy được các công văn mật, công văn nội bộ
trong cơ quan.
4.3.4. Quản lý lưu trữ, tra cưu, thống kê, tìm kiêm:
4.3.4.1. Tìm kiêm công văn đên, công văn đi. Cho phép tìm nhanh với từ khoa:
- Số công văn
- Ngay công văn.
- Ngay nhận/gửi công văn.
- Trích yếu.
- Đơn vị người nhận/gửi.
4.3.4.2. Thống kê
- Thống kê công văn đến/đi trong ngay/tháng/năm.
- Thống kê công văn/đi theo loại.
- Thống kê công văn/đi đã được lưu trữ.
4.3.5. Phân loại người dùng
- Ta bắt đầu phân loại người dùng để giao các quyền riêng ma người dùng có. Ở đây ta chia
lam 3 loại:
BCN Khoa :
Người có thể nắm được hết thông tin cua các loại công văn.
Xem thông tin chi tiết công văn.
Xem được các báo cáo, thống kê hang tháng cua văn thư.
Văn thư: người có trách nhiệm nhiều nhất trong việc chuyển giao, quản ly, lưu trữ
công văn.
Giảng viên:Người có quyền truy cập công văn theo quyền cho phép như : tìm kiếm,
hiển thị, in ấn…
4.3.6. Quản lý công văn
- Quản ly công văn đến:
Phê duyệt va tiếp nhận công văn đến.
Phân loại công văn đến theo:
Ngay, tháng, năm.
Số hiệu
Loại
Cơ quan, phòng ban.
Mức độ bảo mật.
Nơi xuất phát.
24
Lưu trữ công văn.
Sau khi phân loại công văn tiến hanh lưu trữ theo các bộ tập tai liệu.
Phân biệt bằng các mau va nhãn dán khác nhau.
Mỗi tầng cua kệ hoặc mau tập sẽ phân biệt được mức độ bảo mật cua công văn
đó.
Chuyển giao công văn
Văn thư sẽ chuyển giao công văn tới các đơn vị phòng ban chịu trách nhiệm xử ly
công văn đó.
Văn thư có thể chuyển công văn lên BCN Khoa nếu thấy có sai sót.
- Quản ly công văn đi
Soạn thảo công văn đi
Viết công văn theo mẫu loại.
Gửi lên BCN Khoa để đóng dấu.
Kiểm tra thể thứ, hình thức va kỹ thuật trình bay ( ghi số, ky hiệu va ngay, tháng cua
công văn )
Đóng dấu va dấu mức độ khẩn, mật ( nếu có)
Đăng ky công văn đi:
La một hình thức lưu lại công văn đi để phòng trường hợp tra cứu, sửa đổi.
B2.2.5: Trưởng khoa ky duyệt công văn đi
B2.2.6: Lam thu tục, chuyển phát va theo dõi việc chuyển công văn đi
B2.2.7: Lưu công văn đi
B2.2.8: Xác nhận công văn đã tới nơi gửi.
- Quản ly công văn nội bộ
Soạn công văn nội bộ (thường do văn thư soạn thảo)
Đưa lên BCN Khoa va các cơ quan ban nganh để bổ sung y kiến
BCN Khoa ky xác nhận, duyệt công văn.
Văn thư tiến hanh lưu trữ công văn.
4.3.7. Quản lý lưu trữ
- Lưu trữ công văn đến dạng:
(Công văn được lưu trữ trong các kep giấy.)
Lưu trữ theo ngay, tháng, năm ban hanh.
Lưu trữ theo số hiệu.
Lưu trữ theo từng loại công văn.
Lưu trữ theo nơi gửi, nhận.
25
- Lưu trữ công văn đi
(Công văn đi được lưu ít nhất 2 bản; một bản lưu tại văn thư khoa, một bản lưu
trong hồ sơ.)
Lưu trữ trong các kep giấy.
Lưu trữ theo ngay tháng năm ban hanh.
Lưu trữ theo số hiệu.
Lưu trữ theo từng loại công văn.
Lưu trữ theo nơi gửi, nhận.
4.3.8. Quản lý thống kê
- Thống kê công văn sẽ được thực hiện theo:
Thống kê công văn đến/đi trong ngay/tháng/năm.
Thống kê công văn đến/đi theo loại.
Thống kê công văn đến/đi đã được lưu trữ.
Thống kê toan bộ văn bản
Thống kê theo nơi gửi, cơ quan ban nganh
Thống kê công văn theo cấp quản ly Cấp Bộ/ Sở/ Phòng GD/ Trường
(Thông tin thống kê sẽ được hiển thị dạng bảng, biểu đồ)
4.3.9. Xử lý công văn
- Tìm kiếm văn bản, công văn trên hệ thống để đáp ứng nhu cầu người sử dụng. Có thể thực
hiện công việc tìm kiếm theo nhiều tiêu chí khác nhau.
- Tìm kiếm công văn đến, công văn đi. Cho phép tìm nhanh với từ khóa:
Số công văn
Ngay công văn.
Ngay nhận/gửi công văn
Trích yếu
Đơn vị người nhận/gửi
Theo loại
Sau khi tìm kiếm xong thì hiển thị công văn bằng giấy tờ.
- In công văn
- Đăng ky công văn
- Tìm kiếm công văn
- Thêm công văn
- Xóa công văn
- Sửa công văn
26
- Hiển thị nội dung
4.3.10. Thông báo công văn
- B6.1: Chuyển giao công văn hoan tất.
- B6.2: Công bố nội dung công văn
- B6.3: Thông báo công văn sai nội dung, hình thức cần được kiểm lại
4.3.11. Yêu cầu về hệ thống
- Yêu cầu phần cứng, phần mềm
Máy chu:
Phần cứng:
Vi xử ly: Tối thiểu Xeon 2.0Ghz.
Bộ nhớ: 2GB RAM trở lên.
Bộ lưu trữ: SSD trống 10GB trở lên.
Mạng: 1 Gbit/s
Phần mềm:
MS Windows Server 2003
Database server: SQL Server 2005.
webServer: IIS
Hệ thống Firewall
Máy trạm
Phần cứng:
Vi xử ly tối thiểu 1.6Ghz.
1GB RAM trở lên.
Phần mềm:
MS Windows 7 trở lên
Trình duyệt web IE6, FireFox, ..
Bộ gõ tiếng việt Unikey
- Yêu cầu truyền thông
Theo chuẩn cua Bộ Thông tin truyền thông đối với các cơ quan nha hanh chính nước
Truyền tập tin theo tiêu chuẩn – HTTP v1.1 (Hypertext Transfer Protocol version
1.1)
Ngôn ngữ định dạng văn bản theo tiêu chuẩn – XML v1.0
Trình diễn bộ ky tự UTF-8 (8-bit Universal Character Set (UCS)/Unicode
Transformation Format)
Chuẩn nội dung web HTML v4.01 (Hypertext Markup Language version 4.01)
27
Giao diện người dùng CSS2 (Cascading Style Sheets Language Level 2)
4.3.12. Yêu cầu thuộc tính phần mềm
- 1. Tính nhất quán
Cơ chế dự phòng va hồi phục dữ liệu
Tránh truy cập nặc danh, sử dụng quyền quản trị để quản ly va phân quyền người
dùng
- 2. Tính sẵn sang
Hệ thống máy chu được duy trì hoạt động liên tục.
Hệ thống mạng luôn luôn ổn định
- 3. Tính bảo mật
Việc truy cập cua người sử dụng phải được kiểm soát theo định danh va mật khẩu
riêng cua từng người sử dụng, người sử dụng phải được kiểm soát theo nhóm tác
nghiệp đã hoạch định, quá trình truy cập vao hệ thống cua người sử dụng phải được
kiểm soát.
Hệ thống phải tạo ra nhóm tác nghiệp theo chức năng va nhiệm vụ được giao trên cơ
sở cua việc hạn chế mức truy cập cua hệ thống.
4. Đánh giá hiệu quả hệ thống
Hệ thống đáp ứng tốt khi số lượng người dùng va dữ liệu tăng; chỉ cần bổ sung
nâng cấp server.
- 5. Tính khả thi cua hệ thống:
Hệ thống triển khai lam 02 giai đoạn bảo đảm việc thử nghiệm thanh công trên phạm
vi nhỏ sau đó triển khai trên toan bộ hệ thống.
2 Giai đoạn bao gồm: Beta va Stable.
Dựa trên việc sử dụng thanh công các phần mềm hỗ trợ chức năng chính cua hệ
thống.
4.3.13. Yêu cầu cơ sở dữ liệu
- Với yêu cầu đặt ra: Quản ly tập trung thông tin va nội dung đơn thư khiếu nại tố cáo cua
công dân từ nhiều đơn vị xử ly khác nhau nên cần triển khai phần mềm tại các đơn vị có
hệ thống mạng riêng.
- Vì vậy giải pháp để đảm bảo chương trình vận hanh dùng chung cơ sở dữ liệu la: cai đặt cơ
sở dữ liệu va chương trình trên máy chu cua Trung tâm Tích hợp dữ liệu thanh phố. Các
đơn vị sử dụng hệ thống thông qua Internet hoặc kết nối VPN
- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu lựa chọn: SQL server 2005
28
4.3.14. Kê hoạch thưc hiện dư án
- Giới thiệu về nhân sự
STT Họ Tên Vị trí
nhân sự
Nhiệm vụ Kỹ năng Ghi chú
1 Nghiêm
Xuân Hiếu
Trưởng
dự án
+ Xây dựng kế
hoạch dự án
+ Kiểm soát kỹ
thuật cua dự án
+ Tổng hợp lập
báo cáo
+Ban giao dự án
+ Có kinh nghiệm
quản ly va phối
hợp
+ Bao quát chung
về công việc va
nội dung dự án…
+ Có kinh nghiệm
quản ly, phân việc, báo
cáo
- Lớp: CTK39
- Ngày sinh:
23/05/1997
- SĐT
:0367896040
- Mail:
nghiemxuanhieu97
@gmail.com
2 Đam Đức
Duy
Thành
viên
+ Khảo sát và phân
tích hệ thống
+Thống nhất quá
trình thiết kế
+ Thiết kế chương
trình tổng thể
+Kiểm thử
+ Có kỹ năng khảo sát,
phân tích, chạy thử
chương trình tốt
+Có kỹ năng lập trình
tốt
- Lớp: CTK39
- Ngày sinh:
28/08//1997
- SĐT
:0379286232
- Mail:
dan.dut.day@gmail
.com
3 Nguyễn Văn
Vương
Thành
viên
+ Khảo sát va phân
tích hệ thống
+Tìm hiểu về hướng
dẫn trình bay văn
+Có kỹ năng lập trình
tốt
+Có kỹ năng thiết kế
- Lớp: CTK39
- Ngày sinh:
12/04/1996
29
bản
+Thiết kế chi tiết
chương trình
+ Tổng hợp lập báo
cáo
tốt
+Có kỹ năng tốt: MS
Word, MS PowerPoint
- SĐT
:037.552.8766
- Mail:
nguyenvanvuong97
- Lịch biểu công việc
Thời gian tổng thể
Tổng thời gian dự án dự kiến la 6 tháng được phần chia như sau:
Khảo sát va phân tích thiết kế hệ thống 3 tháng
Lập trình 1 tháng
kiểm thử các phần hệ, ban giao từng phân hệ cho khách hang, nhận yêu cầu sửa
lỗi cua khách hang va tiến hanh sửa lỗi 2 tháng
Thanh ly hợp đồng
Thời gian chi tiết:
Công việc cụ thể được lên kế hoạch phân công thanh các giai đoạn như sau:
Ngay khởi công: 01/12/2018
Giai đoạn 1: Khảo sát:
Người thực hiện:
1. Nghiêm Xuân Hiếu
2. Đam Đức Duy
3. Nguyễn Văn Vương
Bảng chi tiết:
Nhiệm vụ Số ngay lam Ngay bắt đầu Ngay kết thúc
Quan sát 5 ngày 02/12/2018 06/12/2018
30
Phỏng vấn 15 ngày 07/12/2018 21/12/2018
Điều tra thăm dò 5 ngày 22/12/2018 26/12/2018
Giai đoạn 2: Phân tích va thiêt kê hệ thống
Người thực hiện:
1. Nghiêm Xuân Hiếu
2. Đam Đức Duy
3. Nguyễn Văn Vương
Bảng chi tiết:
Nhiệm vụ Số ngay lam Ngay bắt đầu Ngay kết thúc
Quản ly hệ thống 8 ngày 28/12/2018 05/01/2019
Quản ly công văn 8 ngày 06/01/2019 13/01/2019
Quản ly lưu trữ 8 ngày 14/01/2019 21/01/2019
Quản ly thống kê 8 ngày 22/01/2019 29/01/2019
Quản ly thông tin 8 ngày 30/01/2019 06/02/2019
Giai đoạn 3: Thiêt kê cơ sở dữ liệu
Người thực hiện:
1. Nghiêm Xuân Hiếu
2. Nguyễn Văn Vương
3. Đam Đức Duy
Bảng chi tiết:
31
Nhiệm vụ Số ngay lam Ngay bắt đầu Ngay kết thúc
Thiết kế cơ sở dữ liệu 9 ngày 07/02/2019 15/02/2019
Bảng công văn 3 ngày 07/02/2019 09/02/2019
Bảng loại công văn 3 ngày 10/02/2019 12/02/2019
Bảng tai khoản 3 ngày 13/02/2019 15/02/2019
Giai đoạn 4: Thiêt kê giao diện
Người thực hiện:
1. Nghiêm Xuân Hiếu
2. Đam Đức Duy
3. Nguyễn Văn Vương
Bảng chi tiết:
Nhiệm vụ Số ngay lam Ngay bắt đầu Ngay kết thúc
Thiết kế giao diện
phần mềm
21 ngày 16/02/2019 06/03/2019
Giao diện trang chu
(user)
3 ngày 07/03/2019 09/03/2019
Giao diện đăng
nhập(user)
2 ngày 10/03/2019 11/03/2019
Giao diện số hóa
công văn (user)
2 ngày 12/03/2019 13/03/2019
Giao diện thông tin
tai khoản (user)
2 ngày 14/03/2019 15/03/2019
32
Giao diện quản
lý(admin)
2 ngày 16/03/2019 17/03/2019
Giao diện quản ly tai
khoản(admin)
2 ngày 18/03/2019 19/03/2019
Giao diện quản ly
công văn(admin)
4 ngày 20/03/2019 23/03/2019
Giao diện lĩnh
vực(admin)
2 ngày 24/03/2019 25/03/2019
Giao diện quản ly loại
công văn (admin)
2 ngày 26/03/2019 27/03/2019
Giai đoạn 5: Lập trình
Người thực hiện:
1. Đam Đức Duy
2. Nguyễn Văn Vương
Bảng chi tiết:
Nhiệm vụ Số ngay lam Ngay bắt đầu Ngay kết thúc
Xây dựng các bảng 6 ngày 28/03/2019 03/04/2019
Lập trình module
quản ly hệ thống
6 ngày 04/04/2019 09/04/2019
Lập trình module
quản ly công văn
6 ngày 10/04/2019 15/04/2019
33
Lập trình module lưu
trữ công văn
6 ngày 16/04/2019 21/04/2019
Lập trình module
quản ly thống kê
6 ngày 22/04/2019 27/04/2019
Giai đoạn 6: Kiểm thử, sửa lỗi va đánh giá
1. Đam Đức Duy
2. Nguyễn Văn Vương
3. Nghiêm Xuân Hiếu
Nhiệm vụ Số ngay lam Ngay bắt đầu Ngay kết thúc
Kiểm thử module 20 ngày 28/04/2019 17/05/2019
Kiểm thử tổng thể 20 ngày 18/05/2019 07/06/2019
Sửa lỗi 10 ngày 08/06/2019 17/06/2019
Đánh giá 10 ngày 18/06/2019 27/06/2019
4.3.15: Demo
34
Hình 3: Giao diện đăng nhập hệ thống
35
Hình 4: Giao diện hệ thống front-
end
Hình 5: Giao diện scan file hình và thành quả
36
Hình 6: giao diện trang chính (back-end) 1
Hình 7: giao diện trang chính (back-end) 2
37
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHAT TRIỂN
Kêt quả đạt được
Vậy là sau một khoảng thời gian dài nghiên cứu và thực hiện, VHD-Scanner đã đi vao hoạt động
va đã chứng tỏ được sự hữu ích cua nó va đạt được yêu cầu ban đầu đề ra. Chương trình gọn nhe,
đơn giản, dễ sử dụng được tích hợp responsive va được xây dựng trên nền web application nên có
thể sử dụng trên mọi nền tảng. Chương trình cũng áp dụng mô hình MVC nên việc bảo trì, nâng cấp
về sau cũng diễn ra một cách dễ dang hơn.
Hướng phát triển
Với những kết quả đạt được, đề tài dự kiến sẽ tiếp tục với những định hướng sau:
Triển khai hệ thống vào thực tế (tại khoa công nghệ thông tin)
Phát triển và bổ sung các chức năng bảo mật
Phát triển các tính năng va cải thiện code để chương trình tốt hơn.
Phát triển module quản ly công văn.
Nâng phạm vi từ khoa ra toan trường.
TÀI LIÊU THAM KHAO
[1] Caruana, R.; Niculescu-Mizil, A. (2006). An empirical comparison of supervised learning
algorithms. Proc. 23rd International Conference on Machine Learning.
[2] McCallum, Andrew; Nigam, Kamal (1998). A comparison of event models for Naive Bayes text
classification
[3] John, George H.; Langley, Pat (1995). Estimating Continuous Distributions in Bayesian
Classifiers. Proc. Eleventh Conf. on Uncertainty in Artificial Intelligence. Morgan Kaufmann.
[4] 6 Easy Steps to Learn Naive Bayes Algorithm (with code in Python)
[5] Y. LeCun, L. Bottou, Y. Bengio, and P. Haffner. Gradient-based learning applied to document
recognition. Proceedings of the IEEE, november 1998
[6] Y. LeCun, B. Boser, J. S. Denker, D. Henderson, R. E. Howard, W. Hubbard, and L. D. Jackel.
Backpropagation applied to handwritten zip code recognition. Neural Computation, 1(4):541-551,
Winter 1989.
[7] Y. LeCun. Generalization and network design strategies. Technical Report CRG-TR-89-4,
Department of Computer Science, University of Toronto, 1989.
38
[9] Y. LeCun, L. Bottou, and Y. Bengio. Reading checks with graph transformer networks. In
International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing, volume 1, pages 151-154,
Munich, 1997
[10] B. Boser, E. Sackinger, J. Bromley, Y. LeCun, and L. Jackel. An analog neural network
processor with programmable topology. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 26(12):2017-2025,
December 1991.
[12] R. Vaillant, C. Monrocq, and Y. LeCun. Original approach for the localisation of objects in
images. IEE Proc on Vision, Image, and Signal Processing, 141(4):245-250, August 1994.
[13] Aho, Alfred V. (1990). “Algorithms for finding patterns in strings”. Trong van Leeuwen, Jan.
Handbook of Theoretical Computer Science, volume A: Algorithms and Complexity. The MIT
Press
[15] “The Single UNIX ® Specification, Version 2”. The Open Group. 1997
[16] https://tnquangblog.wordpress.com
[17] https://viblo.asia
39
BỘ GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2019
NGÔI NHÀ THÔNG MINH – SMART HOME
Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phúc Nam Dân tộc: Kinh
Lớp VTK39 Khoa Vật Lý Năm thứ: 4 /Số năm đao tạo: 4.5
Ngành học: Điện Tử Viễn Thông
Người hướng dẫn: Tiến Sĩ Lê Văn Tùng
Lâm Đồng, tháng 6 /2019
40
LỜI MỞ ĐẦU
Ngay nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ cua các nganh khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ
thuật điện tử ma trong đó la kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực
khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin ... Do đó chúng ta phải biết nắm bắt va
vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vao sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới
nói chung va trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng. Bên cạnh đó còn la sự thúc đẩy sự phát
triển cua nền kinh tế nước nha.
“Smart Home - Ngôi nha thông minh” đã được nghiên cứu và phát triển trên thế giới. Việc
điều khiển các thiết bị điện trong nhà hoặc là trực tiếp hoặc là từ xa là yêu cầu cơ bản cua điều
khiển ngôi nhà thông minh. Việc điều khiển từ xa có thể có thiết bị riêng, mạng internet va đặc biệt
là sử dụng một loại phương tiện đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay la điện thoại di động.
Qua việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ di động, bên cạnh việc sử dụng cho mục đích thông tin
liên lạc, điện thoại đi động còn có tính năng điều khiển từ xa. Bằng cách sử dụng điện thoại di động
có kết nối wifi ta có thể dễ dang điều kiển các thiết bị điện trong chính ngôi nhà cua mình, vừa hiện
đại, vừa tiện nghi. Chính vì các ưu điểm cua việc điều khiển từ xa bằng điện thoại di động nên
chúng em quyết định chọn đề tài:
"Smart Home – Ngôi nhà thông minh".
Đồ án tập trung vào việc nghiên cứu điều khiển từ xa các thiết bị điện bằng điện thoại di
động, đây la bước đầu giúp chúng em làm quen, tiếp cận và xây dựng hệ thống điều khiển từ xa cơ
bản dựa trên công nghệ di động. Bên cạnh đó, điều khiển các thiết bị điện bằng giọng nói cũng phần
nao nói lên được tính hiện đại cua ngôi nhà.
41
LỜI CAM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít
hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp cua người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở
giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ cua quý Thầy Cô,
gia đình va bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn chân thanh đến thầy LÊ VĂN TÙNG, cùng
với những tri thức và tâm huyết, thầy đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt
thời gian học tập tại trường. Va đặc biệt trong học kỳ nay, chúng em được tiếp cận với Đề tài
nghiên cứu khoa học sinh viên mà theo chúng em là rất hữu ích đối với sinh viên nganh Điện Tử
Viễn Thông cũng như đối với tất cả các sinh viên thuộc các chuyên ngành Khoa Học Kĩ Thuật
khác.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp
cũng như những buổi thuyết trình, thảo luận về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học. Nếu
không có những lời hướng dẫn, dạy bảo cua thầy thì bài thu hoạch này cua chúng em rất khó có thể
hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy.
Bước đầu đi vao thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức cua
chúng em còn rất nhiều hạn chế. Do vậy, chúng em không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp quy báu cua thầy để kiến thức cua chúng em trong lĩnh
vực nay được hoàn thiện hơn.
42
NHÓM SINH VIÊN THƯC HIÊN ĐỀ TÀI
Nguyễn Văn Phúc Nam Dân tộc: Kinh
Vũ Thị Ngọc Linh Nữ Dân tộc: Kinh
Đoan Minh Hùng Nam Dân tộc: Kinh
Bùi Tấn Lực Nam Dân tộc: Kinh
Lớp VTK39
Khoa Vật Lý
Năm thứ: 4 - Số năm đao tạo: 4.5 năm
Ngành học: Điện Tử Viễn Thông
43
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I. MỤC ĐICH
● Thiết kế một mô hình nhà ở mà ở đó các hệ thống tự động hoá sẽ thay thế các hệ thống truyền
thống trước đây như: Hệ thống điều khiển đèn tự động, hệ thống an ninh báo động báo cháy, hệ
thống cửa tự động…
● Đưa ra một thiết kế mô hình, mà các thiết bị trong mô hình này liên kết chặt chẽ với nhau và
liên kết với trung tâm điều khiển. Chỉ cần kết nối với trung tâm điều kiển nay, người dùng có
khả năng điều khiển toàn bộ các thiết bị mong muốn trong ngôi nhà cua mình.
● Điều đặc biệt trong dự án này là khối điều khiển trung tâm sẽ kết nối với Điện thoại cầm tay
thông qua wifi để điều khiển toàn bộ các thiết bị mong muốn trong ngôi nhà.
II. NỀN TANG
● Điện tử: Vi điều khiển ESP8266 NodeMCU
● Phần mềm: Adruino IDE va thư viện đi kèm
III. SAN PHẨM VÀ KẾT QUA
● Thiết kế “ngôi nha thông minh” được trình bay dưới dạng một mô hình bằng giấy bìa cứng,
mô phỏng về không gian cua một ngôi nha. Trên mô hình nay được lắp đặt tất cả các thiết bị
điện tử cũng như trình bay các giải pháp ma chúng em đưa ra.
● Toan bộ hệ thống được điểu khiển bằng Điện thoại cầm tay.
● Mang lại các giải pháp thiết thực và giá thành rẻ cho mỗi ngôi nha. Giúp con người có một
cuộc sống đầy đu, hiện đại, tiện nghi và an toàn.
IV. KẾT LUẬN
● Sản phẩm có tính thực tiễn cao, vừa đơn giản, hiệu quả phù hợp với số đông người dân Việt
Nam hiện nay.
● Với nền tảng nguồn mở Adruino có tính tương thức cao với nhiều thiết bị hiện nay cũng có
nhiều sự linh hoạt trong lập trình, dự án “Ngôi nha thông minh – Smart Home” có khả năng nâng
cấp hiện đại nhiều hơn nữa trong tương lai gần.
44
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1. Giới thiệu về đề tai
Hiện nay trên thị trường, công nghệ điều khiển từ xa vẫn còn khá mới mẻ, chưa được phổ
biến va có giá thanh rất cao. Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo ra mô hình “Ngôi nha thông minh -
Smart Home” sẽ giúp chúng em tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ mới, qua đó tìm ra các phương
án giảm chi phí, tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống Smart Home thực tế.
Bên cạnh những yêu cầu liên quan đến lĩnh vực trong đời sống, việc thực hiện đề tai nhằm
chế tạo ra một mô hình phục vụ cho học tập, nghiên cứu. Chúng em muốn có thể sử dụng mô hình
để thực nghiệm, chứng minh các kiến thức sách vở đã có.
Thêm vao đó, ngay nay các thiết bị điện thoại di động ngay cang được phổ biến trong cuộc
sống. Cùng với đó la nhu cầu cuộc sống ngay cang tăng. Từ đó đã hình thanh, nảy sinh một y tưởng
về việc điều khiển các thiết bị điện một cách tự động thông qua điện thoại di động có kết nối Wifi.
Điển hình cua một hệ thống điều khiển thiết bị trực tiếp bằng tay hoặc điều khiển bằng giọng
nói thông qua Wifi gồm có các thiết bị đơn giản như bóng đèn, nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống đóng mở
cửa tự động… Tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua một đầu
não trung tâm.
Bình thường, các thiết bị trong nhà có thể được điều khiển từ xa thông qua Wifi cua chu nhà.
Chẳng hạn như việc tắt đèn khi chu nhà rời đi ma quên chưa tắt. Hoặc là việc tự động mở cửa khi
nhà có khách chỉ bằng một vai thao tác trên điện thoại di động. Còn khi có sự cố mang tính khẩn
cấp như hỏa hoạn, thì sẽ có còi báo động, lúc này hệ thống sẽ tự động phát hiện ra hỏa hoạn nhờ
vào các cảm biến khí gas.
Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngay cang cao cua cuộc sống, nên chúng em đã chọn
đề tai "Ngôi nhà thông minh – Smart Home" để đáp ứng được nhu cầu ngay cang cao cua con người
va góp phần vao sự tiến bộ, văn minh, hiện đại cua nước nha.
2. Đối tượng nghiên cưu
● Phần cứng sử dụng:
- Vi điều khiển ESP8266
- Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
- Cảm biến gas MQ2
- Động cơ điều khiển L298N
● Phần mềm sử dụng:
- Adruino IDE để lập trình Adruino
3. Mục đích nghiên cưu
45
Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và xây dựng với mục đích là áp dụng những kiến thức đã
được học trong nha trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống "Ngôi nhà thông minh Smart Home"
hoàn chỉnh. Một số chức năng cua hệ thống điều khiển bằng điện thoại di động:
- Điều khiển mở/tắt các thiết bị điện dân dụng.
- Điều khiển các thiết bị bằng giọng nói
- Điều khiển đóng mở cửa tự động
Qua quá trình tìm hiểu các chức năng cua ESP8266, có thể áp dụng để thi công một mạch
điện điều khiển tắt/mở 3 bóng đèn, báo hở khí gas, nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống cua tự động.
4. Ứng dụng của đề tài
Ứng dụng chính cua đồ án là nhằm xây một hệ thống mạch điện có khả năng điều khiển từ xa
các thiết điện bằng cách người sử dụng dùng điện thoại cá nhân có kết nối wifi với lệnh tương ứng
để điều khiển bật tắt các thiết bị. Đồ án được xây dựng để đáp ứng nhu cầu trong thực tế và nhằm
mang lại tính tiện nghi, hiện đại cho một ngôi nha thông minh. Ngoai ra đồ án còn có tính nâng cao,
có thể sử dụng cho nhiều đối tượng khác nhau, trong gia đình cũng như trong công nghiệp.
46
Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ NGÔI NHÀ THÔNG MINH VÀ TÍNH THƯC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1. Nhà thông minh là gì?
Hiện nay xã hội đang phát triển bởi sự hội nhập với các nước trong và ngoài khu vực nhằm
mục tiêu phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật va đời sống xã hội. Trên thị trường, công nghệ giám
sát, điều khiển, cảnh báo từ xa vẫn còn khá mới mẻ, chưa được phổ biến và có giá thành cao. Vì vậy
việc nghiên cứu chế tạo ra mô hình sẽ giúp chúng em tìm hiểu sâu hơn về các công nghệ mới, qua
đó tìm ra các phương án giảm chi phí, tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống thực tế. Chính vì thế
đời sống cua con người cũng được cải thiện đáng kể. Những nhu cầu về sinh hoạt, cuộc sống tiện
nghi ngày càng cần thiết. Sự tiện nghi đó yêu cầu đảm bảo thực hiện những công việc như giám sát,
điều khiển tự động các thiết bị điện, đóng mở cửa tự động, cảnh báo cháy nổ khi có hở khí gas,
nhiệt độ, độ ẩm trong phòng…Vì vậy đề tài “Ngôi nhà thông minh - Smart Home” đã giải quyết
được những yêu cầu trên.
Mục tiêu cua đề tai la chế tạo ra một mô hình ngôi nha thông minh, có sự kết hợp hai hòa giữa
kiến trúc, các hệ thống điện, điện tử, điều khiển, giám sát hỗ trợ nhu cầu cá nhân cua con người.
47
Khái niệm ngôi nhà thông minh vốn khá phổ biến ở các nước công nghệ phát triển va được du
nhập qua các quốc gia có cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin đang phát triển. Ngôi nhà thông minh
hay còn gọi là ngôi nhà số là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các
thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ hoàn chỉnh và thống nhất, có thể tự vận hành
tất cả các hệ thống theo sự điều khiển từ xa cua người dùng. Các hệ thống như đèn chiếu sáng, cửa
tự động… đều được phối hợp vận hành thành một hệ đồng nhất.
Một ngôi nhà thế nào được gọi là Nhà thông minh (tiếng Anh: home automation, domotics,
smart home hoặc Intellihome) Smart Home là một khái niệm tuy không quá xa lạ với dân công nghệ
nhưng vẫn còn khá lạ tai với đa số người dân nói chung. Hiểu theo cách đơn giản nhất, Smart Home
là ngôi nhà mà ở đó mọi thiết bị liên quan đến điện năng đều được điều khiển trực tiếp bằng bản
công tắc, cảm ứng hay điều khiển từ xa qua mạng, điểu khiển, nút chạm hiển thị trên màn hình
smart phone, máy tính cá nhân (PC, laptop).
Theo nghĩa tương đối đầy đu Smart Home là ngôi nhà được tích hợp những công nghệ tân
tiến về kỹ thuật điện-điện tử-tin học để quản lý và điều khiển các thiết bị điện theo mong muốn cua
chu nhà mọi lúc, mọi nơi theo những chương trình được cài đặt theo ngữ cảnh, lịch trình, cảm biến
tự động, được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự
động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Hệ thống
điện tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại
di động, máy tính bảng hoặc một giao diện web.
2. Điểm khác biệt của nhà thông minh với nhà truyền thống.
Như vậy sự khác biệt với một ngôi nhà bình thường mà ở đó mọi việc quản lý và điều khiển
thiết bị điện đều thực hiện bằng cách thu công cơ học theo nguyên tắc Mở/Tắt (On/Off) thì Smart
Home đã tiến lên một đẳng cấp khác về điều khiển, quản lý thiết bị một cách thông minh hơn rất
nhiều.
Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngu, phòng khách đến nhà bếp đều
gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chu nhân
điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Mỗi chức năng cua
ngôi nha thông minh đều có khả năng tự vận hành hoặc dưới sự điều khiển cua người dùng, thông
qua điện thoại di động sử dụng wifi. Người dùng có thể truy cập từ xa vào hệ thống quản lý tại nhà
để theo dõi ngôi nhà, tắt các thiết bị quên chưa tắt khi ra khỏi nhà, tắt bớt các hệ thống đèn không
sử dụng trong các phòng để tiết kiệm điện năng…Theo ABI Research, chức năng được sử dụng phổ
biến nhất trong ngôi nhà thông minh hiện nay là cảnh báo an ninh.
48
Vì thế hiện nay nhà thông minh là một trong những đề tài công nghệ ứng dụng đang tạo nên
một cơn sốt trong thị trường địa ốc. Các hãng đầu tư công nghệ nước ngoai đã va đang phát triển
giải pháp nhà thông minh với rất nhiều tính năng vượt trội.
Ngôi nha thông minh la ngôi nha có các điều kiện kỹ thuật đảm bảo cuộc sống tốt nhất cho
con người, được tự động bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật theo mong muốn cua người sử dụng.
Nhà thông minh la ngôi nha được trang bị hệ thống tự động điều khiển các thiết bị điện trong
nha như đèn chiếu sáng, cửa tự động và nhiều tính năng khác. Nhằm giúp cho đời sống ngày càng
tiện nghi, an toàn và góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên. Các chức năng nay có thể được
thực hiện nhờ các thiết bị được kết nối với nhau và kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm nhằm
theo dõi và kiểm soát các trạng thái va đưa ra các quyết định điều khiển thích hợp.
Các thành phần cua hệ thống ngôi nhà thông minh gồm các cảm biến (như cảm biến nhiệt độ,
cảm độ ẩm, cảm biến gas). Nhờ hệ thống cảm biến, các bộ điều khiển ma điện thoại di động có thể
theo dõi các trạng thái bên trong ngôi nhằm đảm bảo môi trường sống tốt nhất cho con người.
Ngôi nhà thông minh khác với ngôi nha bình thường ở chỗ, nó là một quá trình tích hợp cua
các hệ thống như hệ thống điều khiển va giám sát môi trường: Hệ điều khiển bảo đảm nhiệt độ, hệ
thống độ ẩm bảo đảm lượng gió trong nhà, hệ thống bảo đảm ánh sán, mạch đóng ngắt, điều khiển
cổng ra vào, giám sát cảnh báo cháy…tất cả kết hợp lại thành một hệ thống mạng thống nhất.
Tại Việt Nam, hiện nay đã có một số nha đầu tư cho các công trình nha thông minh nhưng
chu yếu là phân phối các sản phẩm nhập cua nước ngoài.
► Lý do nhà thông minh chưa phổ biến
◦ Giá cả chưa bình dân để phổ cập
Trở ngại thứ nhất khiến Smart Home chưa phổ cập nằm ở giá thành còn quá cao. Đối với
những người yêu thích công nghệ và muốn áp dụng thành tựu công nghệ vào ngôi nhà thì khi tìm
hiểu thiết bị Smart Home họ lại nghe nói rằng các thiết bị này rất đắt đỏ.
Trên thực tế điều này cũng không sai vì nhiều hệ thống Smart Home từ Âu-Mỹ nếu lắp trọn
bộ cho một căn biệt thự 1 tầng trệt, 1 tầng lầu rộng chừng 300m2 nhiều khi lên đến 1 tỷ đồng. Cái
giá này khiến hầu hết những người có ý định dùng Smart Home đều phải e ngại.
Khi tìm hiểu kỹ càng về các sản phẩm Smart Home trên thị trường có những công ty công
nghệ cua Việt Nam đang làm chu công nghệ và sản xuất thiết bị Smart Home mà tiêu biểu là 2 công
ty như Bkav hay ACIS (TP HCM).
◦ Lo ngại về sự phức tạp khi lắp đặt và sử dụng
Trở ngại thứ 2 là người dùng luôn hỏi và đặt ra các câu hỏi giống nhau đó là nhà thông minh
là gì? Sử dụng nhà thông minh như thế nào? Tính e sợ là trở ngại lớn nhất để công nghệ phát triển.
Sở dĩ công tắc điện truyền thống khó bị thay thế là vì cách điều khiển đơn giản Bật/Tắt trong khi
49
nghe nói đến Smart Home, hầu như mọi người hình dung đến sự phức tạp khi điều khiển vì liên
quan đến công nghệ cao. Trở ngại lớn nhất vẫn nằm ở việc làm sao thuyết phục được khách hàng,
giúp họ vượt qua được sự e ngại về việc khó khăn khi áp dụng công nghệ Smart Home. ‘‘Thực ra,
thành tựu công nghệ tạo ra không phải để làm khó người dùng mà giúp con người giải phóng được
thời gian, tâm sức cho những việc lặt vặt ở nha”.
Lấy ví dụ tiêu biểu, khi lắp Smart Home, nhiều khách hàng đều nghĩ phải áp dụng khi xây nhà
mới chứ nhà đang hiện hữu phải phá vách, đục tường trong khi thực tế đơn giản chỉ lắp đặt bằng
một vài bước đơn giản, thời gian thi công chỉ mất 1 ngày là khách hàng sử dụng ngay lập tức.
3. Các tiện ích, chỉ tiêu của ngôi nhà thông minh
Nha thông minh không đơn giản là sự trình diễn tiện ích và công nghệ mới nhất, ma còn tăng
tính di động và thoải mái cua những người sử dụng. So với những ngôi nha bình thường, tính tự
động hóa cao mang lại những hiệu quả cao như tính an toan, độ bền vững, tiết kiệm điện …
Trong căn nha thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngu, phòng khách đến nhà bếp đều
gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet va điện thoại di động, cho phép chu nhân
điều khiển vật dụng từ xa hoặc thiết lập cho thiết bị ở nhà tự động hoạt động theo ý mình.
4. Tính ưng dụng thưc tiên của đề tài với hoàn cảnh thưc tê
Theo xu hướng phát triển cua thế giới, nhận thấy giải pháp cho ngôi nhà thông minh thực sự
rất thiết yếu và là một hướng đề tài ứng dụng rất hay. Hiện nay mô hình ngôi nha thông minh đang
rất phổ biến ở nước ngoài, tuy nhiên ở Việt Nam thì nha thông minh còn chưa phổ biến. Với xu
hướng hiện nay, đời sống con người ngày càng phát triển và hiện đại hơn, thì nhu cầu một ngôi nhà
mang lại sự tiện nghi nhờ được điều khiển tự động sẽ ngày càng cần thiết. Do đó, tính thực tiễn cua
đề tài “Ngôi nhà thông minh - Smart Home” là rất lớn.
50
Chương 2:
CAC LINH KIÊN SỬ DỤNG CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH
A. SƠ ĐỒ KHÔI
Hệ thống bao gồm 6 khối chính, sử dụng wifi để hoạt động điều khiển:
- Khối điều khiển trung tâm: Dùng Vi điều khiển ESP8266 điều khiển toàn bộ hệ thống.
- Khối nguồn: Sử dụng nguồn 5V để điều khiển toàn bộ hệ thống
- Khối cảm biến: bao gồm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và cảm biến khí gas.
- Bật tắt các thiết bị điện.
- Điều khiển các thết bị bằng giọng nói
- Hệ thống đóng mở cửa tự động.
B. C LINH KIÊN SỬ DỤNG CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH
I. KHÔI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM – VI ĐIỀU KHIỂN ESP8266
51
▪ Khối điều khiển trung tâm đóng vai trò như một bộ não có khả năng điều khiển tất cả các thiết
bị khác trong nha như bóng đèn, cảm biến gas, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, đồng hồ hiện thị
số…Có khả năng điều khiển mọi thiết bị trong gia đình bằng cách sử dụng điện thoại thông qua
wifi, hoạt động trên giao thức MQTT.
▪ ESP8266 là một chip tích hợp cao - System on Chip (SoC), có khả năng xử ly va lưu trữ tốt.
ESP8266 còn cung cấp khả năng kết nối mạng wifi đầy đu và khép kín.
Sơ đồ chân của ESP8266
1. Thông tin về sản phẩm
- Chip: ESP8266EX
- Hỗ trợ kết nối WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
- Điện áp hoạt động: 0V-3.3V
- Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB
- Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)
- Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
- Bộ nhớ Flash: 4MB
- Giao tiếp: Cable Micro USB
- Có thể lập trình được bằng C/C++, Arduino IDE, NodeMCU
- Nguồn 5V trực tiếp từ USB hoặc 5V qua Vin
2. Ứng dụng
52
ESP8266 có thể ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau như:
- Thiết bị dân dụng
- Tự động hoá nha ở
- Điều khiển không dây trong công nghiệp
- Thiết bị nhận biết vị trí wifi
- Thẻ ID bảo mật
- Camera IP
3. Ưu điểm.
- Kết nối WiFi chính la điểm mạnh nhất cua ESP8266.
- Giá thanh rẻ, dẽ dang tìm kiếm trên thị trường.
- Nhỏ, gọn.
II. CAM BIẾN NHIÊT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM DHT11
▪ Hệ thống nhà thông minh sử dụng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11, đây la cảm biến có khả
năng đo nhiệt độ va độ ẩm với một đầu ra kỹ thuật số. Bằng việc sử dụng kỹ thuật tín hiệu số
riêng, cảm biến nay đảm bảo độ tin cậy cao và độ ổn định lâu dài. Với việc kết nối với Vi Điều
Khiển ESP8266 hiệu năng cao, cảm biến sẽ cung cấp khả năng đo chính xác, khả năng chống
nhiễu tốt.
▪ Thời gian cập nhật điều kiện môi trường cua cảm biến trung bình khoảng 10-20 giây và thời
gian đọc dữ liệu chỉ mất 1 giây.
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
1. Thông tin sản phẩm
- Điện áp hoạt động: 0V – 3.3V (DC)
- Dải độ ẩm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ±5%RH
- Dải nhiệt độ hoạt động: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C
- Khoảng cách truyển tối đa: 20m
53
- Cảm biến gồm 4 chân: Data, NC, Vcc và GND
- Giao tiếp với vi điều khiển qua giao thức OneWire
2. Ứng dụng
- Dùng đo nhiệt độ va độ ẩm.
- Dùng để nghiên cứu học tập bộ môn điện tử.
- Dùng đo nhiệt độ môi trường xung quanh.
- Dùng đo độ ẩm xung quanh.
3. Ưu điểm
- Nhỏ, gọn
- Đo được cả nhiệt độ va độ ẩm
- Với giá thành rẻ, dễ sử dụng, thích hợp sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính
xác không cao, môi trường không khắc nghiệt.
4. DHT11 kêt nối với ESP8266
- Nối chân Data cua DHT11 nối vào chân D1 cua ESP8266
- Chân Vcc cua DHT11 nối vào chân 3V3 cua ESP8266
- Chân GND cua DHT11 nối vào chân GND cua ESP8266
5. Gửi thông số nhiệt độ, độ ẩm về điện thoại
54
Thông số nhiệt độ và độ ẩm hiển thị trên Smartphone
55
Chỉ số nhiệt độ được cập nhật chi tiết qua từng mốc thời gian trong ngày
56
Chỉ số nhiệt độ được cập nhật chi tiết qua từng mốc thời gian trong ngày
III. CAM BIẾN KHÍ GAS MQ2
▪ Hệ thống nhà thông minh sử dụng cảm biến khí gas Mq2, đây la hệ thống cảnh báo khói giúp
phát hiện va báo động kịp thời khi có lượng khói lớn bất thường trong nhà, giúp cảnh báo cháy
57
và giảm thiểu tổn thất về người và tải sản. Cảm biến báo cháy nay được lắp đặt ở khu vực bếp
cua ngôi nhà.
1. Thông tin sản phẩm
- Nguồn hoạt động: 0V-3.3VDC
- Dòng: 150mA
- Loại dữ liệu: Analog
- Thứ tự chân:
Chân Tính năng
VCC Nguồn
GND GND
A0
D0
Analog
Digital
2. Nguyên lý hoạt động
58
- Khi cảm biến hoạt động nó sẽ truyền tín hiệu từ một chân ADC (A0) trên esp8266. Khi
không có khí gas thì tín hiệu sẽ trả về giá trị la 0 va ngược lại có gas vào thì giá trị trả về
la vai trăm va giới hạn la 1023. Nó tương ứng với thang điện áp từ 0 đến 3.3V.
- Va khi nói “đọc tín hiệu analog", thì có thể hiểu đó chính la việc đọc giá trị điện áp.
- Va khi có khí gas 2 đèn LED trên module sẽ phát sáng.
3. Ứng dụng
- Ứng dụng vào việc đo nồng độ khí thải gây ô nhiễm trong công nghiệp.
- Ứng dụng để đo nồng độ khí ga rò rỉ trong gia đình va trong công nghiệp, trong hầm mỏ,
các trạm phân phối khí ga.
- Ứng dụng để đo nồng độ cồn qua hơi thở, đo nồng độ hơi cồn trong các nhà máy sản
xuất bia rượu va môi trường có phát các loại khí thải VOC khác.
- Ứng dụng thiết kế thiết bị đo rò rỉ khí đốt trong nước.
4. Ưu điểm
- Nhỏ, gọn
- Đơn giản, dễ thực hiện
- Giá thành rẻ
- Hoạt động trong thời gian dài, ổn định
- Phạm vi phát hiện rộng
- Tốc độ phản hồi nhanh va độ nhạy cao
- Mạch đơn giản
- Có thể phát hiện các loại khí LPG dễ cháy như metan, propan, butan...
5. Giao tiêp với ESP8266
59
IV. HÊ THÔNG ĐÓNG MỞ CỬA TƯ ĐỘNG
- Không gian sang trọng, ngôi nha có được thoáng mát nổi bật hay không phần lớn là cấu
trúc thiết kế cổng cửa như thế nào. Thời buổi hiện đại, người tiêu dùng ý thức được việc
ngoài những tính năng la sử dụng cho mục đích thì phải có thêm những tính an ninh,
thiết kế đep mắt và hệ thống phải thông minh để đáp ứng tốt nhu cầu cua con người, vì
vậy ma “hệ thống đóng mở cửa tự động” ra đời, đây la sản phẩm tối cao để đưa ngành
công nghệ lên 1 nấc thang, với hệ thống hoàn toàn tự động.
- Với hệ thống tự động này, mỗi khi đi lam về bạn không cần gọi người nhà ra mở cửa,
cũng không cần tra khóa vao chìa. Thay vao đó la sử dụng điện thoại cầm tay để điều
khiển trực tiếp. Nó không chỉ giúp bạn có những trải nghiệm tiện nghi mà còn bảo vệ cả
gia đình được tốt hơn so với cổng cửa sử dụng ổ khóa thông thường, trong điều kiện
trộm cắp đang ngay cang gia tăng.
- Để đáp ứng điều đó, chúng em đã chọn động cơ điều khiển L298 để điều khiển đóng mở
cửa tự động:
+ L298 là một IC mạch cầu H có khả năng hoạt động ở điện thế cao, dòng cao.
+ Nó được thiết kế tương thích chuẩn TTL và lái tải cảm kháng như relay, cuộn
solenoid, động cơ DC va động cơ bước.
+ Nó có 2 chân enable (cho phép) để cho phép/không cho phép IC hoạt động, độc lập
với các chân tín hiệu vào. Cực phát (emitter) cua transistor dưới cua mỗi mạch cầu được
nối với nhau và nối ra chân ngoai để nối với điện trở cảm ứng dòng khi cần.
60
+ Nó có thêm một chân cấp nguồn giúp mạch logic có thể hoạt động ở điện thể thấp
hơn.
1. Thông tin sản phẩm
- Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
- Điện áp nguồn: 5V-30V
- Điện áp điều khiển: 0.3V-7V
- Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
- Dòng cua tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
- Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
- Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃
2. Ứng dụng
L298 được ứng dụng nhiều nhất vao các đề tai như:
- Điều khiển đóng mở cửa tự động
- Điều khiển xe mô hình
- Điều khiển cánh tay Rôbốt
3. Ưu điểm
- Giá thành rẻ, dễ tìm thấy trên thị trường
- Có chức năng bảo vệ quá nhiệt
4. L298N đên moto dùng công tăc hành trình
- Chân IN1 nối với chân D2 cua ESP8266
- Chân IN2 nối với chân D6 cua ESP8266
- Chân OUTPUT1 và OUTPUT2 nối với chân NC cua 2 công tắc hành trình 1,2.
61
- Chân C cua 2 công tắc hành trình nối với moto
- Chân NO cua 2 công tắc hành trình nối với GND
V. KHÔI NGUỒN
Nguồn 12V – 2A dùng để cung cấp cho L298
Từ nguồn 12V hạ áp xuống 5V bằng các dùng Module Buck DC-DC LM2596 3A dùng
cho ESP8266 và toàn mạch.
62
Thông số kỹ thuật của Module Buck DC-DC LM2596 3A
- Điện áp đầu vào: 4V-35V
- điện áp đầu ra: 1.23V-30V
- Dòng đầu ra: 3A (max)
- Hiệu suất chuyển đổi: 92% (tối đa)
- Tần số hoạt động: 150kHz
- Nhiệt độ hoạt động: -40 ℃ đến + 85 ℃
Ưu điểm:
- Nhỏ, gọn, dễ sử dụng.
- Chi phí rẻ
VI. ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG GIA ĐÌNH BẰNG GIỌNG NÓI
- Bên cạnh việc điều khiển bằng nút nhấn, chúng ta có thể điều khiển bật tắt các thiết bị
trong ngôi nhà cua mình thông qua giọng nói.
- Chỉ với vài câu nói ra lệnh để bật hay tắt thiết bị thông qua Google Assistant có trên điện
thoại chúng ta có thể điều khiển dễ dàng các thiết bị mà mình mong muốn.
- Sơ đồ quy trình điều khiển các thiết bị bằng giọng nói diễn ra như sau:
63
Smartphone Google Asistant ITTT
Adafruit IO Giao thưc MQTT
Vi Điều Khiển ESP8266 Bong Đèn
1. Google Assistant
- La một trợ lý cá nhân ảo được phát triển bởi Google va được giới thiệu tại hội nghị nhà
phát triển cua hãng vao tháng 5 năm 2016. Google Assistant có thể tham gia các cuộc trò
chuyện hai chiều. Google Assistant la công cụ để kết nối giữa Smartphone va dịch vụ
IFTTT.
64
2. IFTTT
- Đây la một dịch vụ web trung gian. Nó đứng giữa hai dịch vụ để thực hiện một tác vụ
khi một điều kiện nao đó xảy ra, bởi vậy mới có cái tên If this (nếu điều này xảy ra) then
that (thì làm việc kia). Toàn bộ hoạt động cua IFTTT dựa hết vào nguyên lý này. IFTTT
giúp kết nối giữa Google Assistant và Adafruit làm cho mọi thứ hoạt động cùng với
nhau một cách suôn sẻ.
► Đăng nhập và setup trên IFTTT:
Đăng nhập bằng tài khoản cua Google Assistant như trên điện thoại hoặc là đăng nhập bằng
Gmail cua Google.
65
Click NEW APPLET để tạo applet mới. Ở đây chúng ta sẽ tạo 2 Applet, 1 cái cho lệnh ON,
1 cái cho lệnh OFF.
Với mục THIS thì chúng ta sẽ chọn Google Assistant như hình sau:
Chọn “Say a simple phrase”
66
Điền câu lệnh muốn nói như thế nào thì tùy, ví dụ “turn on the light”. Điền xong thì Create
Trigger.
67
Với mục THAT thì chọn “Adafruit”.
Chọn “Send data to Adafruit IO”
68
Lúc này ta chọn Feed “onoff” (Cái mà ta đã tạo ở dashboard Adafruit), còn mục Data to
save thì nhập “ON” (Do đang làm lệnh ON thiết bị)
Tương tự, chúng ta tạo Applet mới cho lệnh OFF, thay vì “turn on the light” thì giờ sẽ là
“turn off the light”.
Sau khi tạo 2 Applet cho 2 lệnh ON và OFF thì sẽ hiển thị như sau.
3. Adafruit IO
- Là nền tảng IOT xây dựng dựa theo giao thức MQTT. Đây la một giao thức truyền
thông điệp (message) theo mô hình publish/subscribe (xuất bản – theo dõi), sử dụng
băng thông thấp, độ tin cậy cao và có khả năng hoạt động trong điều kiện đường truyền
69
không ổn định. Google Assistant sẽ được kết nối với Adafruit IO thông qua dịch vụ
IFTTT.
► Cai đặt trên Adafruit:
Sau khi đăng nhập, tạo 1 Dashboard:
70
Tạo 1 Dashboard tên “Demo Google Assistant”
Sau khi có Dashboard, ta vào Dashboard add thêm Block. Và block chúng ta cần add đó la
Toggle (như hình trên)
Sau đó chúng ta cần tạo 1 Feed mới (tạo feed tên “onoff”). Tạo xong tích rồi Next.
71
Để mặc định ON va OFF như hình.
Sau khi tạo Block xong thì được như vậy.
4. Giao thưc MQTT
● (Message Queue Telemetry Transport) la một giao thức gởi dạng publish/subscribe với
băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định.
72
● ESP8266 bản thân là một chip tích hợp giao thức TCP/IP, đây la giao thức chính được sử
dụng trong dự án “Ngôi nha thông minh” nay. Bộ xử lí đu mạnh để giao tiếp với các loại
cảm biến và các thiết bị chấp hành thông qua các cổng GPIO.
● MQTT là 1 giao thức truyền dữ liệu giữa nhiều thiết bị thông qua 1 trạm trung gian (gọi là
Broker – là 1 application chạy trên máy tính server/cloud).
● Về cơ bản, các thiết bị trong nhà thông minh (ví dụ như Temperature sensor (Cảm biến
nhiệt độ)) sẽ đóng vai trò client va đăng ky với Broker dữ liệu nó muốn gửi lên hoặc dữ liệu
nó muốn nhận được. Nhiệm vụ cua Broker là thiết bị trung gian nhận dữ liệu truyền lên từ
các thiết bị client và gửi dữ liệu đến các client muốn nhận tương ứng. Chúng ta có thể hình
dung mô hình Broker – Client tương tự như mô hình tổng đai điện thoại. Lưu y la MQTT
không phải là mô hình Server-Client vì tất cả thiết bị đều ngang hang va đều có thể gửi dữ
liệu lẫn nhau thông qua cầu nối Broker.
● Các thiết bị client có thể đăng ky nhận dữ liệu hoặc ngừng nhận dữ liệu từ Broker trong
runtime tùy yêu cầu cua ứng dụng. Ngoài ra các thiết bị client gửi dữ liệu cũng không cần
đăng ky trước loại dữ liệu mà nó sẽ gửi. Do đó, có thể nói giao thức MQTT là mô hình sao
và cho phép nhiều thiết bị trao đổi dữ liệu khá linh hoạt cả đối với thiết bị gửi dữ liệu và
thiết bị nhận dữ liệu.
● Client: là thiết bị Smarthome muốn gửi/nhận dữ liệu trong network
● Broker: là thiết bị trung gian nhận dữ liệu từ các client muốn gửi và gửi dữ liệu đó tới
các client muốn nhận
● Publish: la bước gửi dữ liệu từ 1 thiết bị client đến Broker. Trong bước này, thiết bị
Smarthome sẽ xác định topic (là loại dữ liệu muốn gửi) và giá trị cua topic đó
73
● Subscribe: la bước đăng ky nhận dữ liệu từ Broker cua 1 thiết bị Client. Trong bước này,
thiết bị IoT sẽ xác định loại dữ liệu mà nó muốn nhận. Khi Broker nhận được loại dữ liệu
này từ 1 thiết bị client khác, nó sẽ gửi dữ liệu này tới thiết bị client đã đăng ky nhận.
► Tạo tài khoản và cấu hình ClouseMQTT:
Bước 1: Vào trực tiếp trang CloudMQTT để tạo một tài khoản cho mình, sẽ có một đường
dẫn để kích hoạt thông tin và cấu hình cho tài khoản cua bạn, trừ email và mật khẩu ra thì
các ô còn lại bạn nhập gì tùy thích.
Bước 2: Tạo MQTT Broker bằng cách ấn vào nút Create màu xanh, nhập các thông tin vào
như hình.
74
Bước 3: Chọn Details để cấu hình thông tin.
Trong New Rule chọn user như hình, tên topic đặt demo, tick chọn Read, Write.
75
Cuối cùng ta dùng lệnh Save để lưu lại.
Chương 3. THIẾT KẾ HÊ THÔNG
1. Sơ đồ khối tông quát
Hệ thống bao gồm 6 khối chính, sử dụng wifi để điều khiển:
- Khối điều khiển trung tâm: Dùng Vi điều khiển ESP8266 điều khiển toàn bộ hệ thống.
76
- Khối nguồn: Sử dụng nguồn 5V để điều khiển toàn bộ hệ thống
- Khối cảm biến: bao gồm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và cảm biến khí gas.
- Bật tắt các thiết bị điện.
- Điều khiển các thết bị bằng giọng nói
- Hệ thống đóng mở cửa tự động.
2. Sơ dồ nguyên lý tông quát
Sử dụng phần mềm Proteus 8.7 để mô phỏng:
77
Lưu đồ thuật toán
Lưu đồ thuật toán tổng quát
Lưu đồ thuật toán cho Ngắt
78
Lưu đồ thuật toán nhận dữ liệu từ MQTT
79
Chương 4: KẾT QUA ĐẠT ĐƯỢC
1. Sơ đồ nguyên lý
2. Sơ đồ mạch in
80
3. Sơ đồ mạch in dưới dạng 3D
Mặt trước
Mặt sau
81
4. Mạch đồng sau khi hoan tât
5. Mô hình Smart Home thưc tê
Mặt tiền ngôi nhà
82
Phía sau ngôi nhà
KẾT LUẬN
Đề tài “Nôi nhà thông minh Smart Home” cua chúng em còn rất nhiều thiếu sót và khiếm
khuyết, mặc dù đã rất cố gắng tìm hiểu va tìm tòi, cũng như được sự chỉ bảo cua GVHD thầy LÊ
VĂN TÙNG, nhưng do kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên hệ thống cũng chưa thực sự hoàn
hảo. Em mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp cua quý thầy, cô cũng như các bạn để hệ thống
ngày càng hoàn thiện hơn, giúp các chúng em ngay cang hiểu rõ hơn về hệ thống điều khiển tự
động từ xa và nắm bắt được xu thế chung cua xã hội về mô hình ngôi nhà thông minh nói riêng
cũng như hệ thống điều khiển thông minh nói chung. Góp phần giúp đất nước tiến vào cuộc cách
mạng công nghiệp 4.0 đang rất phổ biến ở các nước trên thế giới.
● Kêt quả thưc hiện:
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài này cùng với sự hướng dẫn tận tình cua thầy LÊ
VĂN TÙNG chúng em đã hoan thanh đúng, đu theo mục tiêu đề tai đã đề ra. Kết quả đạt được như
sau:
-Cung cố các kiến thức đã thu nhận được trong suốt quá trình học tập
-Thiết kế xây dựng mạch và viết chương trình điều khiển.
-Hoàn thiện báo cáo lý thuyết về đề tài.
-Xây dựng được mô hình điều khiển thiết bị bằng điện thoại di động.
● Ưu điểm và hạn chê:
Ưu điểm
Sau quá trình lam đồ án và sản phẩm mạch thực tế, em nhận thấy đề tài cua mình có một số
ưu điểm như sau:
-Sử dụng điện thoại di động có chức năng wifi mang tính hiện đại và tiện nghi.
83
-Phần cứng được thiết kế đơn giản, sử dụng số linh kiên tối thiểu, kết nối chân ra đáp ứng
nhu cầu phát triển đề tài sau này.
Nhược điểm
Sau quá trình lam đồ án và sản phẩm mạch thực tế, em nhận thấy đề tài cua mình có một số
nhược điểm, hạn chế như sau:
-Hệ thống không hoạt động được ở vùng không có wifi (ví dụ như khi mất điện).
● Hướng phát triển:
Đề tài "Ngôi nhà thông minh Smart Home" đã được chúng em xây dựng tương đối hoàn chỉnh,
song chúng em tự nhận thấy rằng đề tài cua mình còn nhiều thiếu sót vì vậy để đề tài này thêm phần
phong phú, mang tính áp dụng trong thực tế hơn, có khả năng lam việc cao hơn thì đề tài cua em
cần phải có thêm các tính năng thiết thực như sau:
- Mở rộng thêm chức năng cảnh báo sự cố và chống trộm cho hệ thống.
- Hệ thống cửa ra vào có thể nhận diện bằng dấu vân tay hoặc nhận diện khuôn mặt.
- Thêm chức năng cai đặt trước ngày giờ điều khiển thiết bị.
- Bật tắt máy điều hoa để điểu khiển nhiệt độ trong nhà.
- Cảm biến ánh sáng và cảm biến mưa tự động phơi quần áo và tự động đóng mở rèm cửa.
Ứng dụng cua đề tài không những áp dụng cho các tòa nhà mà còn được mở rộng áp dụng đối
với điều khiển các thiết bị điện sử dụng nơi công cộng và trong cả công nghiệp.
● Giá thanh của sản phẩm: 5 triệu đồng
ài liệu tham khảo:
- Tài liệu Arduino
- Ths Lê Hoàng Anh, Giáo trình thiết kế mạch in, NXB Trường đại học
Lạc Hồng, 2014.
- Kiều Xuân Thực, Vũ Thị Thu Hương, Vũ Trung Kiên, Vi điều khiển cấu trúc –lập trình và ứng
dụng, NXB Giáo dục, 2008.
- Tailieu.vn
- Doc.edu.vn
- Simcom.us
- …..
84
PHỤ LỤC
Code toàn mạch:
3. #include <NTPClient.h>
4. #include <WiFiUdp.h>
5. #include <ESP8266WiFi.h>
6. #include <ESP8266WebServer.h>
7. #include "Adafruit_MQTT.h"
8. #include "Adafruit_MQTT_Client.h"
9. #include <SPI.h>
10. #include <DHT.h>
11. #include <Adafruit_GFX.h>
12. #include <Max72xxPanel.h>
13. #include <Ticker.h>
14.
15. // Connection data:
16. //
=================================================================
======
17.
18. const char* ssid = "BT HUNG VUONG"; // SSID
19. const char* password = "bthungvuong"; // PASSWORD
20. //
=================================================================
======
21. #define AIO_SERVER "io.adafruit.com"
22. #define AIO_SERVERPORT 1883 // use 8883 for SSL
23. #define AIO_USERNAME "Khoavatly"
24. #define AIO_KEY "ae69450d57164f5591c2ba3e254b6dc5"
25.
26. #define Relay1 D8
27. #define Relay2 D1
28. #define Relay3 10
29. #define ReLay4 D2
30. #define IN2 D6
85
31. #define ENA D0
32. #define DHTPin D4
33. #define DHTTYPE DHT11
34.
35. String date;
36.
37. String weatherString;
38.
39. int refresh = 0;
40. int pinCS = 0;
41. int numberOfHorizontalDisplays = 4; // Số Lượng Led Matrix Ngang
42. int numberOfVerticalDisplays = 1; // Số Lượng Led Matrix dọc
43.
44. Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(pinCS, numberOfHorizontalDisplays,
numberOfVerticalDisplays);
45. Ticker ngat1;
46. int wait = 70; // tốc độ chạy
47. int spacer = 2;
48. int width = 5 + spacer; // Khoảng cách ký tự có thể điều chỉnh
49. WiFiClient client;
50. DHT dht(DHTPin, DHTTYPE);
51. WiFiUDP ntpUDP;
52. NTPClient timeClient(ntpUDP,"2.asia.pool.ntp.org",7*3600);
53.
54. Adafruit_MQTT_Client mqtt(&client, AIO_SERVER, AIO_SERVERPORT,
AIO_USERNAME, AIO_KEY);
55. //Thiết lập lớp máy khách MQTT bằng cách chuyển qua máy khách WiFi và máy chu
MQTT và chi tiết đăng nhập.
56. Adafruit_MQTT_Subscribe Light1 = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt,
AIO_USERNAME"/feeds/ReLay1");// Thiết lập một nguồn cấp dữ liệu gọi la 'ReLay1' để
xuất bản/ Lưu y các đường dẫn MQTT cho AIO theo mẫu: <tên người dùng> / feed /
<feedname>
57. Adafruit_MQTT_Subscribe Light2 = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt,
AIO_USERNAME "/feeds/ReLay2");
86
58. Adafruit_MQTT_Subscribe Light3 = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt,
AIO_USERNAME "/feeds/ReLay3");
59. Adafruit_MQTT_Subscribe Light4 = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt,
AIO_USERNAME "/feeds/ReLay4");
60. Adafruit_MQTT_Subscribe Light5 = Adafruit_MQTT_Subscribe(&mqtt,
AIO_USERNAME "/feeds/ReLay5");
61.
62. Adafruit_MQTT_Publish nhietdo = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, AIO_USERNAME
"/feeds/nd");
63. Adafruit_MQTT_Publish doam = Adafruit_MQTT_Publish(&mqtt, AIO_USERNAME
"/feeds/da");
64. void setup() {
65. Serial.begin(115200);
66. dht.begin();
67. timeClient.begin();
68.
69. pinMode(Relay1, OUTPUT);
70. pinMode(Relay2, OUTPUT);
71. pinMode(Relay3, OUTPUT);
72. pinMode(ReLay4, OUTPUT);
73. pinMode(IN2, OUTPUT);
74. pinMode(ENA, OUTPUT);
75. pinMode(DHTPin, INPUT);
76.
77. matrix.setIntensity(13); // điều chỉnh độ sáng 0-15
78. // Tọa Độ Led Matrix bắt đầu 8 * 8
79. matrix.setRotation(0, 1); // 1
80. matrix.setRotation(1, 1); // 2
81. matrix.setRotation(2, 1); // 3
82. matrix.setRotation(3, 1); // 4
83.
84. Serial.begin(115200);
85. WiFi.mode(WIFI_STA);
86. WiFi.begin(ssid, password);
87
87. while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
88. delay(500);
89. Serial.print(".");
90.
91. }
92. ngat1.attach(1, cambiengas); //1 giây ngắt 1 lần
93.
94. mqtt.subscribe(&Light1);
95. mqtt.subscribe(&Light3);
96. mqtt.subscribe(&Light2);
97. mqtt.subscribe(&Light4);
98. mqtt.subscribe(&Light5);
99.
100. }
=================================================================
101. void loop() {
102. MQTT_connect();// Đảm bảo kết nối đến máy chu MQTT vẫn còn hoạt động (điều
này sẽ thực hiện đầu tiên
103. // kết nối và tự động kết nối lại khi bị ngắt kết nối). Xem MQTT_connect
104. // định nghĩa ham bên dưới.
105. nhandl();
106. hienthi();
107. int h = dht.readHumidity();
108. int t = dht.readTemperature();
109. !doam.publish(h);
110. !nhietdo.publish(t);
111.
112. }
113. //
=================================================================
======
114. void cambiengas()
115. {
116. Serial.println(analogRead(A0));
88
117. if (analogRead(A0)>400){
118. digitalWrite(ENA, HIGH);
119. }else{
120. digitalWrite(ENA, LOW);
121. }
122.
123. }
124.
125. void hienthi()
126. {
127. int h = dht.readHumidity();
128. int t = dht.readTemperature();
129.
130. DisplayTime();
131.
132. ScrollText("Khoa Vat Ly");
133. ScrollText(" VTK39");
134.
135. weatherString = "T:" + String(t) + "C";
136. ScrollText(weatherString);
137.
138. weatherString = "H:" + String(h) + "% ";
139. ScrollText(weatherString);
140.
141. DisplayTime();
142. }
==============================================================
143. void DisplayTime() {
144. timeClient.update();
145. matrix.fillScreen(LOW);
146. int y = (matrix.height() - 8) / 2;
147. matrix.drawChar(14, y, (String(":"))[0], HIGH, LOW,1);
148. String hour1 = String (timeClient.getHours() / 10);
149. String hour2 = String (timeClient.getHours() % 10);
89
150. String min1 = String (timeClient.getMinutes() / 10);
151. String min2 = String (timeClient.getMinutes() % 10);
152. int xh = 2;
153. int xm = 19;
154.
155. matrix.drawChar(xh, y, hour1[0], HIGH, LOW, 1);
156. matrix.drawChar(xh + 7, y, hour2[0], HIGH, LOW, 1);
157. matrix.drawChar(xm, y, min1[0], HIGH, LOW, 1);
158. matrix.drawChar(xm + 7, y, min2[0], HIGH, LOW, 1);
159.
160. matrix.write();
161. }
162.
163. //
============================================================
164. void nhandl(){
165. Adafruit_MQTT_Subscribe *subscription;
166. while ((subscription = mqtt.readSubscription(20000))) {
167. if (subscription == &Light1) {
168. int Light1_State = atoi((char *)Light1.lastread);// hàm chuyển chữ thành số
169. digitalWrite(Relay1, Light1_State);
170.
171. }
172. if (subscription == &Light2) {
173. int Light2_State = atoi((char *)Light2.lastread);
174. digitalWrite(Relay2, Light2_State);
175.
176. }
177. if (subscription == &Light3) {
178. int Light3_State = atoi((char *)Light3.lastread);
179. digitalWrite(Relay3, Light3_State);
180. }
181. if (subscription == &Light4) {
182. int Light4_State = atoi((char *)Light4.lastread);
90
183. if(Light4_State == 1){
184. analogWrite(ReLay4, 230);
185. digitalWrite(IN2, LOW);
186. }
187. }
188.
189. if (subscription == &Light5) {
190. int Light5_State = atoi((char *)Light5.lastread);
191. if(Light5_State == 1){
192. analogWrite(IN2, 230);
193. digitalWrite(ReLay4,LOW);
194.
195. }
196. }
197. }
198. }
199. //
==============================================================
200. void ScrollText (String text) {
201. for ( int i = 0 ; i < width * text.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++ ) {
202. if (refresh == 1) i = 0;
203. refresh = 0;
204. matrix.fillScreen(LOW);
205. int letter = i / width;
206. int x = (matrix.width() - 1) - i % width;
207. int y = (matrix.height() - 8) / 2;
208.
209. while ( x + width - spacer >= 0 && letter >= 0 ) {
210. if ( letter < text.length() ) {
211. matrix.drawChar(x, y, text[letter], HIGH, LOW, 1);
212. }
213. letter--;
214. x -= width;
215. }
91
216. matrix.write();
217. delay(wait);
218. }
219. }
220.
221.
222. //
============================================================
223.
224.
225.
226. void MQTT_connect() {
227. int8_t ret;
228. // Dừng nếu đã kết nối.
229. if (mqtt.connected()) {
230. return;
231. }
232.
233. Serial.print("Connecting to MQTT... ");
234.
235. uint8_t retries = 3;
236.
237. while ((ret = mqtt.connect()) != 0) {// kết nối sẽ trả về 0 cho kết nối
238. Serial.println(mqtt.connectErrorString(ret));
239. Serial.println("Retrying MQTT connection in 5 seconds...");
240. mqtt.disconnect();
241. delay(5000);
242. retries--;
243. if (retries == 0) {
244. while (1);
245. }
246. }
247. Serial.println("MQTT Connected!");
248.
92
249. }
93
BỘ GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2019
THIẾT BỊ THU THẬP THÔNG SÔ MÔI TRƯỜNG TƯ ĐỘNG
Thuộc nhóm ngành khoa học: Tự Nhiên
Sinh viên thực hiện: Trần Văn Huy Nam, Nữ: Nam
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: VTK39, Khoa Vật Lí Năm thứ: 4 /Số năm đao tạo: 4.5 năm
Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông
Người hướng dẫn: Th.S Phan Văn Chuân
Lâm Đồng, tháng 5 /2019
BÁO CÁO TỔNG KẾT
94
NHÓM SINH VIÊN THƯC HIÊN
Sinh viên thực hiện: Trần Văn Huy Nam, Nữ:Nam Dân tộc: Kinh
Sinh viên thực hiện: Bùi Tâm Thơm Nam, Nữ:Nam Dân tộc: Kinh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Diệp Quỳnh Như Nam, Nữ:Nữ Dân tộc: Kinh
Sinh viên thực hiện: Hồ Quang Toản Nam, Nữ:Nam Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa:VTK39
Khoa: Vật Lí
Năm thứ: 4 /Số năm đao tạo: 4.5 năm
Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông
95
LỜI MỞ ĐẦU
Thế kỷ 21 mở ra một thời đại mới, thời đại khoa học công nghệ đòi hỏi con người luôn luôn không
ngừng tìm tòi học hỏi để phát triển và tiến bộ.
Với sự nhảy vọt cua khoa học, kỹ thuật điện – điện tử, mà vì thế trong một thời gian ngắn nó đã đạt
được những thành tựu to lớn trong hầu hết các lĩnh vực trong đời sống xã hội. Thiết bị và công nghệ
ngay cang đổi mới để góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống. Ngày nay các thiết bị vi điều khiển
có ứng dụng càng rộng rãi với ưu điểm nhỏ gọn, linh hoạt và có thể được điều khiển rộng rãi . Vi
điều khiển ngày càng chiếm lĩnh va đóng vai trò cực kì quan trọng trong kỹ thuật điều khiển và tự
động hóa.
Giờ đây, nhu cầu chuyên dụng hóa, tối ưu( thời gian, không gian, giá thành) bảo mật, tính chu động
linh hoạt trong công nghệ… ngay cang đòi hỏi khắt khe việc đưa ra công nghệ mới trong lĩnh vực
chế tạo mạch điều khiển điện tử, để đáp ứng các nhu cầu cấp thiết trong khoa học kỹ thuật điện –
điện tử. Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó đáp ứng được nhu cầu cua nhiều ngành
lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa trong đời sống… So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điều
khiển nhỏ gọn hơn, do đó nó được tập hợp lại và có khả năng lập trình để điều khiển nên tiện dụng
va cơ động. Với các tính chất ưu việt đó, trong đề tài này nhóm em sử dụng vi điều khiển để thu
thập các thông số cua môi trường đồng thời hiển thị lên LCD va đưa lên ứng dụng, website như
Blynk, Thingspeak.
Đề tai nay được thực hiện dựa trên các kiến thức đã học, sách tham khảo và một số nguồn tài liệu
trên mạng Internet cùng với sự hướng dẫn cua thầy. Tuy nhiên, do thời gian va trình độ có hạn nên
nhóm em không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy mong thầy, cô góp ý xây dựng giúp đỡ để đề tài
hoàn chỉnh hơn.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!
96
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
I. Giới thiệu các thông số môi trường
1. Nhiệt độ
- Nhiệt độ là một khái niệm vật ly dùng để mô tả cảm nhận nhiệt cua một vật khi tiếp xúc với
nguồn nhiệt được dùng để đo mức độ nhiệt.
- Nhiệt độ là một đại lượng ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng cua hầu hết các quy trình công
nghệ cũng như môi trường sống cua con người. Vì vậy, thiết bị đo nhiệt độ tồn tại ở mọi nơi
trong đời sống và kỹ thuật. Nhiệt độ la đại lượng vật lý biểu thị mức độ nóng lạnh cua vật thể
va môi trường. Gía trị nhiệt độ đặc trưng cho năng lượng động học trunh bình chuyển động
cua các phần tử vật chất. Nó là trong những thông số cua trạng thái nhiệt.
- Ví dụ: Nhiệt độ cơ thể con người ổn định là ở 36,5°C, nếu nhiệt độ môi trường xung quanh
cơ thể con người xuống dưới 15°C bạn sẽ cảm thấy lạnh, va ngược lại nhiệt độ môi trường từ
khoảng 35°C trở lên bạn sẽ cảm thấy nóng bức.
- Các thang đo nhiệt độ hay dùng là:
- Thang nhiệt giai Celsius (1701-1744) đặt theo tên nhà Vật ly người Thụy Điển:
Thang nhiệt giai Celsius xác định nhiệt độ cua các vật theo độ C (viết tắt °C) đây la thang
nhiệt độ quen thuộc với hầu hết mọi người. Chỉ cần nói vật đó có nhiệt độ 100°C trong
đầu bạn sẽ hình dung ra ngay vật đso la một vật rất nóng không nên chạm vào vì có nguy
cơ bị bỏng cao.
Thang nhiệt giai Celsius lấy nhiệt độ cua nước khi đóng băng va nhiệt độ sôi cua nước
làm chuẩn. Sau đó chia nhỏ thành 100 vạch chia, mỗi vạch chia ứng với 1 độ => nước
đóng băng ở nhiệt độ 0°C và sôi ở nhiệt độ 100°C trong điều kiện áp suất tiêu chuẩn.
- Thang nhiệt giai Fahrenheit (1686-1736) đặt theo tên nhà vật ly người Đức:
Thang nhiệt giai Fahrenheit xác định nhiệt độ cua các vật theo độ F (viết tắt là °F). Thang
nhiệt giai Fahrenheit được sử dụng chu yếu ở các nước Châu Âu. Nhà vật lý Fahrenheit
đã chọn gốc 0 độ là nhiệt độ thấp nhất cua mùa đông 1708 tại thành phố Gdansk quê
hương cua ông.
Liên hệ giữa thang nhiệt giai Fahrenheit và nhiệt giai Celsius
- Thang nhiệt giai Kelvin (1824-1907) đặt theo tên nha vật ly người Anh, William Thomson
sau nay được phong tước hiệu la huân tước Kelvin
97
Thang nhiệt giai Kelvin xác định nhiệt độ cua các vật theo độ K ( viết tắt la K). Thang
nhiệt giai Kelvin đưa đến khái niệm nhiệt độ không tuyệt đối (nhiệt độ theo ly thuyết ma
tại đó không thể xuống thấp hơn được nữa)
Liên hệ giữa thang nhiệt giai Kelvin va nhiệt giai Celsius
2. Độ ẩm
- Bên cạnh nhiệt độ, độ ẩm cũng la một trong các đặc trưng nhất cua khí hậu hay môi trường
va đặc biệt có y nghĩa quan trọng trong các quy trình công nghệ hay sức khỏe con người.
Trong khí quyển, độ ẩm tồn tại trong phạm vi rất rộng từ phần triệu PPM đến hơi nước bão
hòa ở 100 độ C, trong khoảng nhiệt độ lớn từ -60°C đến 1000°C, có thể lẫn tạp chất và hóa
chất khác nhau.
- Độ ẩm không khí là một đại lượng xác định lượng hơi nước có trong một thể tích khí xác
định. Độ ẩm không khí bao gồm độ ẩm không khí tuyệt đối, độ ẩm không khí cực đại, độ ẩm
không khí tỉ đối.
- Độ ẩm không khí tuyệt đối a trong khí quyển la đại lượng đo bằng khối lượng m (tính ra
gam) cua hơi nước có trong 1m3 không khí, đơn vị đo cua a là (g/m3).
Trong đó: AH la độ ẩm tuyệt đối cua thể tích không khí đưuọc xét.
la khối lượng hơi nước chứa trong hỗn hợp không khí.
la thể tích hỗn hợp khí có chứa lượng hơi nước đó.
- Độ ẩm không khí cực đại A la độ ẩm tuyệt đối cua không khí trong thạng thái bão hòa.
- Độ ẩm không khí tỉ đối f (tương đối): cho biêt mưc độ ẩm của không khí được xác
định bằng biểu thưc sau:
- Độ ẩm thường đi đôi với nhiệt độ, nếu nhiệt độ không khí càng thấp, trời trở lạnh và kèm
theo đó la độ ẩm tăng lên, lượng hơi nước trong không không khí sẽ dần đạt tới trạng thái bão
hòa. Ngược lại, nhiệt độ tăng, thời tiết ấm dần thì độ ẩm không khí cũng giảm xuống mức
nhất định. Độ ẩm và nhiệt độ giữ vai trò quan trọng, cả tích cực lẫn tiêu cực nhưng ít khi hai
yếu tố nay được chú ý một cách đúng mực. Nếu hai yếu tố này bị chênh lệch dù lên cao hay
xuống thấp cũng sẽ gây nên tình trạng sinh sôi các loại vi khuẩn gây bệnh, gây khô nứt da, đề
98
kháng con người bị ảnh hưởng. Đối với các công đoạn sản xuất, nó ít nhiều sẽ ảnh hưởng tới
các sản phẩm mà ta sản xuất cũng như sức khỏe người vận hành.
3. Cường độ ánh sáng Lux
- Ánh sáng có ảnh hưởng rất lớn đến với cơ thể cua con người. Nó không chỉ cho phép chúng
ta nhìn thấy được môi trường xung quanh. Mà chúng còn kích thích, dẫn đến thay đổi các
mức độ về tâm trạng và hoạt động cua chúng ta.
- Ánh sáng la đồng hồ kiểm soát nhịp điệu sinh học cua chúng ta. Va ánh sáng ban ngay đóng
góp không hề nhỏ đến với sức khỏe. Mỗi một ánh sáng khác nhau sẽ có một cường độ ánh
sáng khác nhau.
- Cường độ ánh sáng Lux la gì: la đơn vị dẫn xuất được tính cho công suất ánh sáng chiếu trên
một diện tích 1m vuông
- Thông số nay cho chúng ta biết cường độ ánh sáng tối thiểu ma cảm biến ánh sáng
cua camera quan sát có thể nhận biết được mau sắc giữa các vật thể. Trong điều kiện cường
độ sáng nhỏ hơn cường độ sáng nhỏ nhất ma camera cảm nhận được, thì chúng ta phải lắp
thêm đèn chiếu sáng để tăng cường độ ánh sáng hoặc lắp thêm đèn hồng ngoại camera có hỗ
trợ hồng ngoại, hoặc thay thế bằng camera có cường độ sáng tối thiểu nhỏ hơn hoặc chúng
ta thay bằng camera hồng ngoại khác mới có thể quan sát được.
- Khả năng quan sát cua camera trong điều kiện ánh sáng nhất định Khi quan sát các khu vực
có ánh sáng khác nhau, một thông số ma chúng ta cần chú y đó la: Minimum Illumination
được gọi la: Cường độ ánh sáng nhỏ nhất thường được tính bằng Lux.
- Lux la được tính khu vực vùng chiếu sáng.
- Sự khác biệt giữa lumen và lux là lux tính đến khu vực ma quang thông được truyền đi.Một
quang thông la 1000 lumens, được tập trung vao một khu vực 1m vuông chiếu sáng khu vực
đó với một độ chiếu sáng la 1000 lux.
công thức tính lux:
1 Lux = 1 Lumen / m2
- Cường độ ánh sáng tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa vật được chiếu sáng va nguồn sáng.
4. Ap suât không khí
- Một đặc điểm quan trọng cua bầu khí quyển Trái đất là áp suất không khí, xác định các kiểu
gió và thời tiết trên toàn cầu. Trọng lực tác động lên bầu khí quyển cua hành tinh giống như
nó khiến chúng ta bị trói chặt vào bề mặt cua nó. Lực hấp dẫn này làm cho bầu khí quyển đẩy
lùi mọi thứ xung quanh, áp lực tăng giảm khi Trái đất quay.
- Theo định nghĩa, áp suất khí quyển hoặc không khí la lực trên một đơn vị diện tích tác động
lên bề mặt Trái đất bằng trọng lượng cua không khí bên trên bề mặt. Lực tác dụng bởi một
99
khối không khí được tạo ra bởi các phân tử tạo nên nó va kích thước, chuyển động va số
lượng cua chúng có trong không khí. Những yếu tố nay rất quan trọng vì chúng xác định nhiệt
độ va mật độ cua không khí va do đó áp suất cua nó.
- Số lượng phân tử không khí trên một bề mặt xác định áp suất không khí. Khi số lượng phân
tử tăng lên, chúng gây áp lực lớn hơn lên một bề mặt va tổng áp suất khí quyển tăng lên.
Ngược lại, nếu số lượng phân tử giảm, thì áp suất không khí cũng vậy.
II. Hệ thống thu thập thông số môi trường tư động
- Các thông số môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí, độ rọi ánh sáng là những
đại lượng vật lý gắn liền với cuộc sống cua chúng ta. Nó tác động đến mọi người , mọi mặt
cua cuộc sống, do đó việc thu thập được các thông số môi trường đóng vai trò rất quan trọng,
chẳng hạn:
- Khi sở hữu một thiết bị dự báo thời tiết, các hộ gia đình có thể biết được thời tiết trong
ngay, từ đó có những kế hoạch hay những dự định cho phù hợp.
- Các nha máy, công ty, xí nghiệp có thể có những biện pháp hữu hiệu trong việc bảo vệ các
thiết bị, vật tư trong điều kiện môi trường xung quanh, đặc biệt la điều kiện môi trường thay
đổi.
- Thời tiết có ảnh hưởng cực kỳ lớn trong nông nghiệp, nó quyết định 50% vụ mùa mang đó
có bội thu hay không. Bởi vậy, trạm thời tiêt chính la một thiết bị không thể thiếu vắng trong
những khu vực lam nông nghiệp.
- Trong lĩnh vực thể thao, đặc biệt la các môn thể thao ngoai trời, trạm khí tượng giúp việc tổ
chức các buổi thi đấu được toan ven hơn, không bị ảnh hưởng quá nhiều bởi điều kiện thời
tiết.
- Va còn vô số những ứng dụng khác ma chúng ta chưa kể tới. Bất cứ lĩnh vực nao cũng có
thể bị ảnh hưởng bởi thời tiết, nên gần như vai trò của trạm thời tiết đối với các lĩnh vực trong
cuộc sống la cực kỳ quan trọng.
III. Mục đích chọn đề tài
- Nghiên cứu những ứng dụng chu yếu cua mạch về cảm biến. Từ đó tiến hành xây dựng, thiết
kế một mạch ứng dụng cua nó trong đời sống trong đời sống.
- Phục vụ được nhu cầu cập nhật thời tiết mọi lúc mọi nơi cho công-nông nghiệp nói chung
và các mô hình trồng trọt trong các nông trại nói riêng.
- Với bản thân người thực hiện đề tai, đây chính la một cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra lại
kiến thức cua mình, đồng thời có cơ hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên cứu
được với những vấn đề mình chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân nhiều kiến
thức bổ ích sau này có thể ứng dụng vào thực tế cuộc sống.
100
- Hình thành khả năng tự suy nghĩ tìm tòi, học hỏi, phát huy năng lực cua cá nhân, nhóm.
IV. Đối tượng nghiên cưu
- Tìm hiểu các linh kiện cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, độ rọi ánh sáng,….
- Tìm hiểu thiết bị định vị GPS.
- Tìm hiểu vi điều khiển NodeMCU ESP8266
- Tìm hiểu phương pháp lập trình cho ESP8266
- Các phương pháp điều khiển và xử lý dữ liệu hiển thị trên LCD va đưa lên các website, ứng
dụng như Thingspeak va Blynk,…
V. Phương pháp nghiên cưu
- Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết để tổng hợp và phân tích tài liệu có liên quan từ
đó xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài.
- Tiến hành tìm hiểu tính ứng dụng và khả quan cua đề tai trong đời sống thực tiễn.
- Phương pháp xử lí số liệu, tìm hiểu chuương trình nạp cho vi điều khiển để điều khiển hoạt
động cua các cảm biến, từ đó rút ra được các kết luận chính xác về các vấn đề nghiên cứu.
VI. Phạm vi nghiên cưu
- Hệ thống các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí, cường độ ánh sáng Lux, Module
định vị.
- Cách giao tiếp giữa NodeMCU ESP8266 và hệ thống cảm biến.
CHƯƠNG II. NỘI DUNG THƯC HIÊN
I. Sơ đồ khối
KHÔI NGUỒN
KHÔI HÊ
THÔNG
ĐIỀU KHIỂN
TRUNG TÂM
KHÔI ĐỊNH
VỊ GPS
KHÔI CAM
BIẾN
KHÔI HIỂN
THỊ
101
- Thiết bị thu thập thông số môi trường tự động bao gồm những khối quan trọng như sau:
Khối hệ thống điều khiển trung tâm: Là khối quan trọng trong mạch, đảm nhận chức năng
nhận chương trình do người lập trình nạp vao va điều khiển hoạt động cua các cảm biến
có trong mạch.
Khối nguồn: Cấp nguồn cho mạch hoạt động, đảm bảo mạch hoạt động ổn định.
Khối cảm biến: Đảm nhận chức năng cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật
lý hay hóa học ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu
thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó.
Khối định vị GPS: Giúp xác định được vị trí hiện tại nơi bạn cần hoặc nơi bạn muốn đo
các thông số.
Khối hiển thị: Hiển thị kết quả bạn nhận được từ cảm biến lên LCD hoặc các App,
Website mà bạn đã cai đặt trước đó.
II. Giới thiệu linh kiện quan trọng trong hệ thống
1. Khối nguồn
- Sử dụng nguồn 5VDC: Đảm nhận chức năng cấp nguồn cho vi điều khiển và các cảm biến
hoạt động.
Sử dụng Adapter
102
Pin, Acquy
103
Mạch hoạt động với điện áp tối đa là 5V-1A nên chọn nguồn 5V là hợp lí nhất để
tránh tình trạng chọn nguồn có điện áp quá cao, tỏa ra lượng nhiệt lớn gây hư hỏng
thiết bị khi hoạt động lâu dài.
2. Vi điều khiển(Node MCU ESP8266)
- Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC
ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng, lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.
- Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU được dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu
thập dữ liệu va điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT.
- Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU sử dụng chip nạp và giao tiếp UART mới và ổn
định nhất là CP2102 có khả năng tự nhận Driver trên tất cả các hệ điều hành Window và
Linux, đây la phiên bản nâng cấp từ các phiên bản sử dụng IC nạp giá rẻ CH340.
- Thông số kĩ thuật:
IC chính: ESP8266 Wifi SoC.
Phiên bản firmware: NodeMCU Lua
Chip nạp va giao tiếp UART: CH340
GPIO tương thích hoan toan với firmware Node MCU.
Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
GIPO giao tiếp mức 3.3VDC
Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.
Kích thước: 59 x 32mm
- Hình ảnh NodeMCU ESP8266
104
- Sơ đồ chân cua NodeMCU ESP8266
105
- Lí dó chọn NodeMCU ESP8266:
Tích hợp thu phát Wifi
Đơn giản, nhỏ gọn, dễ thực hiện
Phù hợp với nhiều loại cảm biến
- Các mô hình lập trình với ESP8266:
Mô hình 1: Sử dụng firmware có sẵn giao tiếp AT Command
+ Trong mô hình nay, chúng ta sẽ nạp một firmware có sẵn được cung cấp bởi Espressif để
ESP8266 hoạt động như một Wifi module độc lập. Nhiệm vụ cua chúng ta la lập trình 1
MCU bên ngoai giao tiếp với ESP8266 để cấu hình cho kết nối Wifi va truyền/nhận dữ liệu
từ mạng Wifi.
+ Nguyên ly hoạt động cua mô hình nay có thể được thể hiện trong hình bên dưới:
106
+ Ở đây chúng ta giao tiếp với ESP8266 qua chuẩn UART nên chỉ cần kết nối 2 tín hiệu
TXD/RXD va 2 dây nguồn đến module ESP8266 la đã có thể giao tiếp được rồi. External
MCU thì có thể la 1 board microcontroller như board Arduino hoặc máy tính PC.
+ Đây la mô hình lập trình đơn giản nhất va nhanh nhất. Chúng ta sẽ sử dụng ESP8266 như
la 1 wifi module va chỉ việc cấu hình mạng Wifi, password, ra lệnh kết nối va truyền nhận
dữ liệu trên giao tiếp UART.
+ Để giao tiếp, chúng ta sẽ truyền lệnh theo 1 định dạng được định nghĩa bởi Espressif và
được gọi la các lệnh AT command. Hiện tại các lệnh AT command có thể được chia thanh 3
nhóm:
Các lệnh cấu hình hoạt động cua chip: Cho phép các bạn có thể kiểm tra trạng thái hoạt
động, thực hiện reset chip, đọc thông tin firmware version, hoặc cấu hình thông số
UART, Sleep mode v.v….
Các lệnh xác lập thông tin mạng Wifi: Hỗ trợ các lệnh như chế độ hoạt động (Station,
AP, AP+ station), đọc các danh sách các mạng Wifi xung quanh, cấu hình thông tin
mạng Wifi sẽ kết nối, hoặc cấu hình DHCP, WPS, MDNS, smart config,… Đa phần các
cấu hình liên quan đến Wifi đều được hỗ trợ đầy đu cho các nhu cầu sử dụng thông
thường cho đến nâng cao.
Các tập lệnh cấu hình TCP/IP: cho phép cấu hình TCP, UDP, SSL, các lệnh Ping, cấu
hình timeout cho truyền dữ liệu, DNS,… Phần nay hỗ trợ chu yếu cho truyền nhận data.
Mô hình 2: Lập trình trực tiếp trên Chip ESP8266
- Trong mô hình nay, chúng ta sẽ lập trình ra một firmware cho ESP8266 sử dụng bộ thư
viện SDK được cung cấp bởi Espressif. Chúng ta sẽ theo mô hình nay cho các ứng dụng
107
muốn dùng ES8266 để điều khiển thiết bị trực tiếp ma không cần một external MCU điều
khiển; hoặc chúng ta cần các tính năng ma firmware chuẩn chưa cung cấp.
- Bộ thư viện SDK cua ESP8266 bao gồm các thanh phần sau:
Các file code thư viện cung cấp API để điều khiển phần cứng (HAL driver), định nghĩa
các địa chỉ cua thanh ghi điều khiển, cũng như các module software như RTOS, Memory
Managment, v.v..
Các chương trình biên dịch (compiler and linker) để biên dịch source code va tạo ra file
*.bin firmware cho ESP8266
Software để truyền file *.bin xuống ESP8266 qua đường UART (chúng ta cần thay đổi
giá trị cua vai chân GPIO để ESP8266 vao chế độ nạp firmware từ UART)
- Với các file code thư viện, Espressif hỗ trợ 2 bộ thư viện: Non-OS SDK và RTOS SDK.
Chúng ta sẽ dùng bộ thư viện Non-OS SDK để lập trình cho ESP8266 không sử dụng hệ
thống RTOS; va RTOS SDK để lập trình ứng dụng có sử dụng các giải pháp đồng bộ các tác
vụ ứng dụng cua hệ thống RTOS.
- Bản chất ứng dụng sử dụng Non-OS SDK va RTOS SDK có thể được mô tả như sau:
Non-OS SDK: Do không có sử dụng hệ điều hanh quản ly (OS) nên các hoạt động trong
chương trình sẽ được quản ly thông qua timer hay các hàm call-back. Các tác vụ sẽ được
gọi khi có 1 điều kiện tương ứng xảy ra va thông thường được xử ly theo phương thức
polling để kiểm tra tất cả các điều kiện cua các tính năng tương ứng. Đây la mô hình lập
trình truyền thống ma chúng ta thường sử dụng khi bắt đầu quá trình học lập trình ứng
dụng . Ưu điểm cua nó la đơn giản nên ổn định va được nha sản xuất cập nhật các tính
năng mới đầu tiên. Hiện nay, phiên bản mới nhất cua Non-OS SDK là V2.0.0
Cấu trúc thư mục cua Non-OS SDK như sau:
108
app: Thư mục lam việc chính chứa tất cả source code sẽ được compile cua ứng dụng
bin: Chứa firmware đã được compile va nạp trực tiếp xuống flash
documents: các tai liệu liên quan đến SDK
driver_lib: Các thư viện hỗ trợ các thiết bị ngoại vi như UART, I2C va GPIO.
examples: Chứa các ví dụ mẫu để tham khảo.
include: Chứa các header file sử dụng trong SDK. Các tập tin nay cũng định nghĩa các API
cũng như các macro ma SDK hỗ trợ. Người sử dụng không nên sửa các file nay
ld: Chứa các file tương tác với các phần mềm chạy SDK . Nha sản xuất khuyến cáo không
nên sửa đổi nó trừ khi có những yêu cầu đặc biệt.
lib: Chứa các thư viện hỗ trợ bởi SDK như cấu hình chip, Wifi config,.. đến các tính năng
cao cấp như Mesh, SmartConfig , mDNS, Sniffer,…
tools: Chứa các script cần thiết cho quá trình compile firmware: script tạo file binary, script
tạo certificate,… Nha sản xuất khuyến cáo người sử dụng không nên sửa các file này.
RTOS SDK: Sử dụng FreeRTOS mã nguồn mở giúp hệ thống hoạt động đa nhiệm. Do
đó, hệ thống nay cho phép người dùng sử dụng các phương thức chuẩn cho việc quản ly
tài nguyên, chu kỳ hoạt động theo chu kỳ, quản ly thời gian trễ trong tác vụ , cung cấp
thông tin cũng như đồng bộ hóa giữa các tác vụ.
109
Ưu điểm cua nó có thể xử ly đa nhiệm trong các yêu cầu dự án lớn tuy nhiên phụ thuộc
vao chất lượng SDK ma hệ thống hoạt động ổn định hay không. Do đó thông thường các
API mới được cập nhật chậm hơn so với Non-OS. Điểm đặc biệt cần lưu y la RTOS
không hỗ trợ AT command. Do đó nếu bạn muốn viết 1 firmware ma cần hỗ trợ AT
command để giao tiếp với MCU bạn phải sử dụng Non-OS SDK. Hiện nay, phiên bản
mới nhất cua RTOS SDK là V1.4.0 cung cấp hầu hết tất cả các Api cua Non-OS
SDK ngoại trừ việc không hỗ trợ AT command.
Cấu trúc thư mục cua RTOS SDK như sau:
bin: Chứa firmware đã được compile va nạp trực tiếp xuống flash
documents: các tai liệu liên quan đến SDK
examples: Chứa các ví dụ mẫu để tham khảo.
examples/driver_lib: Các thư viện hỗ trợ các thiết bị ngoại vi như UART, I2C va GPIO.
examples/project_template: template cho project
examples/smart_config: Ví dụ mẫu cho Smart Config
examples/spiffs_test: Ví dụ mẫu cho SPIFFS
examples/websocket_demo: Ví dụ mẫu cho WebSocket
110
extra_include: Các header files cua Xtensa.
include: Chứa các header file sử dụng trong SDK. Các tập tin nay cũng định nghĩa các API
cũng như các macro ma SDK hỗ trợ. Người sử dụng không nên sửa các file nay
ld: Chứa các file tương tác với các phần mềm chạy SDK . Nha sản xuất khuyến cáo không
nên sửa đổi nó trừ khi có những yêu cầu đặc biệt.
lib: Chứa các thư viện hỗ trợ bởi SDK như cấu hình chip, Wifi config, FreeRTOS.. đến các
tính năng cao cấp như Mesh, SmartConfig , mDNS, Sniffer,…
third_party: Các thư viện hỗ trợ open-source từ các nha phát triển: Spiffs, Lwip, ssl,…
tools: Chứa các script cần thiết cho quá trình compile firmware: script tạo file binary, script
tạo certificate,… Nha sản xuất khuyến cáo người sử dụng không nên sửa các file này.
Mô hình 3: Sử dụng các Firmware thư viện từ cộng đồng phát triển – Lập trình cho ESP8266
dùng Arduino IDE
Mô hình lập trình được mô tả như sau:
Mô hình sử dụng IDE cua Adruino lập trình cho ESP8266
Như mô tả trong hình, chúng ta có thể sử dụng các lệnh quen thuộc trong Adruino IDE.
Khi biên dịch trong Arduino IDE, bộ thư viện ESP8266 sẽ chuyển đổi các lệnh Arduino
thanh các code cua ESP8266 sử dụng các API cua Non-OS SDK
111
Chúng ta có thể hiểu nguyên ly cua mô hình nay la bộ thư viện ArduinoESP8266 giúp
tạo ra các dòng code cua ESP8266 từ những lệnh quen thuộc trên Arduino IDE. Vì vậy
người lập trình vẫn có thể sử dụng ngôn ngữ Arduino đã quen thuộc va dễ hiểu để lập
trình cho ESP8266. Hơn nữa ArduinoESP8266 cũng hỗ trợ tích hợp trình biên dịch vào
Arduino IDE để tạo file firmware va được nạp xuống module ESP8266 thông qua UART.
Với việc hỗ trợ lập trình trực tiếp cho Esp8266 trên nền tảng nay giúp các bạn đã quen
thuộc với lập trình Adruino có thể giao tiếp lập trình, mở rộng với các board ESP8266
một cách dễ dang , tiết kiệm thời gian . Hiện tại, thư viện mới nhất cua ESP8266 trên
Adruino được viết dựa trên phiên bản Non-OS SDK 1.5.3 hỗ trợ khá đầy đu các chức
năng cần thiết cua 1 module wifi như : TCP ,UDP, thiết lập HTTP, mDNS, SSDP, DNS
servers, OTA,… Ngoai ra nó cũng hỗ trợ giao tiếp các thiết bị ngoại vi như : flash
memory, SD cards, servos, SPI, I2C….
3. Module định vị GPS (GPS NEO-6M)
- GPS NEO-6M la module định vị toàn cầu sử dụng hệ thống vệ tinh GPS cua Mỹ, cho tốc
độ xác định vị trí nhanh và chính xác.
- Với kiến trúc nhỏ gọn, mạnh mẽ và có các tùy chọn bộ nhớ đã lam cho NEO-6M ly tưởng
cho các thiết bị di đông với giá rẻ và có diện tích nhỏ.
- Thông số kỹ thuật:
Nguồn hoạt động: 3.3-5.5V (Nên sử dụng ở mức 3.3V)
Dòng hoạt động bình thường: 50 mA
Dòng hoạt động ở trạng thái tiết kiệm: 30 mA
Giao tiếp: USART/TTL
Kích cỡ module : 39*25.5mm
Baud rate: Gồm nhiều mức khác nhau 1200, 2400, 4800, 19200, 38400, 9600 (mặc
định), 57600, 115200,…
- Hình ảnh GPS NEO-6M
112
4. Cảm biên nhiệt độ, độ ẩm(SI7021)
- Cảm biến độ ẩm nhiệt độ Si7021 được sản xuất bởi hãng Silicon Labs sử dụng giao tiếp i2c
với độ chính xác va độ bền cao, ứng dụng trong các lĩnh vực nông nghiệp như theo dõi độ ẩm
nhiệt độ nhà kính, trồng nấm, nuôi chim yến,...
- Thông số kĩ thuật:
Nguồn 1.9 -> 3.6 VDC.
Giao tiếp I2C.
Đo độ ẩm từ 20-80% RH với sai số ± 3%.
Đo nhiệt độ từ -10-85°C sai số ±0.4°C.
Điện áp hoạt động 3.3V.
Dòng điện hoạt động 150uA.
113
- Hình ảnh cảm biến SI7021
- Vd: Nhiệt độ, độ ẩm
Nha thuốc: < 30°C, 75%.
Nha Yến: 26 - 30°C, 80-95 %
Nhà kính: 20-25°C, 80%
5. Cảm biên ánh sáng(BH1750)
- Cảm Biến Cường Độ Ánh Sáng BH1750 la cảm biến ánh sáng với bộ chuyển đổi AD 16 bit
tích hợp trong chip va có thể xuất ra trực tiếp dữ liệu theo dạng digital. cảm biến không cần
bộ tính toán cường độ ánh sáng khác.
- BH1750 sử dụng đơn giản va chính xác hơn nhiều lần so với dùng cảm biến quang trở để
đo cường độ ánh sáng với dữ liệu thay đổi trên điện áp dẫn đến việc sai số cao.Với cảm biến
BH1750 cho dữ liệu đo ra trực tiếp với dạng đơn vị là LUX không cần phải tính toán chuyển
đổi thông qua chuẩn truyền I2C.
- Thông số kỹ thuật:
Nguồn 3 -> 5VDC
Điện áp hoạt động: 3.3V
Dòng điện cung cấp: 190uA
114
Giao tiếp I2C
Khoảng đo: 1 -> 65535 lux
Kích cỡ: 21*16*3.3mm
- Hình ảnh cảm biến BH1750:
- Vd: Độ rọi ở một số vị trí như sau:
Ánh sáng mặt trời vao ban ngay: 32000 – 100000 lux
Ánh sáng mặt trời vao hoang hôn, bình minh: 100 lux
Ánh sáng mặt trăng: 1 lux
Ánh sáng văn phòng: 400 lux
Ánh sáng từ ngôi sao: 0.00005 lux
Trời nhiều mây trong nha: 5 – 50 lux
Trời nhiều mây ngoai trời: 50 – 500 lux
Ánh sáng cần thiết để đọc sách: 50 – 60 lux
6. Cảm biên áp suât không khí(BMP180)
- Cảm biến áp suất BMP180 đo áp suất cua môi trường sử dụng áp kế số. Bằng cách chuyển
đổi áp suất thanh độ cao tương ứng, bạn có thể dùng cho việc xác định độ cao cua robot, máy
bay hay một vật thể được phóng lên cao.
- Cảm biến BMP180 có thể đo được áp suất trong dải 300 ~ 1100hPa, thiết bị chỉ hoạt động
với dòng điện nhỏ khoảng 0.3uA thích hợp cho các thiết bị sử dụng Pin.
115
- Cảm biến đi kèm bộ hiệu chỉnh va sẵn sang cho việc sử dụng. Giao tiếp chuẩn I2C đã có trở
kéo lên sẵn trên board thuận tiện cho việc sử dụng. Sử dụng I2C, thiết bị cung cấp áp suất va
nhiệt độ lên đến 16bits.
- Thông số kĩ thuật:
Nguồn: 1.8 – 3.6V
Điện áp hoạt động: 3.3V
Dòng điện tiêu thụ:0.5uA
Giao tiếp I2C
Tốc độ I2C max: 3.5 MHz
Độ nhiễu rất thấp: lên đến 0.02hPa(17cm)
Dải đo áp suất: 300 – 1100 hPa
Trọng lượng: 1.18g
Kích thước: 21mm x 18mm
- Hình ảnh cảm biến BMP180
- Vd: Áp suất tại các địa điểm trên Trái Đất:
Áp suất không khí tiêu chuẩn: 101325 Pa
Biển Chết: 1065 hPa
Áp suất khí quyển cao nhất từ trước đến nay ở Tosontsengel, Mông Cổ vào ngày 19
tháng 12 năm 2001: 1085,7 hPa
Bão Wilma vao ngay 19 tháng 10 năm 2005; 882 hPa trong mắt bão
7. Module I2C
7.1 Giới thiệu chuẩn giao tiêp I2C
116
- I2C la tên viết tắt cua cụm từ tiếng anh “Inter-Integrated Circuit”. Nó la một giao thức giao
tiếp được phát triển bởi Philips Semiconductors để truyền dữ liệu giữa một bộ xử ly trung tâm
với nhiều IC trên cùng một board mạch chỉ sử dụng hai đường truyền tín hiệu.
- Do tính đơn giản cua nó nên loại giao thức nay được sử dụng rộng rãi cho giao tiếp giữa vi
điều khiển va mảng cảm biến, các thiết bị hiển thị, thiết bị IoT, EEPROMs, v.v …
- Đây la một loại giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ. Nó có nghĩa la các bit dữ liệu được
truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn được thiết lập bởi một tín hiệu đồng hồ
tham chiếu.
a. Đặc điểm
- Chỉ cần có hai đường bus (dây) chung để điều khiển bất kỳ thiết bị / IC nao trên mạng I2C
- Không cần thỏa thuận trước về tốc độ truyền dữ liệu như trong giao tiếp UART. Vì vậy, tốc
độ truyền dữ liệu có thể được điều chỉnh bất cứ khi nao cần thiết
- Cơ chế đơn giản để xác thực dữ liệu được truyền
- Sử dụng hệ thống địa chỉ 7 bit để xác định một thiết bị / IC cụ thể trên bus I2C
- Các mạng I2C dễ dang mở rộng. Các thiết bị mới có thể được kết nối đơn giản với hai
đường bus chung I2C
b. Phần cưng
Bus vật lý I2C
- Bus I2C (dây giao tiếp) chỉ gồm hai dây va được đặt tên là Serial Clock Line (SCL) và
Serial Data Line (SDA). Dữ liệu được truyền đi được gửi qua dây SDA va được đồng bộ với
tín hiệu đồng hồ (clock) từ SCL. Tất cả các thiết bị / IC trên mạng I2C được kết nối với cùng
đường SCL va SDA như sau:
- Cả hai đường bus I2C (SDA, SCL) đều hoạt động như các bộ lái cực máng hở (open drain).
Nó có nghĩa la bất kỳ thiết bị / IC trên mạng I2C có thể lái SDA va SCL xuống mức thấp,
117
nhưng không thể lái chúng lên mức cao. Vì vậy, một điện trở kéo lên (khoảng 1 kΩ đến 4,7
kΩ) được sử dụng cho mỗi đường bus, để giữ cho chúng ở mức cao (ở điện áp dương) theo
mặc định.
- Ly do sử dụng một hệ thống cực máng hở (open drain) la để không xảy ra hiện tượng ngắn
mạch, điều nay có thể xảy ra khi một thiết bị cố gắng kéo đường dây lên cao va một số thiết bị
khác cố gắng kéo đường dây xuống thấp.
Thiêt bị chủ (Master) và tớ (Slave)
- Các thiết bị kết nối với bus I2C được phân loại hoặc la thiết bị Chu (Master) hoặc la thiết bị
Tớ (Slave). Ở bất cứ thời điểm nao thì chỉ có duy nhất một thiết bị Master ở trang thái hoạt
động trên bus I2C. Nó điều khiển đường tín hiệu đồng hồ SCL va quyết định hoạt động nao sẽ
được thực hiện trên đường dữ liệu SDA.
- Tất cả các thiết bị đáp ứng các hướng dẫn từ thiết bị Master nay đều la Slave. Để phân biệt
giữa nhiều thiết bị Slave được kết nối với cùng một bus I2C, mỗi thiết bị Slave được gán một
địa chỉ vật ly 7-bit cố định.
- Khi một thiết bị Master muốn truyền dữ liệu đến hoặc nhận dữ liệu từ một thiết bị Slave, nó
xác định địa chỉ thiết bị Slave cụ thể nay trên đường SDA va sau đó tiến hanh truyền dữ liệu.
Vì vậy, giao tiếp có hiệu quả diễn ra giữa thiết bị Master va một thiết bị Slave cụ thể.
- Tất cả các thiết bị Slave khác không phản hồi trừ khi địa chỉ cua chúng được chỉ định bởi
thiết bị Master trên dòng SDA.
7.2 Giới thiệu Module I2C
- LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân cua
vi điều khiển, do đó module chuyển đổi I2C cho LCD sẽ giải quyết vấn đề.
- Thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân cua vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN, D7, D6, D5
và D4) thì với module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) để kết nối. Module
118
chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết
nối với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện
nay.
- Thông số kĩ thuật:
Điện áp hoạt động: 2.5-6VDC
Hỗ trợ màn hình: LCD16*02,16*04,20*04
Giao tiếp: I2C
Kích thước: 41.5 mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H)
Trọng lượng: 5g
- Hình ảnh mặt trên và mặt dưới cua module I2C
119
120
8. Khối hiển thị
8.1 LCD 20*04
- LCD 20*04 la loại man hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị chữ hoặc số trong bảng mã
ASCII. Mỗi ô cua Text LCD bao gồm các chấm tinh thể lỏng, các chấm nay kết hợp với nhau
theo trình tự “ẩn” hoặc “hiện” sẽ tạo nên các kí tự cần hiển thị va mỗi ô chỉ hiển thị được một
kí tự duy nhất.
- LCD 20*04 nghĩa la loại LCD có 4 dòng va mỗi dòng chỉ hiển thị được 20 kí tự. Đây la loại
man hình được sử dụng rất phổ biến trong các loại mạch điện.
- Thông số kỹ thuật:
Điện áp: 5V
Ngõ giao tiếp: 16 chân
Mau sắc: xanh lá hoặc xanh dương
Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: Module I2C
- Hình ảnh LCD 20*04 xanh lá
- Hình ảnh LCD 20*04 xanh dương
121
8.2 Website Thingspeak
- ThingSpeak là một nền tảng cung cấp các dịch vụ khác nhau dành riêng cho việc xây dựng
các ứng dụng IoT. Nó cung cấp khả năng thu thập dữ liệu thời gian thực, trực quan hóa dữ
liệu được thu thập dưới dạng biểu đồ, khả năng tạo plugin và ứng dụng để cộng tác với các
dịch vụ web, mạng xã hội và các API khác. Chúng tôi sẽ xem xét từng tính năng này một cách
chi tiết dưới đây.
- Yếu tố cốt lõi cua ThingSpeak là 'Kênh ThingSpeak'. Một kênh lưu trữ dữ liệu mà chúng tôi
gửi đến ThingSpeak và bao gồm các yếu tố dưới đây:
8 trường để lưu trữ dữ liệu thuộc bất kỳ loại nào - Chúng có thể được sử dụng để lưu trữ
dữ liệu từ cảm biến hoặc từ thiết bị nhúng.
3 trường vị trí - Có thể được sử dụng để lưu trữ vĩ độ, kinh độ và độ cao. Đây là rất hữu
ích để theo dõi một thiết bị di chuyển.
1 trường trạng thái - Một thông báo ngắn để mô tả dữ liệu được lưu trữ trong kênh.
Để sử dụng ThingSpeak, chúng tôi cần đăng ký và tạo kênh. Khi chúng tôi có một kênh,
chúng tôi có thể gửi dữ liệu, cho phép ThingSpeak xử lý nó và cũng lấy lại tương tự.
122
Ứng dụng cua Thingspeak:
ThingTweet - Điều này cho phép bạn đăng tin nhắn lên twitter thông qua ThingSpeak. Về
bản chất, đây là một TwitterProxy giúp chuyển hướng bài viết cua bạn lên twitter.
ThingHTTP - Điều này cho phép bạn kết nối với các dịch vụ web và hỗ trợ các phương
thức GET, PUT, POST và DELETE cua HTTP.
TweetControl - Sử dụng điều này, bạn có thể theo dõi các nguồn cấp dữ liệu Twitter cua
mình cho một từ khóa cụ thể và sau đó xử lý yêu cầu. Khi từ khóa cụ thể được tìm thấy
trong nguồn cấp dữ liệu twitter, bạn có thể sử dụng ThingHTTP để kết nối với một dịch
vụ web khác hoặc thực hiện một hành động cụ thể.
Phản ứng - Gửi một tweet hoặc kích hoạt yêu cầu ThingHTTP khi Kênh đáp ứng một
điều kiện nhất định.
TalkBack - Sử dụng ứng dụng này để xếp hàng các lệnh và sau đó cho phép một thiết bị
hành động theo các lệnh được xếp hàng này.
Timecontrol - Sử dụng ứng dụng này, chúng tôi có thể thực hiện ThingTweet,
ThingHTTP hoặc TalkBack tại một thời điểm được chỉ định trong tương lai. Chúng tôi
cũng có thể sử dụng điều này để cho phép những hành động này xảy ra tại một thời điểm
nhất định trong suốt cả tuần.
Hướng dẫn tìm kênh trên Thingspeak:
Truy cập vào link https://thingspeak.com/
123
Chọn Channels
Nhập ID user vao ô Search by user ID
Chọn Submit
Ví dụ tìm kiếm kênh Thời Tiết Đa Lạt:
User ID: tranvanhuy25449
Chọn Submit
124
Kết quả hiển thị bên dưới
Click vao Thời Tiết Đa Lạt sẽ xem được các biểu đồ biểu thị các thông số như: Kinh độ,
Vĩ độ, Nhiệt độ, Độ ẩm, Áp suất không khí, Độ rọi ánh sáng.
CHƯƠNG III. KẾT QUA THƯC HIÊN
125
I. Kêt qủa mô phỏng
1. Sơ đồ nguyên lý
2. Mạch in
Mặt trước cua sơ đồ mạch in
126
Mặt sau cua sơ đồ mạch in
127
3. Sơ đồ đi dây linh kiện
II. Kêt quả thưc hiện
128
1. Hiển thị trên LCD
2. Hiển thị trên Thingspeak
129
- Sự thay đổi các thông số qua mỗi lần cập nhật: Thời điểm cao nhất và thấp nhất
Vĩ độ, Kinh độ
130
Vĩ độ, kinh độ qua từng thời điểm cập nhật vẫn không có sự thay đổi vị trí đáng kể.
131
Cường độ ánh sáng, Nhiệt độ
Qua mỗi lần cập nhật Cường độ chiếu sáng có sự thay đổi đáng kể, nhưng nhiệt độ vẫn không
thay đổi. Điển hình là thời điểm Cường độ chiếu sáng cao nhất và thấp nhất là: 42020 Lux và
108 Lux. Nhiệt độ là 24oC
Độ ẩm, áp suất
132
Quan sát các biểu đồ, ta có thể nhận thấy Độ ẩm có sự thay đổi qua từng thời điểm cập nhật
nhưng không chênh lệch đáng kể, riêng Áp suất vẫn không thay đổi. Điển hình la Độ ẩm cao
nhất và thấp nhất là: 88% và 87%. Áp suất là 847 hPa
Độ cao, Áp suất ở mực nước biển
133
Độ cao, Áp suất ở mực nước biển là những thông số được đo thêm cua cảm biến BMP180 khi
tiến hanh đo áp suất khí quyển. Quan sát biểu đồ trên, ta có thể thấy độ cao và áp suất có mối
quan hệ với nhau khi độ cao thay đổi áp suất ở mực nước biển cũng thay đổi. Độ cao tại thời
điểm cao nhất và thấp nhất: 1483.5011m và 1480.99939m. Áp suất ở mực nước biển là:
84755 hPa và 84728 hPa
3. Mô hình hoàn chỉnh
134
135
4. Hình ảnh bên trong mô hình
CHƯƠNG IV. NHẬN XÉT, KẾT LUẬN
I. Nhận xét
Hệ thống thu thập thông số môi trường sau khi hoàn thành kết quả đạt được về cơ bản là
hoàn thiện, các thông số như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, độ rọi ánh sáng, kinh độ, vĩ độ… đo
được chính xác.
Các cảm biến hoạt động ổn định trả về kết quả chính xác trong khoảng đo cua chính nó.
II. Kho khăn trong quá trình lam
Các linh kiện cảm biến dễ hư hỏng, dẫn đến đọc kết quả sai, chẳng hạn:
Cảm biến GPS không kết nổi đu vệ tinh nên không tả kết quả về kinh độ vĩ độ.
Cảm biến áp suất không khí BMP180 trả về kết quả vượt qua khoảng đo ma nó đo được.
Trong quá trình mô phỏng đi sai dây chân linh kiện.
136
Trong quá trình kết hợp code giữa các cảm biến với nhau gặp tình trạng cảm biến này hoạt
động, cảm biến kia không hoạt động va ngược lại.
Qua đề tai nay chúng em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm khi làm mạch thực tế, đồng thời
bổ sung thêm được nhiều kiến thức mới. Mặt khác cũng nhận ra rằng, quá trình mô phỏng và
khi làm mạch thực tế không giống nhau, việc làm mạch thực tế dễ gặp phải các vần đề về
chân linh kiện. Về cơ bản, nhóm em đã hoan thanh đề tài, tuy nhiên vẫn còn nhiều thiếu sót
do gặp các khó khăn như: kiến thức, linh kiện, kinh nghiệm, code…
III. Hướng mở rộng và phát triển
Bổ sung thêm các linh kiện cảm biến khác như: Cảm biến gió, lượng mưa, độ ẩm đất….
Tự thiết kế một Website riêng để đưa các thông số thu thập được lên Web
Dùng Pin năng lượng Mặt Trời lam năng lượng dự phòng
CHƯƠNG V. CHƯƠNG TRÌNH NẠP CHO VI ĐIỀU KHIỂN
#include <TinyGPS++.h>
#include <SoftwareSerial.h>
#include "ThingSpeak.h"
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BH1750.h>
#include <SI7021.h>
#include <Adafruit_BMP085.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <SimpleTimer.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
SimpleTimer timer;
//gps d6,d7;
static const int RXPin = 12, TXPin = 13;
static const uint32_t GPSBaud = 9600;
const char* ssid = "thomboo1996";
const char* password = "deoochoo";
unsigned long myChannelNumber = 749451;
137
const char * myWriteAPIKey = "CM9RP201TWKLSW0Y";
BH1750 lightMeter;
Adafruit_BMP085 bmp;
SI7021 sensor;
TinyGPSPlus gps;
WiFiClient client;
SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Wire.begin();
lcd.begin();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("ALT:");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("t:");
lcd.setCursor(7,1);
lcd.print("Hu:");
lcd.setCursor(3,2);
lcd.print("LAT:");
lcd.setCursor(3,3);
lcd.print("LON:");
lightMeter.begin();
sensor.begin(SDA,SCL);
if (!bmp.begin()) {
Serial.println("Could not find a valid BMP085/BMP180 sensor, check wiring!");
while (1) {}
}
timer.setInterval(60000L, sendSensor);
ss.begin(GPSBaud);
Serial.println(F("DeviceExample.ino"));
138
Serial.println(F("A simple demonstration of TinyGPS++ with an attached GPS module"));
Serial.print(F("Testing TinyGPS++ library v. "));
Serial.println(TinyGPSPlus::libraryVersion());
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(1000);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
Serial.print("Netmask: ");
Serial.println(WiFi.subnetMask());
Serial.print("Gateway: ");
Serial.println(WiFi.gatewayIP());
ThingSpeak.begin(client);
}
void loop()
{
uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel();
Serial.print("Light: ");
Serial.print(lux);
Serial.println(" lx");
lcd.setCursor(11,0);
lcd.print(lux);
lcd.print("Lux ");
float bp=bmp.readPressure()/100;
String bpbuf;
bpbuf += (String(bp,0));
139
Serial.print("ap suat: ");
Serial.print(bpbuf);
Serial.println("hpa");
lcd.setCursor(14,1);
lcd.print(bpbuf);
lcd.print("hpa");
float Altitude=bmp.readAltitude();
String albuf;
albuf += (String(Altitude,0));
Serial.print("Altitude = ");
Serial.print(albuf);
Serial.println(" meters");
lcd.setCursor(4,0);
lcd.print(albuf);
lcd.print("m");
float temperature = (sensor.getCelsiusHundredths())/100;
String tembuf;
tembuf += (String(temperature,0));
float humidity = sensor.getHumidityPercent();
String humbuf;
humbuf += (String(humidity,0));
Serial.print("temperature: ");
Serial.print(tembuf);
Serial.println("C");
lcd.setCursor(2,1);
lcd.print(tembuf);
lcd.print("'C");
Serial.print("humidity: ");
Serial.print(humbuf);
Serial.println(" % ");
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print(humbuf);
lcd.print("%");
140
timer.run();
while (ss.available() > 0)
if (gps.encode(ss.read()))
displayInfo();
}
void displayInfo()
{
if (gps.location.isValid())
{
double latitude = (gps.location.lat());
double longitude = (gps.location.lng());
String latbuf;
latbuf += (String(latitude, 6));
Serial.println(latbuf);
lcd.setCursor(7,2);
lcd.print(latbuf);
String lonbuf;
lonbuf += (String(longitude, 6));
Serial.println(lonbuf);
lcd.setCursor(7,3);
lcd.print(lonbuf);
ThingSpeak.setField(1, latbuf);
ThingSpeak.setField(2, lonbuf);
ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey);
delay(60000);
}
else
{
Serial.print(F("INVALID"));
141
}
Serial.println();
}
void sendSensor()
{
uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel();
ThingSpeak.setField(3,lux);
float bp=bmp.readPressure()/100;
ThingSpeak.setField(6,bp);
float temperature = (sensor.getCelsiusHundredths())/100;
float humidity = sensor.getHumidityPercent();
ThingSpeak.setField(4,temperature);
ThingSpeak.setField(5,humidity);
float Altitude=bmp.readAltitude();
Serial.print("Altitude = ");
Serial.print(Altitude);
Serial.println(" meters");
ThingSpeak.setField(7,Altitude);
float ba=bmp.readSealevelPressure();
Serial.print("Pressure at sealevel (calculated) = ");
Serial.print(ba);
Serial.println(" Pa");
ThingSpeak.setField(8,ba);
}
142
TÀI LIÊU THAM KHAO
- Trong quá trình hoan thanh đề tai, nhóm em đã tham khảo tai liệu từ nhiều nguồn, trang
Internet khác nhau:
https://www.hackster.io/kashwani893/mini-weather-forecast-with-iot-b5b35a
http://kythuatvatlieu.org/magazine/arduino/300-che-tao-tram-theo-doi-thoi-tiet-ca-
nhan.html
https://www.instructables.com/id/SMART-WEATHER-STATION/
https://www.instructables.com/id/DIY-Weather-Station-Using-DHT11-BMP180-
Nodemcu-Ove/
143
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2019
ĐANH GIA SUẤT LIỀU TIA X TRONG VIÊC BAO QUAN TỎI TÍM
Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học Tự nhiên
Sinh viên thực hiện: Cao Văn Hải Nam, Nữ: Nam
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: HNK41, Kỹ Thuật Hạt Nhân Năm thứ: 02/Số năm đao tạo: 4,5
Ngành học: Kỹ Thuật Hạt Nhân
Người hướng dẫn: Ths Phạm Thị Ngọc Hà
Lâm Đồng, tháng 05/2019
144
LỜI CAM ƠN
Lời đầu tiên, chúng tôi xin danh những lời cảm ơn sâu sắc,
những tình cảm quy mến, kính trọng đến Ths Phạm Thị Ngọc Ha –
Khoa Kỹ thuật hạt nhân – Trường Đại học Đa Lạt đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ giúp chúng tôi hoan thanh tốt đề tai nghiên cứu khoa học
này.
Xin cảm ơn Quy thầy cô khoa Kỹ thuật hạt nhân - Trường Đại
học Đa Lạt đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong quá
trình lam nghiên cứu khoa học.
Xin chân thanh cảm ơn mọi người đã giúp tôi hoan thanh nghiên
cứu khoa học nay!
Đà Lạt, ngày 20 tháng 04 năm 2019
144
Danh mục bảng
Bảng 1.1. Danh mục thực phẩm được phép chiếu xạ và giới hạn liều hấp thụ tối đa
Bảng 2.1. Các thông số cấu tạo máy phát tia X Hitachi MBR-1618R-BE
Bảng 3.1. Kết quả chiếu xạ với các liều khác nhau tại độ sâu 10 mm
Bảng 3.2. Liều hiệu quả để ức chế mọc mầm
Bảng 3.3. Công suất chiếu xạ
Bảng 3.3. Kết quả chiếu xạ sau thời gian ngu sinh lý
145
Danh mục hình ảnh
Hình 1.1. Ky hiệu quốc tế chiếu xạ “Radura”
Hình 1.2. Tình hình chiếu xạ cua một số nước trên thế giới năm 2005
Hình 1.3. Số lượng thực phẩm chiếu xạ ở từng vùng trong năm 2005
Hình 1.4. Quy mô kinh tế cua chiếu xạ thực phẩm ở từng vùng trong năm 2005
Hình 1.5. Các trung tâm chiếu xạ tại Việt Nam
Hình 1.6. Phổ bức xạ điện từ
Hình 1.7. Tia X năng lượng thấp va tia X năng lượng cao
Hình 1.8. Sự suy giảm cường độ tia X theo bề dày hấp thụ
Hình 1.9. Hiệu ứng quang điện
Hình 1.10. Quá trình phát tia X đặc trưng va electron Auger
Hình 1.11. Quá trình tán xạ Compton
Hình 1.12. Quá trình tạo cặp electron – positron
Hình 1.13. Minh họa bức xạ tia X tác dụng lên DNA
Hình 2.1. Máy phát tia X năng lượng thấp Hitachi MBR-1618R-BE và hệ thống
làm mát
Hình 2.2. Các bộ phận máy phát tia X Hitachi MBR-1618R-BE
Hình 2.3. Hệ thống khóa điều khiển
Hình 2.4. Các chế độ làm việc cua máy
Hình 2.5. Giao diện thiết lập thông số cai đặt trước khi chiếu xạ
Hình 2.6. Nguyên lí hoạt động ống phát tia X
Hình 2.7. Các bộ lọc cua máy chiếu xạ tia X MBR-1618R-BE cua Hitachi
Hình 2.8. Cách đặt bộ lọc trước khi chiếu xạ
Hình 2.9. Phổ năng lượng cua các bộ lọc khác nhau ở hiệu điện thế 100 kV [Nguồn từ
Hitachi]
Hình 2.10. Mẫu tỏi sử dụng trong nghiên cứu
Hình 2.11. Cách đặt tỏi khi chiếu xạ
146
Hình 2.12. Liều kế dosimeter, liều kế Gaf chromic film và buồng ion hóa TN31013
Hình 3.1 Buồng chiếu xạ
Hình 3.2. Sự phân phối suất liều trên bàn xoay ở các độ cao khác nhau
Hình 3.3. Góc chiếu xạ
Hình 3.4. Sự phát triển tỷ lệ chiều dai mầm tỏi va chiều cao cu tỏi sau chiếu xạ
Hình 3.5. Vết cắt tép tỏi sau chiếu xạ 5 tháng
Hình 3.6. Sự phát triển tỷ lệ chiều dai mầm tỏi va chiều cao cu tỏi sau chiếu xạ
Hình 3.7. Vết cắt cua tép tỏi sau chiếu xạ 5 tháng
Hình 3.8. Sự phát triển mầm tỏi ở các liều chiếu sau thời gian ngu sinh lý
Hình 3.9: Sự phát triển cua mầm tỏi không chiếu xạ
Hình 3.10. Sự phát triển cua mầm tỏi chiếu xạ với liều 30 Gy
147
Danh mục chữ viêt tăt
Chữ viêt tăt Tiêng Anh Tiêng Việt Nam
FAO Food and Agriculture Organization Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên
Hiệp Quốc
FDA Food and Drug Aministration Cục quản lý Thực phẩm va Dược phẩm Hoa
Kỳ
HEXR High Enery X Rays Tia X năng lượng cao
HFC Hydrofluorocarbon
HIC Hanoi Iradiation Center Trung tấm chiếu xạ Hà Nội
IAEA International Atomic Enery Agency Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế
LEXR Low Enery X Rays Tia X năng lượng thấp
STAN Standard Tiêu chuẩn
WHO World Healthy Organization Tổ chức y tế thế giới
KHCN Khoa học công nghệ
LHQ Liên Hiệp Quốc
NLNTVN Năng lượng nguyên tử Việt Nam
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
148
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THƯC HIÊN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHÔI HỢP
Thành viên tham gia nghiên cứu:
- Cao Văn Hải – MSSV 1710002 - Lớp HNK41 – Khoa Kỹ thuật Hạt nhân.
- Nguyễn Quang Kiên – MSSV 1710403 - Lớp HNK41 – Khoa Kỹ thuật Hạt nhân.
- Trần Minh Hiễn – MSSV 1710398 - Lớp HNK41 – Khoa Kỹ thuật Hạt nhân.
Đơn vị phối hợp chính: Khoa Kỹ thuật Hạt nhân trường Đại học Đa Lạt.
149
LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật hạt nhân la một trong những nganh khoa học mới, không ngừng phát
triển va được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: y tế, công nghiệp, nông nghiệp,
khảo cổ học, nha máy điện hạt nhân… Đặc biệt, còn được ứng dụng rộng rãi trong
nganh công nghệ thực phẩm. Theo xu hướng phát triển cua thế giới, việc chiếu xạ ở một
liều lượng nằm trong giới hạn cho phép để bảo quản thực phẩm la một phương pháp đầy
triển vọng. Vì vừa đem lại các lợi ích kinh tế vừa đảm bảo sức khỏe cho người tiêu
dùng.
Tỏi là một trong những loại gia vị có giá trị sử dụng cao và giữ vai trò chính
trong mặt hàng gia vị xuất khẩu cua Việt Nam. Với vị cay nồng đặt trưng va đặc biệt
còn chứa ham lượng allicin rất cao, tỏi được được chế biến thành nhiều dạng va được sử
dụng rộng rãi trong cuộc sống hằng ngày: làm gia vị, lên men để trở thành tỏi đen, chiết
tách lấy tinh dầu tỏi, ngoài ra trong y học dân tộc, tỏi còn được dùng làm thuốc chữa các
bệnh như cảm cúm, cảm lạnh, tim mạch… Với những lợi ích mà tỏi mang lại, khiến tỏi
trở thành một loại cây trồng phổ biến nhằm phục vụ cho nhu cầu cua mọi người. Theo
thống kê năm 2016, 44.4% lượng tỏi xuất khẩu cua Việt Nam được đưa đến thị trường
nước Mỹ (2,24 triệu đô la), 21.9% sang Campuchia va 16.4% vao thị trường Malaisia
[10].
Thị trường xuât khẩu tỏi của Việt Nam
Tuy nhiên để bảo quản tỏi được lâu va đảm bảo chất lượng là việc rất khó
khăn. Các tình trạng hư hỏng xảy ra ở tỏi như tỏi nảy mầm, nấm mốc, nhiễm các sinh
150
vật vi sinh vật gây hại gây tổn thất rất nhiều trong quá trình lưu trữ. Hiện nay ở nước ta
quá trình bảo quản tỏi chỉ mới thực hiện bằng những phương pháp truyền thống thời
gian bảo quản ngắn, gây tổn thất sau thu hoạch khá cao (trên 10%), khiến hiệu quả kinh
tế thu được cho người trồng tỏi thấp. Ngoai ra, để kéo dài thời gian bảo quản, người dân
còn sử dụng các hóa chất độc hại như : VISHER 25ND, DIAZAN 10H, RAMDO 0,3G
với nồng độ không hạn chế, thuốc nhúng mùng, thuốc diệt muỗi, xử lí mầm bằng
Hydrazit Maleic… Việc sử dụng hóa chất không có kiểm soát như vậy khiến sản phẩm
bảo quản không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân
[5] va đây cũng la một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến sức tiêu thụ cua
tỏi, đặc biệt đối với thị trường xuất khẩu.
Trong khi đó hầu như chưa có một nghiên cứu nào nhằm áp dụng các tiến bộ
khoa học đối với công đoạn sau thu hoạch cua tỏi để góp phần nâng cao hiệu quả kinh
tế cua hành và tỏi. Bảo quản tỏi bằng chiếu xạ la phương pháp đầy triển vọng. Chiếu xạ
có thể ức chế sự nảy mầm – là nguyên nhân chính dẫn đến ẩm mốc và vi sinh vật xâm
nhập, cũng đồng thời tiêu diệt các tế bào nấm và gây bất hoạt đối với vi sinh vật.
Vao năm 1976, Tổ chức Y tế thế giới (WHO) ra thông báo khuyến cáo sử dụng
kỹ thuật chiếu xạ trong công nghệ thực phẩm. Đến nay, đã có khoảng 60 quốc gia trên
thế giới cho phép sử dụng kỹ thuật chiếu xạ để xử lý thực phẩm, trong đó có nhiều nước
phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Hà Lan, Bỉ, Đan Mạch, Phần Lan, Tây Ban Nha,
Nga, Úc, Nhật, Ấn Độ, Trung Quốc... và Việt Nam cũng nằm trong danh sách các nước
cho phép sử dụng kỹ thuật chiếu xạ trong công nghiệp thực phẩm [13].
Theo TCVN 7247 : 2003 (CODEX STAN 106 - 1983) [26], các loại bức xạ ion
hóa dùng để chiếu xạ thực phẩm la:
- Bức xạ gamma phát ra từ các đồng vị 60Co hoặc 137Cs.
- Tia X phát ra từ nguồn máy với mức năng lượng nhỏ hơn hoặc bằng 5
MeV.
- Chùm điện tử phát ra từ nguồn máy với mức năng lượng nhỏ hơn hoặc
bằng 10 MeV.
Đại học Đa Lạt la một trong những trường trọng điểm đao tạo chuyên nganh kỹ
thuật hạt nhân phục vụ cho đất nước. Năm 2018 Bộ giáo dục đao tạo đã trang bị cho
trường chùm thiết bị mới về ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong đó có máy phát tia X
năng lượng thấp MBR-1618-BE cua hãng Hitachi Nhật Bản. Đề tai thực hiện khai thác
151
ứng dụng cua máy phát tia X năng lượng thấp để chiếu xạ quản tỏi. Do đó, việc thực
hiện đề tai có y nghĩa thực tiễn. Để có thể tiến hanh chiếu xạ bảo quản, trước hết cần
phải xác định được liều chiếu tối thiểu để có thể ức chế sự nảy mầm cua tỏi.
Từ y nghĩa thực tiễn trên, chúng tôi chọn đề tai “ Đánh giá suât liều tia X
trong việc bảo quản tỏi tím Đa Lạt”.
Bài báo cáo ngoai phần mở đầu va kết luận thì được trình bay trong ba chương
chính sau:
- Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu va cơ sở ly thuyết: trình bay tổng quan
tình hình nguyên cứu (tình hình chiếu xạ thực phẩm trên thế giới va ở Việt Nam),
cơ sở ly thuyết cua phương pháp ứng dụng tia bức xạ để bảo quản thực phẩm.
- Chương 2. Thiết bị va phương pháp nghiên cứu: trình bay cấu tạo cua máy chiếu xạ
tia X năng lượng thấp MBR-1618R-BE cua Hitachi va các thiết bị liên quan,
nguyên liệu tỏi tím Đa Lạt sử dụng trong nghiên cứu: cách chuẩn bị mẫu, cách đặt
mẫu chiếu xạ, phương pháp nghiên cứu.
- Chương 3. Kết quả va thảo luận: trình bay kết quả thu nhận được, đánh giá suất liều
tia X trong việc bảo quản tỏi tím Đa Lạt.
152
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ LÝ
THUYẾT
1.1. Chiêu xạ thưc phẩm
Chiếu xạ thực phẩm la quá trình chiếu bức xạ ion hóa lên thực phẩm nhằm tiêu
diệt hoặc ức chết sinh vật, côn trùng có hại trên thực phẩm va lam chậm các quá trình
chín sau thu hoạch, ức chế sự nảy mầm…
Nếu như đông lạnh chỉ có khả năng ức chế sự phát triển cua vi sinh vật thì tia
bức xạ có tác dụng gây tổn thương vật chất di truyền (phân tử ADN) lam bất hoạt khả
năng sinh sản cua vi sinh vật. Nhờ đó, sau khi chiếu xạ, các vi sinh vật gây bệnh cho
người va các vi sinh vật gây hại cho thực phẩm bị bất hoạt.
Chiếu xạ thực phẩm góp phần ngăn chặn sự lây lan nhiều dịch bệnh. Ngũ cốc,
hoa quả, thịt, trứng, sữa, hải sản… la môi trường khu trú thích hợp cho nhiều vi khuẩn,
côn trùng, kí sinh trùng gây bệnh (Salmonella, Campylobatcter, Oxoplasma gondii,
Trichinella, Vibro cholera, Listeria monocutogees, Yersina, Shigella Escherichia coil
0157:H7 va Clostridium perfringenes…). Điều đáng quan tâm la nhiều vi khuẩn gây
bệnh ở thực phẩm tưởng như đã giảm hoặc biến mất từ thế kỷ trước thì 20 năm qua lại
tăng lên đột ngột va có nhiều biến thể mầm bệnh mới xuất hiện nguy hiểm hơn.
Khu trú trên thực phẩm, các mầm bệnh nay rất dễ lây lan sang người sử dụng
hoặc sang các vùng địa ly khác nhau. Vì vậy, chiếu xạ trước khi thực phẩm được xuất đi
tiêu thụ la một biện pháp kiểm dịch hữu hiệu góp phần ngăn chặn đáng kể sự lây lan,
lam giảm sự thiệt hại về nhân mạng va kinh tế. Ví dụ, từ năm 1970 đến 1982, khi phương
pháp thanh trùng sữa tươi bằng bức xạ ion hoá ở Scotland được áp dụng đã giúp giảm
thiểu số bệnh do sữa gây ra từ 3500 người xuống còn 12 người [12].
Các ảnh hưởng cua việc chiếu xạ lên thực phẩm, lên người sử dụng thực phẩm
chiếu xạ đã được nghiên cứu rộng rãi va lâu dai tại Mỹ cũng như các nước tiên tiến trên
thế giới. Những nghiên cứu nay cho thấy thực phẩm chiếu xạ có những lợi ích sau:
- Chiếu xạ với liều thích hợp sẽ tiêu diệt được các vi khuẩn và vi sinh vật gây bệnh như
E. coli, Trichina, Salmonella (vi khuẩn làm thực phẩm có tính độc),… có trong thịt và
gia cầm hay các loại thực phẩm khác, ngăn chặn sự nảy mầm cua khoai tây và tỏi, làm
chậm quá trình chín cua trái cây,…
- Thực phẩm chiếu xạ không tiếp xúc trực tiếp với chất phóng xạ mà chỉ bị chiếu bởi tia
bức xạ từ nguồn phóng xạ, do đó không thể trở thanh “thực phẩm phóng xạ” được.
153
- Sau khi chiếu xạ, thực phẩm không xuất hiện bất kỳ độc tố nào và không có sự thay
đổi các thành phần hóa học gây ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe con người.
- Chiếu xạ không làm giảm giá trị dinh dưỡng cũng như các vitamin trong thực phẩm,
ngoai ra cũng không có thay đổi nào cua acid amin va acid béo…
- Các nhà máy sử dụng công nghệ chiếu xạ thực phẩm vận hanh theo đúng quy trình an
toàn sẽ không gây hại gì đến môi trường xung quanh cũng như không gây ảnh hưởng
bất lợi đến sức khỏe cua công nhân làm việc.
Thực phẩm trước va sau khi chiếu xạ phải được đóng gói trong cùng một bao
bì. Thực phẩm đã chiếu xạ phải được bảo quản theo quy định như thực phẩm khi chưa
chiếu xạ. Trên bao bì cua thực phẩm đã chiếu xạ, ngoai những thông tin bắt buộc theo
quy định cua pháp luật về ghi nhãn thực phẩm phải có dòng chữ: “Thực phẩm chiếu xạ”
hoặc dán nhãn hiệu nhận biết thực phẩm chiếu xạ Hình 1.1. Thực phẩm đã chiếu xạ cần
được dán nhãn Radura quốc tế, hoặc tại Hoa Kỳ la dấu do Cục quản lý Thực phẩm và
Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) quy định.
Hình 1.1. Ký hiệu quốc tê chiêu xạ “Radura”
Tùy thuộc từng mục đích chiếu xạ, quá trình chiếu xạ thực phẩm phải đảm bảo
liều hấp thụ đối với mỗi loại thực phẩm không được vượt quá các giới hạn trong Bảng
1.1
154
Bảng 1.1. Danh mục thưc phẩm được phép chiêu xạ va giới hạn liều hâp thụ tối đa
[23].
Loại thưc phẩm Mục đích chiêu xạ
Liều hâp thụ
(kGy)
Tối
thiểu
Tối
đa
Sản phẩm nông sản dạng
thân, rễ, cu.
Ức chế sự nảy mầm trong quá trình bảo
quản 0,1 0,2
Rau, quả tươi Lam chậm quá trình chín 0,3 1,0
(trừ loại 1) Diệt côn trùng, ky sinh trùng 0,3 1,0
Kéo dai thời gian bảo quản 1,0 2,5
Xử ly kiểm dịch 0,2 1,0
Ngũ cốc va các sản
phẩm bột nghiền từ ngũ
cốc; đậu hạt, hạt có dầu,
hoa quả khô
Diệt côn trùng, ky sinh trùng 0,3 1,0
Giảm nhiễm bẩn vi sinh vật 1,5 5,0
Ức chế sự nảy mầm 0,1 0,25
Thuy sản va sản phẩm
thuy sản, bao gồm động
vật không xương sống,
động vật lưỡng cư ở
dạng tươi sống hoặc
đông lạnh.
Hạn chế vi sinh vật gây bệnh 1,0 7,0
Kéo dai thời gian bảo quản 1,0 3,0
Kiểm soát động thực vật ky sinh 0,1 2,0
Thịt gia súc, gia cầm va
sản phẩm từ gia súc, gia
cầm ở dạng tươi sống
hoặc đông lạnh.
Hạn chế vi sinh vật gây bệnh 1,0 7,0
Kéo dai thời gian bảo quản 1,0 3,0
Kiểm soát động thực vật ky sinh 0,5 2,0
Rau khô, gia vị va thảo
mộc.
Hạn chế vi sinh vật gây bệnh 2,0 10,0
Diệt côn trùng, ky sinh trùng 0,3 1,0
Thực phẩm khô có Diệt côn trùng, ky sinh trùng 0,3 1,0
155
Đơn vị liều lượng chiếu xạ là Gray (ký hiệu là Gy), 1 Gy =1 J/kg, 1kGy=1000 Gy
1.2. Lịch sử chiêu xạ thưc phẩm
Chiếu xạ thực phẩm la một công nghệ mới đầy triển vọng trong lĩnh vực an toan
thực phẩm, đã được chứng minh la một quá trình lanh mạnh qua nhiều năm nghiên cứu
khoa học.
Năm 1930 lần đầu tiên trong lịch sử, O. Wurst ( người Đức) [12] đã đăng ky
bằng phát minh sáng chế tại Pháp về việc ứng dụng kỹ thuật chiếu xạ trong công nghệ
ứng dụng, ngay vao thời điểm đó vì người ta lo ngại vấn đề an toan thực phẩm chiếu xạ.
Một câu hỏi đã được đặt ra la thực phẩm chiếu xạ có chứa các chất có hoạt tính phóng
xạ gây nguy hiểm cho sức khỏe cua người tiêu dùng hay không?
Để trả lời câu hỏi nay, trong giai đoạn 1940 – 1970, các nha khoa học tại nhiều
nước trên thế giới đã thực hiện những nghiên cứu khác nhau. Sau một khoảng thời gian
dai nghiên cứu va tranh luận, các nha khoa học đi đến một kết luận thống nhất la nếu
dùng tia chiếu xạ với liều xạ thích hợp thì vấn đề an toan cua thực phẩm chiếu xạ cho
người tiêu dùng được đảm bảo tuyệt đối. Vao năm 1976, Tổ chức Y tế thế giới (WHO)
ra thông báo khuyến cáo sử dụng kỹ thuật chiếu xạ trong công nghệ thực phẩm [28].
Tính an toan về mặt sức khỏe cũng như lợi ích về mặt kinh tế cua thực phẩm
chiếu xạ đã được các tổ chức có uy tín cua LHQ như Tổ chức Y tế thế giới (WHO), Tổ
chức Lương nông (FAO) va Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) nghiên cứu
đầy đu va công nhận.
Số lượng thực phẩm chiếu xạ được IAEA ước tính chỉ khoảng 300000 tấn trong
năm 2004 [13]. Chúng bao gồm các hạng mục như trái cây, rau cu, gia vị, các loại hạt, hải
sản, thịt va gia cầm. Hơn nửa triệu tấn lương thực hiện đang được chiếu xạ trên thế giới
mỗi năm. Mặc dù số lượng nay chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số thực phẩm tiêu thụ
hang năm, nhưng nó đang tăng trưởng ổn đinh. Xu hướng nay ảnh hưởng bởi ba yếu tố
chính:
- Những lo ngại về bệnh gây ra do thực phẩm ngay cang tăng: bệnh do thực phẩm
gây ra một mối đe dọa rộng rãi đến sức khỏe con người và là nguyên nhân quan
trọng làm giảm năng suất kinh tế. Các nghiên cứu cua trung tâm Kiểm soát dịch bệnh
nguồn gốc động vật Kiểm soát nấm mốc 1,0 3,0
Hạn chế vi sinh vật gây bệnh 2,0 7,0
156
năm 1990 ước tính rằng bệnh do thực phẩm gây ra khoảng 76 triệu ca, 325000 ca
nhập viện và 5000 ca tử vong ở Mỹ mỗi năm, khoảng từ 6,5-33 tỷ USD [2].
- Thiệt hại cao từ sự phá hoại, ô nhiễm va hư hỏng trong quá trình bảo quản sau thu
hoạch.
- Tăng trưởng thương mại quốc tế cho các sản phẩm thực phẩm.
1.3. Tình hình chiêu xạ thưc phẩm
1.3.1. Tình hình chiêu xạ thưc phẩm trên thê giới
Năm 2019 Kume va các cộng sự đã báo cáo tình trạng chiếu xạ thực phẩm trên
thế giới năm 2005 [13].
Hình 1.2. Tình hình chiêu xạ của một số nước trên thê giới năm 2005
Hình 1.2 cho thấy các quốc gia được liệt kê theo thứ tự số lượng thực phẩm
được chiếu xạ. Số lượng quốc gia với sản lượng chiếu xạ hơn 1000 tấn lên tới 16 quốc
gia. Hơn 70.000 tấn thực phẩm đã được chiếu xạ ở ba quốc gia hang đầu, đại diện la
Trung Quốc, Hoa Kỳ va U-crai-na. Số lượng thực phẩm được chiếu xạ ở mỗi khu vực la
183.309 tấn (45%) ở châu Á va châu Đại Dương, 116.400 tấn (29%) ở Mỹ, 90.035 tấn
(22%) ở châu Phi va U-crai-na, va 15.060 tấn (4%) ở Châu Âu (Hình 1.3). Tổng số
lượng la 404.804 tấn. Quy mô kinh tế ở mỗi khu vực được tính toán la 1.07 nghìn tỷ
Yên (67%) ở Mỹ, 309 tỷ Yên (19%) ở Châu Á va Châu Đại Dương, 181 tỷ Yên (11%) ở
Châu Phi và U-crai-na va 50 tỷ Yên (3%) ) ở châu Âu (Hình 1.4).
157
Hình 1.3. Số lượng thưc phẩm chiêu xạ ở từng vùng trong năm 2005
Hình 1.4. Quy mô kinh tê của chiêu xạ thưc phẩm ở từng vùng trong năm 2005
1.3.2. Tình hình chiêu xạ thưc phẩm trong nước
Năm 1991 Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam (NLNTVN) đưa vao sử
dụng trung tâm chiếu xạ Hà Nội (HIC), với thiết bị chiếu xạ gamma 60Co hoạt độ nguồn
170 kCi. Trung tâm Nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ tại Thành phố Hồ Chí
Minh (Trung tâm Vinagamma) là trung tâm chiếu xạ thứ hai tại miền Nam thuộc quản lí
cua nha nước.
Từ năm 2016, Viện NLNTVN đã được Bộ KHCN đầu tư kinh phí để tiến hành
xây dựng giai đoạn một cua dự án Trung tâm Vinagamma, cơ sở Đa Nẵng, đến nay viện
đã xây xong nha chiếu xạ và lắp đặt dây chuyển chiếu xạ công nghiệp sử dụng nguồn
Colbalt-60 với hoạt độ ban đầu 211 kCi với công suất chiếu xạ hàng chục tấn mỗi ngày.
Đây la dây chuyền hoan toan do đơn vị trực thuộc Viện NLNTVN là Trung tâm
Vinagamma thiết kế, chế tạo và lắp đặt.
158
Ngoai ra, các cơ sở chiếu xạ cua tư nhân cũng đã được đưa vao hoạt động,
doanh nghiêp An Phú có cơ sở Bình Dương, Vĩnh Long; tập đoan Thái Sơn tại Cần
Thơ; công ty Sơn Sơn với nguồn bức xạ tia X tại Thành phố Hồ Chí Minh [22].
Bản đồ các trung tâm chiếu xạ tại Việt Nam được trình bày trong Hình 1.5.
Hình 1.5. Các trung tâm chiêu xạ tại Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7247:2003 [26] áp dụng cho các loại thực phẩm
được xử lý bằng phương pháp chiếu xạ. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các thực
phẩm bị chiếu xạ bởi các dụng cụ đo được sử dụng với mục đích kiểm tra, giám định.
Ngày nay, việc chiếu xạ để bảo quản thực phẩm bằng tia X năng lượng thấp là
một phương pháp đầy triển vọng. Mục đích cua đề tai la đánh giá suất liều tia X tối ưu
159
trong bảo quản tỏi tím Đa Lạt. Để thực hiện đề tai trước hết chúng ta cần tìm hiểu qua
một số cở sở lí thuyết về tia X và tác dụng cua tia X đến với môi trường vật chất.
1.4. Tia X năng lượng thâp
Tia X lần đầu tiên được phát hiện bởi Wilhelm Conrad Rontgen (1895) [24], là
một phần cua phổ điện từ, có bước sóng ngắn hơn so với ánh sáng nhìn thấy và tia UV
nhưng cao hơn tia gamma (Hình 1.6). Bản chất cua tia X và tia gamma là giống nhau,
đều la sóng điện từ có năng lượng cao nhưng khác nhau về nguồn gốc. Tia X được tạo
ra khi các electron trải qua quá trình giảm tốc trong trường hạt nhân hoặc sự chuyển
dịch xuống mức năng lượng thấp hơn., trong khi các tia gamma được phát ra bởi hạt
nhân nguyên tử bị kích thích.
Hình 1.6. Phô bưc xạ điện từ
Tia X phân thành hai loại: tia X năng lượng cao (HEXR) va tia X năng lượng
thấp (LEXR) (Hình 1.7). Các tia X có năng lượng photon cao (trên 160 keV) được gọi
la HEXR, các tia có năng lượng thấp hơn va bước sóng dai hơn được gọi là LEXR.
Trong LEXR, các tia X có năng lượng thấp hơn 20 keV được gọi là tia X mềm, tia X
năng lượng cao hơn được gọi là tia X cứng.
160
Hình 1.7. Tia X năng lượng thâp va tia X năng lượng cao
Các nghiên cứu sâu về tác dụng sinh học cua các bức xạ nay đã bắt đầu từ những
năm 1895 va những công dụng có lợi đã sớm được tìm thấy. Bức xạ có nhiều ứng dụng
trong lĩnh vực y tế, nông nghiệp, khoa học môi trường va đặc biệt là chiếu xạ thực
phẩm.
1.5. Tương tác của tia X với vật chât
1.5.1. Sư suy giảm của tia X khi qua môi trường
Sự suy giảm cua bức xạ tia X khi đi qua môi trường khác với sự suy giảm cua
bức xạ alpha và beta. Xét chùm tia X hep đơn năng với cường độ ban đầu I0. Sự thay
đổi cường độ khi đi qua một lớp mỏng vật liệu dx bằng:
(1.1)
Trong đó µ la hệ số suy giảm tuyến tính đại lượng này có thứ nguyên độ day mũ
trừ một va thường tính theo cm-1
(1.2)
Sự thay đổi cua cường độ bức xạ sau khi lấy tích phân
(1.3)
Miêu tả sự suy giảm cường độ tia X đơn năng theo ham mũ đã nhận được bằng thực nghiệm
như hình: [20]
161
Hình 1.8. Sư suy giảm cường độ tia X theo bề dày hâp thụ
1.5.2. Cơ chê tương tác
Tương tác cua tia X với vật chất không gây hiện tượng ion hóa trực tiếp như hạt
tích điện tuy nhiên, khi tia X tương tác với nguyên tử, nó làm bức electron quỹ đạo ra
khỏi nguyên tử hay sinh ra các cặp electron – positron. Đến lượt mình, các electron này
gây ion hóa va cũng nhờ đó chúng có thể gây nên hiệu ứng sinh học phóng xạ.
Ba dạng tương tác cơ bản cua tia X là hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton,
hiệu ứng tạo cặp.
Hiệu ưng quang điện: Đây la quá trình ma photon tới truyền tất cả năng lượng
cua nó cho electron quỹ đạo va đẩy electron ra khỏi quỹ đạo nguyên tử (Hình 1.9).
Electron phát ra từ nguyên tử bởi hiệu ứng quang điện được gọi là quang electron với
động năng la:
(1.4)
Trong đó, E la năng lượng tia X tới và Elk la năng lượng liên kết cua electron
trên lớp vỏ nguyên tử trước khi bị bứt ra.
Quá trình tái sắp xếp lại lớp vỏ electron sẽ phát ra 1 photon sau đó.
Hình 1.9. Hiệu ưng quang điện
Tiêt diện của hiệu ưng quang điện:
5
7/2photo
lk
Z
E E
(1.5)
162
Tiết diện hiệu ứng quang điện phụ thuộc vao năng lượng và nguyên tử số Z.
Electron lớp K liên kết mạnh nhất với hạt nhân, có tiết diện lớn (80% cua toàn bộ).
Ngoài ra trong một vai trường hợp, năng lượng tia X có thể được chuyển cho một
electron khác trong cùng nguyên tử và bứt nó ra khỏi lớp vỏ nguyên tử. Hiện tượng này
được gọi là hiệu ứng Auger và electron bị bứt ra được gọi là electron Auger (Hình1.10
).
Hình 1.10. Quá trình phát tia X đặc trưng va electron Auger
Electron Auger phát ra có động năng nhỏ hơn năng lượng tia X bởi một phần
năng lượng mất đi do việc bứt electron ra khỏi các quỹ đạo liên kết K, L, M,… [20].
Tán xạ Compton: là quá trình mà photon tới va chạm với electron quỹ đạo,
thay đổi phương bay va mất một phần năng lượng, còn electron được giải phóng ra
khỏi nguyên tử (Hình 1.11). Sau va chạm với 1 electron cua nguyên tử, một phần
năng lượng cua photon được chuyển cho electron dưới dạng động năng. Electron bật
ra khỏi vỏ nguyên tử được gọi tên là electron Compton (electron giật lùi).
Tán xạ Compton là một quá trình va chạm cua photon với electron quỹ đạo
được coi một electron tự do. (tán xạ đan hồi).
163
Hình 1.11. Quá trình tán xạ Compton
Để đảm bảo quy luật bảo toan năng lượng va động lượng, năng lượng cua
photon sau tán xạ có thể tính như sau:
'
2
0
1 (1 cos )
hh
h
m c
(1.6)
Trong đó 2
0m c (=0.511MeV) la năng lượng nghỉ cua electron.
Năng lượng cua photon tán xạ phụ thuộc cả vao năng lượng tới và góc tán xạ
ở dạng cosθ, dẫn đến phổ năng lượng liên tục từ hν’min đến hν’max.
Khi biết năng lượng photon tán xạ, năng lượng cua electron giật lùi được tính
như sau:
'
2
0
11
1 (1 cos )rE h h h
h
m c
(1.7)
Tiêt diện tán xạ Compton:
Mỗi electron quỹ đạo có xác suất tán xạ Compton như nhau vì chúng đều là electron
tự do.
comp
Z
h
(1.8)
164
Tiết diện cua tán xạ Compton tỉ lệ thuận với số nguyên tử Z và tỷ lệ nghịch
với năng lượng photon tới [20].
Tạo cặp electron-positron
Nếu tia X đến có năng lượng lớn hơn 2 lần năng lượng nghỉ cua electron,
khi đi qua điện trường cua hạt nhân nó tạo ra cặp electron-positron. Đó la hiệu ứng
tạo cặp electron-positron.
Trong quá trình nay, photon năng lượng cao bị biến mất và một cặp electron
va positron được tạo ra. Electron mất dần năng lượng cua mình để ion hóa các
nguyên tử môi trường. Positron mang điện tích dương nên khi gặp electron cua
nguyên tử, điện tích cua chúng trung hòa và huy lẫn nhau, gọi là hiện tượng huy
electron-positron. Khi huy electron-positron, hai bức xạ photon sinh ra bay ngược
chiều nhau, mỗi lượng tử có năng lượng bằng 0,511MeV, tức la năng lượng tổng
cộng cua chúng bằng tổng khối lượng hai electron và positron, bằng 1,022MeV
(Hình 1.12 ).
Hình 1.12. Quá trình tạo cặp electron - positron
Tổng động năng cua electron và positron bay ra là:
2
02E E h m c (1.9)
trong đó 2
0m c la năng lượng nghỉ cua electron.
Sự phân bố năng lượng cho electron và positron không thể được xác định riêng lẽ, do đó E+
và E- thay đổi từ 0 đến hν -2 2
0m c (phổ liên tục) [20].
Tiêt điện hiệu ưng tạo cặp:
165
2
2
( 1.02) 1.02
1.02
pair Z h h
Z n h h
(1.10)
1.6. Ức chê sư nảy mầm bằng tia bưc xạ
Một khía cạnh quan trọng trong việc bảo quản tỏi là ức chế mầm. Có một số phương pháp
được sử dụng để ức chế mầm cua tỏi trong đó bao gồm phương pháp chiếu xạ. Nguyên tắc chiếu
xạ là phá huy cấu trúc ADN ảnh hưởng đến sự phân chia tế bao, do đó tỏi không thể nảy mầm.
1.6.1. Anh hưởng của bưc xạ đên với sư nảy mầm của tỏi
Khi bức xạ tương tác với tỏi sẽ xảy ra hiệu ứng sinh học va hóa học. Hiệu ứng sinh học (tác
dụng trực tiếp) gây tổn thương ADN dưới tác dụng cua bức xạ dẫn đến mạch ADN bị đứt gãy, từ đó
ảnh hưởng đến sự phát triển cua tế bao sinh trưởng. Do trong tỏi có ham lượng nước cao đến 70%
nên xảy ra hiệu ứng hóa học (tác dụng gián tiếp). Dưới tác dụng cua bức xạ, các phân tử nước bị ion
hóa va các electron bị bứt ra khỏi phân tử, sản phẩm cuối cùng la các gốc tự do va Hydrogen
peroxide có hại cho tế bao [20].
1.6.2. Tác dụng trưc tiêp
Phân tử DNA gồm cặp dây xoắn ma trong mỗi dây có một chuỗi xác định các Nucleotit. Vì
cấu trúc cua DNA la mạch xoắn kép nên tia bức xạ có thể tác dụng vao một hoặc cả hai dây va lam
tổn thương chúng. Nếu tổn thương bức xạ chỉ xảy ra ở một dây cua DNA thì cơ chế sửa chửa trong
tế bao có thể sửa chữa va hồi phục phần hỏng cua dây đó. Có thể có hai khả năng: sửa chữa hoan
thiện, khi đó không thể hiện hiệu ứng tổn thương va sửa chữa không hoan thiện hay còn sót lại một
phần không được sửa chữa, khi đó tính chất di truyền trên dây nay cua DNA bị thay đổi. Nếu bức
xạ lam hỏng cả hai dây cua DNA thì khả năng sửa chữa các chỗ hỏng la rất thấp vì trong phân tử
DNA không còn sợi dây bổ sung nao để lam khuôn sửa chữa sợi dây hỏng kia. Dạng tổn thương
nay được xếp từ mức dưới chết đến mức chết phụ thuộc vao chuỗi trong di truyền chịu tác động
[20].
1.6.3 Tác dụng gián tiêp
Tương tác cua tia X không gây ion hóa trực tiếp như các hạt tích điện. Tuy nhiên, khi tia X
tương tác với nguyên tử bằng hiệu ứng quang điện lam bứt electron quỹ đạo ra khỏi nguyên tử hay
sinh ra các cặp electron-positron. Các electron nay gây ion hóa các phân tử, nguyên tử trong quá
trình di chuyển.
Trong thực phẩm có độ ẩm cao, nước bị ion hóa bởi tia bức xạ. Các electron bị bứt khỏi
các phân tử nước va phá vỡ các liên kết hóa học. Các sản phẩm sau đó kết hợp lại để tạo thanh
hydro, hydro peroxide, gốc hydro (H), gốc hydroxyl (OH) va các gốc hydroperoxyl (H2O2)
166
. Các gốc tự do có thời gian sống rất ngắn (dưới 10-5 giây ) nhưng đu để tiêu diệt các tế bao vi
khuẩn.
Dưới tác dụng cua bức xạ, phân tử nước bị ion hóa va một electron được giải
phóng theo phương trình sau:
H2O H2O+ + e‾
Electron nay sẽ kết hợp với một phân tử nước gần đó để tạo nên phân tử nước
mang điện tích âm:
e‾ + H2O H2O‾
Do đó trong tế bao sẽ xuất hiện một phân tử nước mang điện tích âm va một
phân tử nước mang điện tích dương. Hai phân tử nay nhanh chóng phân ly thanh ion va
các gốc tự do:
H2O+ H+ + OH
H2O‾ H + OH‾
Hình 1.13. Minh họa bưc xạ tia X tác dụng lên DNA
Các ion H+ và OH- không gây hậu quả gì vì các chất lỏng trong cơ thể cũng chứa một
lượng lớn các ion nay. Còn H va OH la các gốc tự do, chúng kết hợp với các gốc tương tự hay phản
ứng với các phân tử khác trong dung dịch. Thời gian tồn tại các gốc tự do vao cỡ micro giây hoặc
ngắn hơn. Gốc tự do la một chất thừa electron ghép cặp về spin trên quỹ đạo nên có hoạt tính cao va
chuyển tính độc hại nay sang các phân tử khác. Số lượng các gốc tự do phụ thuộc vao điều kiện
nhiệt độ, lượng oxy trong tế bao va độ pH. Chúng có thể trao đổi hoặc chiếm một electron đối với
các phân tử nước khác, lam tổn thương phân tử ADN va các thanh phần hữu cơ trong tế bao như các
protein va lipid. Ngoai ra gốc tự do OH còn tự kết hợp với nhau tạo nên Hydrogen Peroxide H2O2
OH + OH H2O2
167
Hydrogen Peroxide la một tác nhân oxy hóa rất mạnh nên có thể lam tổn thương các phân
tử hữu cơ mạnh hơn tác dụng trực tiếp cua bức xạ [20].
1.7. Ức chê mọc mầm của tỏi
Các nghiên cứu được thực hiện ở các khu vực khác nhau trên thế giới với một số giống
tỏi được trồng trong các điều kiện khí hậu khác nhau đã chứng minh rằng liều trong khoảng 0,02
đến 0,06kGy nếu được áp dụng ngay sau khi thu hoạch, khi tỏi đang trong thời kỳ ngu sinh lý, có
thể dẫn đến ức chế 100% sự nảy mầm (Brunelet và Vidal, 1960; Curzio and Croci, 1983; Curzio et
al., 1983, 1986a; Habibunisa et ed., 1971; Kwon et ed., 1985; Mathur, 1963a; Messiaen và Leroy,
1969; Watanabe và Tozaki, 1967) [3, 7, 11, 15, 18, 19, 31]. Các liều 0.10 đến 0,15 kGy có thể
được áp dụng nếu tỏi được chiếu xạ ở các giai đoạn sau thời gian ngu sinh lý (Anon., 1968; El-
Oksh et ed., 1971; Luster et ed., 1981; Singson et ed., 1978) [1, 16, 25].
Theo TCVN 7512:2005 phạm vi liều thích hợp để bảo quản tỏi là từ 20-60 Gy nếu chiếu
trong thời gian ngu sinh lý. Sau thời gian này thì cần chiếu xạ với liều cao hơn [26].
1.8. Tông kêt chương 1
Ở chương nay, đã trình bay tổng quan về tình hình nghiên cứu, ứng dụng va lợi ích cua
phương pháp chiếu xạ trong bảo quản thực phẩm. Các cơ sở ly thuyết cua tia X, quá trình ức chế
mọc mầm bằng tia bức xạ. Đây la cơ sở để thực hiện quá trình thực nghiệm trong việc sử dụng tia X
năng lượng thấp để chiếu xạ bảo quản tỏi.
168
CHƯƠNG II. THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHAP
2.1. Máy phát tia X Hitachi MBR-1618R-BE
Máy phát tia X năng lượng thấp Hitachi MBR-1618R-BE [17] Hình 2.1 được
thiết kế chu yếu để phát ra tia X ứng dụng trong các lĩnh vực ứng dụng chùm bức xạ
liên quan đến khử trùng thế bị y tế, bảo quản thực phẩm, các thí nghiệm liên quan đến
vi sinh vật, đột biến gen. Điện áp cua ống phát tia X từ 35 – 160 kV, dòng cua ống từ 1
– 30 mA và thời gian được thiết lập để phát tia X. Các thao tác điều khiển thiết bị được
thực hiện trên máy tính bảng.
Hình 2.1. Máy phát tia X năng lượng thâp Hitachi MBR-1618R-BE và hệ
thống làm mát
169
Hình 2.2. Các bộ phận máy phát tia X Hitachi MBR-1618R-BE
1. Cửa buồng chiếu xạ; 2. Tay nắm cửa; 3. Hệ thống đèn báo; 4. Tủ che chắn tia X; 5. Tủ
đựng bộ lọc; 6. Cổng kết nối LAN; 7. Chỗ chứa; 8. Hộp thiết lập bộ định tuyến không
dây
Hình 2.3. Hệ thống khoa điều khiển
1. Khóa nguồn; 2.Dừng khẩn cấp
170
Hình 2.4. Các chê độ làm việc của máy
Có ba chế độ thực hiện với máy phát tia X MBR-1618R-BE Hình 2.4:
1. Chiếu xạ theo liều được định sẵn: máy sẽ dừng hoạt động khi đạt liều đã được đặt
trước.
2. Chiếu xạ thay đổi liều: trong quá trình vận hanh cho phép người thực hiện thay đổi
các yếu tố cần thiết cho thí nghiệm chiếu xạ chuyển đổi liều.
3. Chiếu xạ theo thời gian: máy sẽ dừng hoạt động khi đến thời gian được thiết lập sẵn.
Các thông số điện áp, dòng diện, bộ lọc, chiều cao ban xoay, liều chiếu, thời
gian chiếu được cai đặt cho từng mục đích chiếu xạ khác nhau được thể hiện trong Hình
2.5.
171
Hình 2.5. Giao diện thiêt lập thông số cai đặt trước khi chiêu xạ
1. Menu lựa chọn chế độ chiếu xạ: chiếu theo thời gian, chiếu theo liều
2. Cai đặt điện áp hoạt động
3. Cai đặt cường độ dòng điện
4. Cai đặt bộ lọc
5. Cai đặt liều chiếu xạ
6. Cai đặt khoảng cách ban chiếu xạ
7. Lưu các điều kiện chiếu xạ va các thông tin khác lam cai đặt trước.
8. Nút dừng chính xác
9. Lựa chọn tốc độ liều chiếu xạ
10. Bắt đầu chiếu xạ sau khi đã cai đặt các thông số tương ứng
11. Nút điều chỉnh Zero: Thực hiện điều chỉnh giá trị liều kế bằng không để đo chính
xác hơn.
12. Hiển thị kết quả chiếu xạ: Hiển thị liều đo được trong
quá trình chiếu xạ tia X và thời gian còn lại.
172
Bảng 2.1. Các thông số câu tạo máy phát tia X Hitachi MBR-1618R-BE
Tên thiêt bị Chi tiêt Đặc điểm kĩ thuật
Hộp bảo vệ
Đèn chỉ thị ba mau trạng
thái
Còi
Đèn chỉ thị ba mau trạng thái được
thiết lập trên hang đầu va chỉ rõ trạng
thái hoạt động cua máy phát tia X.
Màu xanh: Hệ thống năng lượng đã
bật xanh sẵn sang cho việc chiếu.
Màu vàng: Máy đang hoạt động.
Màu đỏ: Xảy ra lỗi.
Âm thanh phát ra khoảng 5 phút sau
khi khởi động hoan thanh.
Bàn xoay
Tốc độ quay
Độ cao
6 vòng/phút (50Hz); 7,2 vòng/phút
(60Hz)
250 đến 600 mm (khoảng cách giữa
tiêu điểm ống tia X va mặt ban xoay)
Dụng cụ đo
liều
Liều tích lũy
Tỉ lệ liều
Phương pháp đo đạc
Hiệu điện thế hoạt động
0,0 đến 999,99 Gy
Cao: 0.0 đến 6000 Gy/min
Thấp: 0.00 đến 60.00 Gy/min
Buồng ion hóa
400V
Lam lạnh
Hệ thống lam lạnh
Chất lam lạnh đã sử
dụng
Chất lam nguội
Thực hiện lam lạnh
Lam mát bằng không khí lạnh
R441A(HFC)
15% ethylene glycol
4700/5100W (50/60Hz)
173
Lưu lượng chất lỏng
Dung tích thùng
Cường độ dòng điện
hoạt động
Công suất tiêu thụ
Kích thước
Cân nặng
Nguồn điện
23L/min(50/60Hz)
Xấp xỉ 5L
8/11A(50/60Hz)
1.68/2.20kVA(50/60Hz)
W377xD292xH976mm
Xấp xỉ 69kg
AC200V(50/60Hz)
2.2. Ông phát tia X
Ống phát tia X [24] gồm các bộ phận chu yếu sau:
Hình 2.6. Nguyên lí hoạt động ống phát tia X
- Nguồn bưc xạ electron – Cathode: bao gồm sợi đốt va giá đỡ bằng kim loại
để đỡ sợi đốt đồng thời còn tạo khe hội tụ cho chùm electron.
• Sợi đốt thường được chế tạo bởi dây Vonfram có nhiệt độ nóng chảy rất cao (33600C).
Sợi đốt có hình dạng xoắn ốc để tạo diện tích bức xạ điện tử lớn.
• Để hội tụ chùm tia điện tử, người ta đặt sợi đốt trong lòng 1 khe cua giá đỡ và chùm tia
điện tử bức xạ từ sợi đốt qua khe này.
- Nguồn bưc xạ tia X – Anode: có nhiệm vụ hứng chùm tia điện tử bắn vào,
rồi phát xạ chùm tia X. Chùm tia này càng tập trung càng cho hiệu quả cao.
174
• Anode là một bia kim loại có nguyên tử khối lớn, Vonfram thường được dùng để làm
bia có diện tích lớn hơn diện tích điểm hội tụ, miếng Vonfram nay được gắn vao giá đỡ
bằng đồng giúp tản nhiệt nhanh. Bề mặt anode nằm dốc chéo so với trục dọc cua bóng
nên chùm tia X phát ra sẽ vuông góc với trục bóng.
• Vỏ thuy tinh (vỏ trong) bao quanh anode va cathode, đã được hút chân không để loại trừ
các phân tử khí cản trở trên đường đi chùm tia điện tử.
• Vỏ bóng (vỏ ngoai) thường làm bằng hợp kim nhôm phu chì để che chắn tia X bức xạ
theo những hướng không mong muốn ra môi trường xung quanh và còn có tác dụng tản
nhiệt. Ngoài ra trên vỏ còn bố trí cửa sổ tia X nơi ghép nối với hộp chuẩn trực và vị trí
các đầu nối.
Khi các electron va chạm với bia, khoảng 1% năng lượng được phát ra dưới
dạng tia X với 99% còn lại được giải phóng dưới dạng nhiệt. Do năng lượng cao cua các
electron đạt tốc độ tương đối tính, bia thường được làm bằng Vonfram. Một máy phát
tia X cần có một hệ thống lam mát để làm mát cực dương. Nhiều máy phát tia X sử
dụng hệ thống tuần hoan nước hoặc dầu để làm mát.
2.3. Bộ lọc
Các bộ lọc khác nhau được sử để cắt phần tia X năng lượng thấp. Có năm loại
bộ lọc với các vật liệu và bề dày khác nhau có thể sử dụng (Hình 2.7)
Hình 2.7. Các bộ lọc của máy chiêu xạ tia X MBR-1618R-BE của Hitachi
Cách lắp bộ lọc tương ứng vào buồng chiếu xạ được thể hiện trong Hình 2.8
175
Hình 2.8. Cách đặt bộ lọc trước khi chiêu xạ
Hình 2.9 cho thấy các phần năng lượng thấp cua chùm tia X được cắt bởi các
bộ lọc khác nhau. Các bộ lọc khác nhau có sự thâm nhập khác nhau. Tia X năng lượng
cao hơn có độ xuyên thấu tốt hơn va tỷ lệ đồng nhất liều nhỏ hơn bên trong mẫu chiếu
xạ có thể thu được [29].
Hình 2.9. Phô năng lượng của các bộ lọc khác nhau ở hiệu điện thê 100 kV
[Nguồn từ Hitachi]
176
2.4. Phương pháp nghiên cưu
Dựa trên cở sở lí thuyết về các tác dụng cua tia bức xạ, chiếu xạ thực phẩm,
hiệu ứng sinh học cua bức xạ va tận dụng cơ sở vật chất thiết bị từ khoa kỹ thuật hạt
nhân, nhóm nghiên cứu đã đề ra phương án đánh giá suất liều tia X trong việc bảo quản
tỏi tím đặc biệt cua Lâm Đồng.
Quy trình thưc hiện:
2.5. Tỏi tím Đa Lạt
Ở nước ta hiện nay, xu hướng sử dụng tỏi càng ngày càng gia tăng cũng như yêu cầu về
chất lượng được nâng cao. Người tiêu dùng quan tâm tới các giống tỏi khác nhau, hương vị cua
từng giống va có xu hướng lựa chọn giống theo hương vị va năng suất. Các giống tỏi mới với chất
lượng cao và thích nghi tốt với điều kiện trồng trọt cua địa phương luôn được người nông dân lựa
chọn.
Tỏi tím Allium Sativum Linnaeus Đa Lạt thuộc chi Sơn La đứng với vị cay nồng đặc
trưng ngay cang được trồng và sử dụng phổ biến. Đảm bảo được nhu cầu về số lượng cũng như
chất lượng, có thể phát triển tốt ở nhiệt độ 20 đến 22 0C, phù hợp với khí hậu địa phương, tỏi tím
cho năng suất mỗi vụ khoảng 12 tấn tỏi trên một hecta. Tỏi tím thuộc loại tỏi cổ mềm cu nhỏ, vỏ
tím, tép màu vàng nhạt, chứa lượng tinh dầu cao nhất trong các loại tỏi trên thế giới.
Ngoài ra, trong tỏi tím còn chứa lượng Alliin và Allinase, chất Alliin được tiếp xúc với
enzym Alliinase khi tỏi được nhai, bằm nhỏ hay được nghiền nát và là thành phần tạo mùi đặc
trưng cua tỏi (Alliin và enzym alliinase tồn tại trong những tế bào riêng biệt, khi tỏi chưa bị thái
hoặc bằm ra), do đó, cang cắt nhỏ hoặc cang đập nát, hoạt tính cua tỏi càng cao.
177
Một kí tỏi có thể cho ra từ 1 – 2g Allicin. Allicin được xem là chất kháng sinh tự nhiên
rất mạnh, mạnh hơn cả Penicillin. Nước tỏi pha loãng 125.000 lần vẫn có dấu hiệu ức chế nhiều
loại vi trùng gram âm va gram dương như Staphylococcus, Streptococcus, Salmonella, V.
cholerae, B. dysenteriae, Mycobacterium tuberculosis [27]. Tỏi cũng ức chế sự phát triển cua
nhiều loại siêu vi như siêu vi trái rạ, bại liệt, cúm và một số loại nấm gây bệnh ở da.
Tỏi được sử dụng trong nghiên cứu nay la tỏi tím, trồng tại thị trấn Liên Nghĩa, huyện
Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng. Tỏi tím được thu hoạch khi đu 110 ngay tuổi, đáp ứng vừa đu độ chín
sinh lí vì nếu quá gia các tép sẽ mềm dễ bị hư hỏng trong các công đoạn xử lí sơ bộ, quá non sẽ
khiến tỏi bị thối do lượng nhựa giữa các tép còn rất nhiều ma khi phơi không thể lam khô được.
Khi tỏi đu độ chín ta có thể quan sát được lượng lá bắt đầu héo lại khoảng 50 đến 70% va thân giả
cua cây tỏi mềm đi mẫu tỏi tím được thu hoạch vao sáng sớm ngay 04/11/2019 có thời tiết thuận
lợi mát mẻ.
Khi thu hoạch và phân loại phải cẩn trọng từng công đoạn tránh hao hụt cơ học. Sau đó
phơi tỏi dưới nắng tốt khoảng 30 giờ nắng, để lớp vỏ bao bên ngoài cu khô đi đồng thời giũ sạch
đất còn bám bên ngoài, nhằm đảm bảo giống với điều kiện trước khi đem vao lưu trữ cua nhà
vườn từ đó có thể so sánh chính xác hơn.
Các cu tỏi đảm bảo yêu cầu về chất lượng kích thước được đem vào nghiên cứu và lấy dữ
liệu.
Hình 2.10. Mẫu tỏi sử dụng trong nghiên cưu
178
2.5. Chât lượng tỏi trước khi chiêu xạ
Các cu tỏi phải chưa qua quá trình xử ly bằng hóa chất, vỏ ngoai cua các cu
tỏi phải thật khô, không bám bùn đất, cuốn phải được cắt ngắn không còn lá khô, phía
dưới cũ không còn rễ khô bám vao. Các cu tỏi đạt độ chắc nhất định, không mềm rũ,
không bị xâm lấn cơ học. Kích thước trung bình cua tỏi được sử dụng trong nghiên
cứu la 30mmx35mmx35mm.
Mỗi thí nghiệm sử dụng 20 cu tỏi đạt yêu cầu. Tỏi sẽ được đặt vao khay tròn
được đục lỗ sẵn, phần phía dưới cua cu tỏi sẽ hướng lên trên theo phương thẳng đứng
– vì mầm tỏi phát triển từ dưới lên trên.
Hình 2.11. Cách đặt tỏi khi chiêu xạ
Sau chiếu xạ Tỏi được bảo quản ở nhiệt độ phòng.
2.6. Thiêt lập điều kiện chiêu xạ
Ba loại liều kế trong Hình 2.12 đã được sử dụng trong thí nghiệm nay. Liều
kế Fricke chu yếu được sử dụng để đo liều hấp thụ cua mẫu tỏi. Nó dựa trên quá trình
oxy hóa các ion sắt (Fe2+) trong dung dịch axit sunfuric thanh các ion sắt (Fe3+) bằng
179
bức xạ ion hóa. Liều kế Gaf chromic film HD-V2 được sử dụng để phân phối liều
trong tỏi. Liều kế phim nay rất mỏng (100 µm) va khoảng liều từ 10 Gy đến 1000 Gy.
Tấm phim lớn được cắt thanh các mảnh nhỏ (10 mm × 10 mm) va liều được hiệu
chuẩn bằng liều kế Fricke. Buồng ion hóa TN31013 được sử dụng để đo phân bố liều
trên bàn xoay [28, 29].
Hình 2.12. Liều kê dosimeter, liều kê Gaf chromic film và buồng ion hóa TN31013
Tiến hanh thiết lập các thông số cai đặt: thời gian chiếu xạ, cao thế, dòng điện, chiều cao
ban xoay va bộ lọc thích hợp cho các trường hợp chiếu xạ khác nhau. Thực hiện chiếu xạ tỏi ở hai
giai đoạn khác nhau sau khi thu hoạch.
Trường hợp 1: Thí nghiệm được thực hiện trong giai đoạn ngu sinh lí cua tỏi.
Trường hợp 2: Thí nghiệm được thực hiện sau giai đoạn ngu sinh lí cua tỏi.
2.7. Tông kêt chương 2
Chương 2 đã trình bay cấu tạo cua máy chiếu xạ tia năng lượng thấp MBR-1618R-BE
cua Hitachi, đồng thời cũng trình bay các thiết bị hỗ trợ trong quá trình chiếu xạ, thiết lập điều
kiện chiếu xạ, mẫu tỏi tím Đa Lạt sử dụng trong nghiên cứu va phương pháp nghiên cứu. Đây la
cơ sở để tiến hanh chiếu xạ, lam cơ sở cho việc đánh giá suất liều tia X trong việc bảo quản tỏi tím
Đa Lạt.
180
CHƯƠNG 3. KẾT QUA VÀ THAO LUẬN
3.1. Liều hiệu quả để ưc chê mọc mầm của tỏi
Vùng chiếu xạ phụ thuộc kích thước buồng chiếu xạ cụ thể là chiều cao cua bàn
xoay [28, 29].
Hình 3.1 Buồng chiêu xạ
Như được hiển thị trong Hình 3.1, tốc độ liều được giảm dần khi tăng khoảng
cách cua bàn xoay (khoảng cách đến nguồn phát tia X). Tốc độ liều là 18,45 Gy / phút ở
150 mm, 11,05 Gy / phút ở 250 mm và 1,81 Gy / phút ở 550 mm.
181
Hình 3.2. Sư phân phối suât liều trên bàn xoay ở các độ cao khác nhau
Đường kính cua vùng chiếu xạ (khoảng cách từ tâm ban xoay) được giới hạn bởi góc chiếu
xạ (Hình 3.2). Đường kính cua vùng chiếu xạ trên bàn xoay lần lượt là Φ160 mm ở chiều cao 150
mm, Φ255 mm ở chiều cao 250 mm và Φ435 mm ở chiều cao 550 mm. Ra khỏi khu vực chiếu xạ,
tỷ lệ liều được giảm đáng kể. Từ đây có thể kết luận rằng ở chiều cao 550 mm có tỷ lệ đồng nhất
liều tốt nhất. Chiếu xạ có thể thực hiện với tỷ lệ đồng nhất liều cao nhất khi chiếu tại độ cao 550
mm bàn xoay.
182
Hình 3.3. Góc chiêu xạ
Để tìm ra liều chiếu va chiều sâu hiệu quả để ức chế sự nảy mầm, tỏi được chiếu xạ với
dải liều 5 Gy, 10 Gy, 15 Gy, 20 Gy, 25 Gy ở độ sâu 10 mm từ bề mặt. Bộ lọc F5: 0.5mm
Al+0.3mm Cu được sử dụng để cắt phần năng lượng thấp, khoảng cách từ nguồn phát tia X đến vị
trí chiếu xạ la 250 mm. Kết quả chiếu xạ được thể hiện trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kêt quả chiêu xạ với các liều khác nhau tại độ sâu 10 mm
STT Liều (Gy) Mầm Hư, thối
Bề mặt Ở độ sâu 5
mm
Ở độ sâu
10 mm
Chiều cao
[mm]
Tỷ lệ
[%]
1 0.00 0.00 0.00 32.0 60.00
2 5.45 5.22 5.00 11.0 5.00
3 10.91 10.46 10.00 8.0 5.00
4 16.36 15.68 15.00 9.0 15.00
5 21.82 20.91 20.00 10.0 30.00
183
6 27.27 26.13 25.00 7.0 10.00
F5: 0.5mm Al+0.3mm Cu, , hiệu điện thế 160 kV, dòng điện
18,7 mA.
Tỏi sau chiếu xạ 5 tháng, độ dài mầm được tính từ bên trong.
Bảng 3.1 cho thấy chiếu xạ có tác dụng ức chế quá trình mọc mầm cua tỏi.
Độ dai mầm cua tỏi không chiếu xạ dai hơn từ 3-4 lần so với tỏi được chiếu xạ. Tỷ lệ
hư thối cua mẫu tỏi không chiếu xạ cũng cao hơn so với mẫu tỏi được chiếu xạ. Liều
25 Gy tại độ sâu 10 mm có chiều cao mầm ngắn nhất.
Do kích thước cua mỗi tép tỏi phụ thuộc vao kích thước cua từng cu tỏi, nên
để đánh giá chính xác tỷ lệ nảy mầm tỏi nhóm nghiên cứu lập bảng số liệu giữa tỷ số
chiều dai mầm cua tép tỏi so với chiều dai cua cả cu tỏi. Kết quả được thể hiện ở Hình
3.2.
Hình 3.4. Sư phát triển tỷ lệ chiều dai mầm tỏi va chiều cao củ tỏi sau chiêu xạ
Từ Hình 3.4 có thể thấy rằng tỷ lệ chiều dai mầm va chiều cao cua cu tỏi cũng
như tốc độ tăng trưởng mầm cua mẫu đối chứng cao hơn rất nhiều so với các mẫu
được chiếu xạ. Liều 25 Gy tại độ sâu 10 mm tỷ lệ chiều dai mầm va chiều cao cua cu
tỏi la nhỏ nhất, ít có sự thay đổi theo thời gian sau chiếu xạ nhất.
184
Hình 3.5. Vêt căt tép tỏi sau chiêu xạ 5 tháng
Từ Hình 3.5 có thể thấy rằng liều 5 Gy, 10 Gy, 15 Gy, 20 Gy mầm tỏi có mau vang nhạt,
trong tương lai mầm nay có khả năng phát triển hoặc chuyển sang mau nâu va chết đi. Liều 25 Gy
mầm tỏi có mau nâu, mầm nay không có khả năng sống. Từ những dữ liệu trên có thể kết luận
rằng liều cao hơn 25 Gy ở độ sau 10 mm từ bề mặt đu để ức chế sự mọc mầm cua tỏi.
Để tìm ra liều hiệu quả nhằm ức chế mọc mầm, tỏi được chiếu xạ với các liều khác nhau
tại bề mặt. Sử dụng bộ lọc F0, chiều cao cua ban xoay la 550 mm. Kết quả được thể hiện trong
Bảng 3.2, Hình 3.6 và Hình 3.7.
185
Bảng 3.2. Liều hiệu quả để ưc chê mọc mầm
STT Liều (Gy) Thời gian
chiêu xạ
(Phút)
Mầm Hư, thối
Bề mặt Ở độ sâu
[5 mm]
Ở độ sâu
10 [mm]
Chiều cao
[mm]
%
1 0.00 0.00 0.00 0 26.00 60.00
2 30.00 8.00 5.52 2.32 7.00 10.00
4 60.00 15.97 11.02 4.63 7.00 5.00
5 90.00 23.97 16.54 6.95 7.00 5.00
7 120.00 31.97 22.06 9.27 7.00 15.00
9 180.00 47.93 33.08 13.9 8.00 5.00
10 240.00 63.93 44.12 18.54 9.00 5.00
12 300.00 79.90 55.14 23.17 8.00 15.00
F0: không sử dụng bộ lọc, hiệu điện thế 160 kV, dòng điện 18,7 mA.
Tỏi sau chiếu xạ 19 tuần, độ dài mầm được tính từ bên trong.
Sự thay đổi cua tỷ lệ chiều dai mầm va chiều cao cu tỏi theo thời gian sau chiếu xạ được thể
hiện trong Hình 3.6
186
Hình 3.6. Sư phát triển tỷ lệ chiều dai mầm tỏi va chiều cao củ tỏi sau chiêu xạ
Kết quả cua Bảng 3.2 va Hình 3.6 cho thấy rằng có sự khác nhau rõ rệt giữa
mẫu tỏi chiếu xạ va mẫu không chiếu xạ. Mầm cua mẫu tỏi không chiếu xạ dai hơn
khoảng 4 lần so với mẫu chiếu xạ. Tỷ lệ bị hư thối cua mẫu không chiếu xạ cao hơn
khoảng 12 lần so với mẫu chiếu xạ. Liều từ 30 Gy trở lên có ức chế mọc mầm
187
tốt.
Hình 3.7. Vêt căt của tép tỏi sau chiêu xạ 5 tháng
Từ Hình 3.7 có thể thấy rằng mầm cua các mẫu chiếu xạ chuyển sang mau nâu,
các mầm nay không có khả năng sống trong tương lai. Có sự khác biệt rõ rệt giữa mau
sắc cua mầm chiếu xạ va không chiếu xạ.
3.2. Công suât chiêu xạ
Công suất chiếu xạ được tính cho các trường hợp chiếu xạ khác nhau nhằm
mục đích xác định liều chiếu xạ tối ưu. Mỗi lần chiếu 20 cu tỏi, khối lượng khoảng 300
gram. Bảng 3.3 trình bay công suất cua các trường hợp chiếu xạ khác nhau tại độ cao
550 mm, sử dụng bộ lọc F0, hiệu điện thế 160 kV, dòng điện 18,7 mA.
188
Bảng 3.3: Công suât chiêu xạ
STT Liều
[Gy]
Thời gian chiêu
xạ
[phút]
Công suât
[kg/h]
1 30.00 2.32 7.76
3 60.00 4.63 3.89
4 90.00 6.95 2.59
6 120.00 9.27 1.94
8 180.00 13.90 1.29
9 240.00 18.54 0.97
11 300.00 23.17 0.78
F0: không sử dụng bộ lọc, hiệu điện thế 160 kV, dòng điện 18,7 mA.
Từ Bảng 3.3 có thể kết luận rằng tại độ cao 550 mm, sử dụng bộ lọc F0 liều
30 Gy tại bề mặt có công suất chiếu xạ tốt nhất. Công suất chiếu xạ giảm khi tăng liều
chiếu xạ (vì thời gian chiếu xạ tăng lên).
3.3. Chiêu xạ sau thời gian ngủ sinh lý
Với mục đích ước tính thời gian tối ưu để thực hiện chiếu xạ nhằm ức chế sự nảy mầm
cua tỏi một cách hiệu quả, tỏi đã được chiếu xạ sau thời gian ngu nghỉ với liều tại bề mặt là 50,
100, 150 Gy. Sử dụng bộ lọc F5. Bảng 3.4 và Hình 3.8 trình bày kết quả chiếu xạ sau thời gian
ngu sinh lý.
Bảng 3.4. Kêt quả chiêu xạ sau thời gian ngủ sinh lý
Trường hợp
Chiều cao của mầm sau chiêu xạ
1 tháng
[mm]
2 tháng
[mm]
3 tháng
[mm]
4 tháng
[mm]
5 tháng
[mm]
Tỷ lệ hư,
thối
[%]
Tỏi
chiếu xạ
50 Gy 4 6 7 7 7 10
100 Gy 2 5 6 6 6 40
150 Gy 5 6 6 6 7 0
189
H
iệu điện thế 160 kV, dòng điện 18,7 mA, độ cao 550 mm.
F5: 0.5mm Al+0.3mm Cu
Hình 3.8. Sư phát triển mầm tỏi ở các liều chiêu sau thời gian ngủ sinh lý
Từ kết quả cua Bảng 3.4 và Hình 3.8 ta thấy rằng sự khác biệt lớn giữa tỏi chiếu xạ và các
mẫu đối chứng. Trong khi mầm cua mẫu không chiếu xạ tăng rất nhanh (trung bình 6 mm trong 4
tháng đầu, 30 mm sau 5 tháng), thì tốc độ tăng trưởng cua mẫu được chiếu xạ rất thấp (khoảng 1-3
mm mỗi tháng). Sau thời gian ngu sinh lý, tỷ lệ hư thối nhỏ nhất (0%) khi chiếu xạ với liều 150 Gy
tại bề mặt.
Tỏi không chiếu xạ 8 12 18 23 32 60
190
Hình 3.9: Sư phát triển của mầm tỏi không chiêu xạ
191
Hình 3.10. Sư phát triển của mầm tỏi chiêu xạ với liều 30 Gy
Từ Hình 3.9 và Hình 3.10 có thể thấy rằng chiều dài mầm cua mẫu không chiếu xạ có tốc
độ tăng trưởng lớn hơn so với mẫu chiếu xạ. Mầm cua mẫu chiếu xạ sau 2 tháng chuyển sang màu
vang đậm, sau đó chuyển sang mau nâu. Nhũng mầm này có khả năng sẽ chết trong vài tháng tới.
192
KẾT LUẬN
Sau thời gian thực hiền đề tai ” Đánh giá suât liều tia X trong việc bảo quản tỏi tím Đa
Lạt” bằng máy chiếu xạ tia X năng lượng thấp MBR-1618R-BE cua Hitachi Nhật Bản, nhóm
nghiên cứu đã đạt được một số kết quả như sau:
- Xác định được liều cần thiết để ức chế sự nảy mầm cua tỏi tím Đa Lạt là từ 30 Gy đến 150 Gy với
các điều kiện chiếu xạ như sau: khoảng cách từ nguồn phát tia X đến vị trí chiếu xạ 550 mm, hiệu
điện thế 160 kV, dòng điện 18,7 mA;
- Xác định được độ sâu hiệu quả để ức chế sự nảy mầm là 10 mm từ bề mặt.
- Đánh giá được sự ảnh hưởng cua việc chiếu xạ sau thời gian ngu sinh lí cua tỏi tím Đa Lạt. Nếu
chiếu xạ sau thời gian ngu sinh lý cần chiếu với liều cao hơn lên đến 150 Gy tại bề mặt để ức chế
sự nảy mầm cua tỏi.
Dù đã hoan thanh va đạt được một số kết quả, nhưng do thời gian thực hiện đề tài ngắn,
không đu để quan sát sự nảy mầm bên ngoài cua tỏi mà chỉ quan sát sự nảy mầm bên trong tép tỏi.
Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp cắt tép tỏi ra quan sát và dựa trên cơ sở nếu mầm cua tỏi
có màu nâu thì mầm đó sẽ bị chết. Còn mầm có mau vang thì chưa thể đánh giá được chính xác là
mầm này sẽ tiếp tục phát triển nhưng với tốc độ chậm hơn hay la sẽ chết trong tương lai. Do vậy
đề tài vẫn còn một số mặt hạn chế, cần có thời gian nhiều hơn để quan sát sự nảy mầm bên ngoài
cua cu tỏi nhằm đánh giá chính xác liều tối ưu để ức chế sự nảy mầm cua tỏi tím Đa Lạt.
193
KIẾN NGHỊ, ĐỀ NGHỊ
Do còn nhiều mặt hạn chế về thời gian cũng như khả năng nắm bắt cua người nghiên cứu
nên trong đề tài còn nhiều thiếu sót. Vậy chúng tôi đưa ra một số đề xuất định hướng cho các
nghiên cứu tiếp theo:
Tiếp tục tìm hiểu ứng dụng tia X năng lượng thấp trong việc bảo quản tỏi tím Đa Lạt.
Nên nghiên cứu mở rộng thêm nhiều trường hợp khác với sự thay đổi các thông số cai đặt như la:
dòng điện, hiệu điện thế, khoảng cách từ nguồn phát tia X đến vị trí chiếu xạ, bộ lọc…
TÀI LIÊU THAM KHAO
1. ANON, Commercialization of food irradiation. Food Irradiation. Newsl. 10 (2) (1986) 48.
2. BRENDA GOODMAN, Một trong sáu loại bệnh do thực phẩm ở nước Mỹ, The Healthy
Lifestyle Expo. [trực tuyến]. Đường dẫn:
https://vi.thehealthylifestyleexpo.com/1-6-americans-gets-food-borne-illness-48993 [truy cập
25/03/2019].
3. BRUNELET I., VIDAL P., Inhibition de la montee en vegetation des bulbes alimentaires.
Rev. Conserv. 15 (1960) 3.
4. CHÂU VĂN TẠO, Liều Lượng Bức Xạ Ion Hóa, Nxb Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh
(2006).
5. Chuyện sốc ở lang mù xứ sở hanh tím, Báo Mới. [trực tuyến]. Đường dẫn:
https://baomoi.com/chuyen-soc-o-lang-mu-xu-so-hanh-tim/c/16079470.epi [truy cập
10/03/2019].
6. CRYSTAL STEWART - Garlic Post Harvest Handling and Planting (2015).
7. CURZIO O. A., CROCI C. A., CECI L. N., The effects of radiation and extended storage on
the chemical quality of garlic bulbs. Food Chem. 21 (1986a) 153-158.
8. CURZIO O. A., CROCI C. A., QUARANTA H. O., Extending the storage life of garlic by
gamma-irradiation. Acta Alimentaria 12 (1983) 343.
9. EL-OKSH LI., ABDEL-KADER A. S., WALLY Y. A.,EL-KHOLLY A. F., Comparative
effects of gamma irradiation and maleic hydrazide on storage of garlic. J. Am. Soc. Hort. Sei.
96 (1971) 637.
10. Garlic Vietnam, Tridge. [trực tuyến]. Đường dẫn:
194
https://www.tridge.com/intelligences/garlic/VN [truy cập 03/02/2019].
11. HABIBUNISSA., MATHUR P. B., BANU Z., Effect of Cobalt-60 gamma rays on the
storage behaviour of garlic bulb at room temperature and in cold storage. Indian Food Packer
25 (1971) 10.
12. Khoa Công Nghệ Thực Phẩm – Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghệ, Bảo quản rau quả
bằng phương pháp chiếu xạ (2010).
13. KUME T.; FURUTA M.; TODORIKI S.; UENOYAMA N. and KOBAYASHI Y. Quantity
and economic scale of food irradiation in the world, 2009.
14. KUME ET AL. (2008) reported the status of Food irradiation in the World in 2005.
15. KWON J. H., BYRUN M.W., CHO H. O., Effects of gamma irradiation dose and timing of
treatment after harvest on the storability of garlic bulbs. 50 (1985) 379.
16. LUSTRE A. O., RONEAL R. A.,VELLARUEL F. G., CARMONA C. L., DEGUZMAN Z.
M., The technological feasibility of gamma radiation for the extended commercial storage of
agricultural crops (1) Onions (2) Garlic. IAEA-SR-60/Seminar on Food Irradiation for
Developing Countries in Asia and the Pacific, Tokyo (1981).
17. Manual for user “Operation manual X-rays irradiation system MBR-1618R-BE”, Hitachi.
18. MATHUR P. B., Extension of storage life of garlic byjy-irradiation. Intern. J. Appl.
Radition. Isotop. 14 (1963a) 625.
19. MESSIAEN C. M., PEREAU-LEROY P., Improving the storage of garlic bulbs by gamma
irradiation. C.R.Seances Acad. Agrie. Fr. 5 (1969) 485.
20. NGÔ QUANG HUY, An Toàn Bức Xạ Ion Hóa, Nxb Khoa học va Kỹ thuật, Ha Nội (2004).
21. NGÔ QUANG HUY, Cơ Sở Vật Lí Hạt Nhân, Nxb Khoa học va Kỹ thuật, Ha Nội (2006).
22. NGUYỄN NHỊ ĐIỀN, Status and Plan of Radiation Application in Vietnam (2019).
23. Quyết định cua Bộ trưởng Bộ Y tế số 3616/2004/QĐ-BYT ngày 14-10-2004.
24. RONTGEN WC, Annalen der Physik und Chemie, Neue Folge, 64, 1 (1898).
25. SINGSON C. C., DEGUZMAN Z. K., MENDOZA E. B., Use of gamma irradiation for the
extended commercial storage of Philippine onions and other agricultural produce, in: Food
Preservation by Irradiation, Vol.1. International Atomic Energy Agency, Vienna, 133 (1978).
26. Tiêu chuẩn việt nam TCVN 7512:2005 “Qui Phạm Thực Hanh Chiếu Xạ Tốt Để Ức Chế Sự
195
Nảy Mầm Cua Các Loại Cu Va Thân Cu”.
27. Tỏi, Tra cứu dược liệu. [trực tuyến]. Đường dẫn: http://tracuuduoclieu.vn/toi.html [truy cập
01/02/2019].
28. TRẦN ĐỨC MẠNH, Study on potato sprout inhibition by low energy X-rays (2019).
29. TRẦN HỒ VÂN PHƯƠNG, Dosimetry for low energy X-rays irradiator MBR-1618R-BE
(2019).
30. Trung tâm Thông tin Khoa học va Công nghệ TP. HCM - Xu Hướng Ứng Dụng Bức Xạ Ion
Hóa (Tia Gamma, Tia X, Chùm Tia Điện Tử) Để Khử Trùng Dụng Cụ Y Tế, Thanh Trùng
Thực Phẩm, Kiểm Dịch Trái Cây Va Xử Ly Nước Thải, Khí Thải.
31. WATANABE T., TOZAKI H., The Co-60 irradiation of garlic to prevent sprouting and its
influence on allin-lyase activities. Food Irradiation. 2 (1967).
