Đề tài Thiết kế Website và cơ sở dữ liệu cho hệ thống giám sát và cảnh báo chất lượng nước nuôi trồng thủy sản trên sông Chà Và - Bà Rịa Vũng Tàu

Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Truong Quang Dung 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU -------- ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Co-operative research project between BVU and UBO TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ WEBSITE VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRÊN SÔNG CHÀ VÀ -BRVT Trình độ đào tạo: Chương trình trao đổi sinh viên với trường UBO -Université de Bretagne Occidentale (Pháp) Ngành đào tạo : Cơ khí Chuyên ngành : Cơ điện tử Giảng viên hướng dẫn: Ts. LÊ NGỌC TRÂN Sinh viên thực hiện : Trương Quang Dũng Lớp : Digital System Niên khóa : 2016-2018 Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Truong Quang Dung 1 Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình thực hiện đề tài khoa học của mình, tôi xin cam đoan những số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm là hoàn toàn chính xác và không sao chép bất cứ đề tài, công trình nghiên cứu khoa học nào. Các phần trích dẫn nội dung từ các tài liệu tham khảo đã được ghi rõ trong phần Tài liệu tham khảo cuối của đề tài. Tôi xin cam đoan những điều trên là sự thật và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này. ASSURANCE During the implementation of my research project, I pledge that the data obtained from the experimental process is completely accurate and does not copy any scientific subject or research. Excerpts from the references are listed in the final reference section of the subject. I declare that the above is true and take full responsibility for this assurance. Baria-Vung tau, July 22th 2018 STUDENT TRƯƠNG QUANG DŨNG Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Truong Quang Dung 1 THANKS Before beginning this work, I would first like to express my gratitude to the teaching and administrative staff of the UBO School for their training, the quality of their teaching and to have allowed me to do this internship abroad. I would also like to express my sincere thanks to Mr. Le Ngoc Tran (Professor at Bà Ria Vung Tau University and my tutor during this internship) for having accepted me as a trainee, and I thank Also the students who worked with us throughout the duration of this internship and also welcomed us to the university. Finally, I would like to thank my family and my colleagues for all the practical and theoretical lessons that have helped me to live this emotional experience. Vung Tau, July 20th 2018 Student TRƯƠNG QUANG DŨNG Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Truong Quang Dung 1 Danh mục các từ viết tắt HTML Hyper Text Markup Language FTP File transfer protocol PHP Hypertext Preprocessor URL Universal Resource Locator SQL Structured Query Language PC Personal Computer DB Databases UI User Interfaces Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 2 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN “THIẾT KẾ WEBSITE VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO HỆ THỐNG QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TRÊN SÔNG CHÀ VÀ” 1.1 Giới thiệu dự án Một trong những nguồn thu nhập chính của tỉnh Bà Rịa trực thuộc miền Nam Việt Nam đến từ ngành nuôi trồng thuỷ hải sản ven biển. Tuy nhiên, thời gian gần đây, sản lượng nuôi trồng bị suy giảm nghiêm trọng và cá chết hàng loạt diễn ra trong thời gian dài do ô nhiễm môi trường gây ra bởi các hoạt động của con người và do thời tiết biến đổi. Để đo lường giám sát thông số môi trường chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thủy sản trên sông Chà Và, giúp bà con nông dân chủ động nuôi thủy sản, giảm thiệt hại cho môi trường gây ra và giúp Chi cục Thủy sản tỉnh BRVT giám sát chất lượng môi trường nước chủ động trong việc lập kế hoạch nuôi thủy sản tại địa phương. Với mục tiêu đó, dự án WAVE (tên do nhóm nghiên cứu đặt) được triển khai để có thể kịp thời can thiệp tình hình cũng như tìm kiếm giải pháp bảo vệ nguồn lợi thuỷ hải sản tại tỉnh BRVT. Là kết quả của sự hợp tác giữa UBO, khối trường học La Croix Rouge La Salle Brest (Pháp) và trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu (Việt Nam), dự án tập trung chủ yếu vào việc phát triển một hệ thống đo, giám sát các thông số môi trường nước nước biển không dây, phục vụ chính cho ngành nuôi trồng thuỷ sản ở Việt Nam. Có thể nói rằng đây là một dự án khoa học đa ngành, có sự kết hợp chặt chẽ giữa khoa học điện tử, tin học, cơ khí, tự động hoá cũng như hóa sinh. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 3 Hình 1: Lắp đặt hệ thống quan trắc trên bè nuôi cá trên sông Chà Và tỉnh BRVT Hệ thống đo và giám sát chất lượng nước nuôi trồng thủy sản được giới thiệu trong hình 2. Hình 2: Các thành phần hệ thống giám sát tự động môi trường nước Bơm số 1 bơm nước vào bể đo để tiến hành phân tích các thông số. Sau khi phân tích xong, thông số sẽ được các máy cảm biến gửi tới hộp điều khiển điện tử bằng sóng ra-đi-ô và GSM. Tại đây, các thông số sẽ được cập nhật vào Solar panel Battery Load battery regulator 5 sensors: Tem, ph, oxyd, salinity, chlorine Clean water tank Water tank to be analyzed Electronic Box Pump 3 1 Clean sensors Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 4 cơ sở dữ liệu của hệ thống và có thể truy cập thông qua giao diện máy tính và server web. Tiếp đó, quá trình làm sạch bể đo diễn ra: van điện tử rút hết nước trong bể, để bơm số 2 có thể bơm nước ngọt (sạch) từ thùng chứa vào bể và các mô- tơ có thể tiến hành làm sạch các máy cảm biến. Sau khi làm sạch xong, van điện tử lại rút hết nước từ bể đi, lượt đo mới lại có thể bắt đầu. Quá trình đo nước biển được tự động hoá nhờ vào việc cài đặt tần suất đo của hệ thống . Hệ thống đo thông số nước biển hoạt động bằng năng lượng mặt trời. Hộp điện tử có màn hình LCD và nút xoay để tiện cho việc tra cứu dữ liệu, hiệu chuẩn máy cảm biến, tần suất của quá trình đo cũng như các phương thức truyền phát dữ liệu (GSM/sóng ra-đi-ô). 1.2. Tổng quan về web-server 1.2.1. Khái niệm website Website là tập hợp của rất nhiều trang web – một loại siêu văn bản ( tập tin HTML hay XHTML) trình bày thông tin trên mạng internet – tại một địa chỉ nhất định để người xem có thể truy cập vào xem. Trang web đầu tiên người ta có thể truy cập từ tên miền thường được gọi là trang chủ (homepage), người xem có thể xem các trang khác thông qua các liên kết (hyperlinks). Đặc điểm tiện lợi của website là thông tin có thể dễ dàng cập nhật, thay đổi, người sử dụng sẽ thấy ngay tức khắc, ở bất kì nơi nào, tiết kiệm chi phí in ấn, bưu điện, fax, thông tin không giới hạn và không giới hạn phạm vi khu vực sử dụng. Website là một tập hợp của một hay nhiều trang web. 1.2.2. Lịch sử ra đời Ngày 6/8/1991 đã trở thành một cột mốc quan trọng khi những đường liên kết tới nhưng dạng mã lệnh về www được đưa lên thảo luận alt.hypertext để những người khác có thể tải về và trải nghiệm. Và đó chính là ngày mà những Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 5 trang web phổ biến ra toàn thế giới. Ông Paul Kunz, một nhà khoa học tại Trung tâm Gia tốc tuyến tính Stanford, người thiết lập nên một máy chủ web ngoài Châu Âu vào tháng 12-1991 cho biết, hồi đầu những năm 1990, ý tưởng về việc lấy được dữ liệu lưu trữ trên nhiều máy tính đơn giản như vậy đă tỏ ra rất hấp dẫn. Vào thời điểm đó, các máy tính là những hòn đảo về thông tin. Người dùng đăng nhập vào một hệ thống máy tính chỉ có thể truy cập vào được nguồn tài nguyên nằm trên chiếc máy tính đó. Khi chuyển sang chiếc máy tính khác có nghĩa họ phải đăng nhập lại và có thể phải sử dụng một tập lệnh khác để tìm kiếm và thu thập dữ liệu. Và web đã ngay lập tức thu hút sự quan tâm của của ông Kunz ngay sau khi Tim Berners-Lee (người đã phát minh ra web tại phòng thí nghiệm vật lí Cern ở Genova) trình diễn khả năng truy vấn một cơ sở dữ liệu (db) về những tài liệu vật lí được lưu trữ trên một máy chủ IBM. Máy chủ web mà Kunz thiết lập cho phép các nhà vật lí lục lọi trong số 200 000 bản tóm tắt dễ dàng hơn nhiều so với trước. Điều này chứng tỏ sự hữu ích đến mức các nhà khoa học tại viện Cern đã nhanh chóng chuyển sang tìm kiếm dữ liệu qua trang web Slac mà không dùng tới bản sao mạng của họ nữa. Mặc dù web hấp dẫn các nhà vật lí, nhưng trong nhưng năm đầu chỉ có rất ít những người hiểu được tiềm năng của công nghệ này. Ông Kunz cho rằng, lí do chính là do khi đó cũng có rất nhiều công nghệ thực hiện một việc tương tự. Rất nhiều người lấy về những tài liệu quang trọng bằng các dịch vụ FTP và sử dụng Usenet như một phương tiện để tự bày tỏ. Đặc biệt phổ biến khi đó là một công nghệ có tên là Gopher do Đại học Minnesota phát triển. Công nghệ này sử dụng một giao diện thân thiện để che giấu sự phức tạp của những máy tính kết nối mạng Internet. Nó có cái tên này này một phần là do đội thể thao của trường Đại học này có tên là những con chuột túi vàng Gopher được công bố vào năm 1991 và một vài năm sau đó, các con số thống kê cho thấy lưu lượng gopher trên mạng internet vượt xa lưu lượng giao Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 6 dịch web. Dự án WWW bùng nổ vào tháng 4-1993 khi trình duyệt web dành cho máy tính cá nhân đầu tiên ra đời. Đây là sản phẩm của Marc Andreessen tại Trung tâm Ứng dụng Siêu máy tính tại Đại học Illinois. Nhóm nghiên cứu dự án web của viện Cern đã không đủ nhân lực để viết các trình duyệt cho các hệ thống PC, Mac hay Unix. Trình duyệt có tên là Mosaic này đã đạt được nhiều thành công to lớn khi nó tạo được nhiều thói quen sử dụng web đến tận hôm nay. Thí dụ như khái niệm ban đầu về web không hề có chỗ bookmark hay favourites. Cũng trong nhưng năm 1993, trường Đại học Minnesota bắt đầu Gopher, do đó rất nhiều người đã xem xét chuyển sang sử dụng một công nghệ khác. Ed Vielmetti, một trong nhưng người dùng web đầu tiên và hiện là một trợ lí nghiên cứu tại trường Đại học Thông tin Michigan, nói rằng trong suốt những năm đầu tiên, công nghệ web đã thực sự chứng tỏ sự hữu ích của nó đối với những người dùng internet trung bình. Các hệ thống Gopher và FTP thông thường vẫn do các công ti hay tổ chức lớn thiết lập. Còn Usenet thì lại không tồn tại lâu bởi vậy nó buộc những người đưa ra một quan điểm phải thường xuyên đăng lại ý kiến của mình. Ban đầu, người ta đã sử dụng các web như để tự bày tỏ mình theo 1 cách thức mà các công nghệ khác không cho phép. Ông Vielmetti cho rằng các mã lệnh web rất ít lỗi và thu hút người ta sử dụng nó. Vào cuối năm 1994, lưu lượng giao dịch web cuối cùng đã vượt qua giao dịch Gopher và từ đó đến nay chưa bao giờ tụt lại. Hiện trên mạng Internet đã có gần 100 triệu website và có rất nhiều người đã xem web và mạng internet là một. Nhưng ông Groff cho rằng phải đến tận hôm nay thì web mới được như sự hình dung của những người tạo ra nó. Theo ý đồ ban đầu của họ thì web là một phương tiện mà con người có thể đọc và đóng góp nội dung cho nó. Những công cụ mới như các site chia sẻ ảnh, mạng công cộng, nhật kí cá nhân, từ điển mã nguồn mở và những thứ khác đang thực hiện rất tốt lời hứa ban đầu này. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 7 1.2.3. Các yêu cầu tối thiểu của một trang web Để một website hoạt động cần phải có tên miền (domain), không gian lưu trữ (host server) và nội dung (các trang web). Tên miền là tên địa chỉ chính của website, ví dụ như: www.google.com là tên miền của website hay địa chỉ để người dùng có thể truy cập vào website. Lưu trữ website: Dữ liệu thông tin của website phải được lưu trữ trên 1 máy tính (máy chủ - server) luôn hoạt động và kết nối mạng Internet. Một server có thể lưu trữ nhiều website, nếu website này bị sự cố chẳng hạn tắt trong một thời điểm nào đó không ai có thể truy cập được những website lưu trữ trên server tại thời điểm bị sự cố. Tùy theo nhu cầu lưu trữ thông tin mà doanh nghiệp có thể thuê dung lượng thích hợp cho lượng host hoặc cài đặt máy chủ host sao cho phù hợp. Host: là một không gian lưu trữ trên ổ đĩa của một máy chủ server để lưu nội dung website nhằm làm cho bất kì ai cũng có thể truy cập vào những nội dung này bất kì lúc nào, bất kì nơi nào, nói cách khác host là nơi lưu trữ website để duy trì hoạt động của website trên mạng. Máy tính lưu những nội dung website này được gọi là máy chủ Server phải hoạt động 24/24. Một website nhất định phải có host thì nhất mới hoạt động được. Dung lượng host là độ độ rộng, hay còn gọi là không gian trống của ổ đĩa trên máy chủ để lưu trữ databases của website, đơn vị đo dung lượng thường là Gigabyte hay Megabyte. Băng thông hay dung lượng đường truyền là đại diện cho tốc độ đường truyền hay nói cách khác là độ rộng của một dải tần số mà các tín hiệu điện tử chiếm giữ trên một phương tiện truyền dẫn, đơn vị đo thông thường là Mb/tháng. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 8 Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG WEBSITE CHO HỆ THỐNG ĐO CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2.1. Khái quát chung về thiết kế website Bước đầu tiên trong công đoạn thiết kế một website là phải có những quyết định chắc chắn về việc sẽ “xuất bản” cái gì với website của mình. Không có chủ định và mục tiêu rõ rang thì cả website sẽ trở nên lan man, sa lầy và cuối cùng đi đến một điểm khó quay trở lại. Thiết kế cẩn thận và định hướng rõ rang là những chìa khóa dẫn đến thành công trong việc xây dựng trang web. Trước khi xây dựng một website nên: • Xác định đối tượng người sử dụng của website • Website có mục đích gì • Thiết lập chủ đề chính của website • Thiết kế các khối thông tin chủ đề mà website cung cấp. Nên bắt đầu với việc xác định nguồn tài nguyên về nội dung, hình ảnh thông tin cần thiết để tạo nên website phù hợp với mục đích đề ra đó là nguồn thông tin sẽ duy trì cho website hoạt động sau này. . . Các bước thực hiện thiết kế website 2.2.1. Chuẩn bị: - Host server và databases: Để website của hệ thống Wave đi vào hoạt động chúng ta cần một host server để lưu trữ thông tin và databases của website. Trước hết, ta cần 1 PC để cài đặt server và chiếc máy tính đấy sẽ phải bật và kết nối với internet 24/24 để duy trì hoạt động của website, giúp cho website được hoạt động ổn định. - Cài đặt server và databases: Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 9 Việc cài đặt server giờ đây rất dễ dàng vì nó được tích hợp sẵn trên các phiên bản window. Công cụ chúng ta dùng ở đây là Internet Information Services(IIS). Mặc định công cụ này đã bị nhà phát hành Microsoft ẩn đi, để sử dụng chúng ta chỉ cần kích hoạt lại nó để có thể sử dụng máy tính mình như 1 host server. - Để kích hoạt thanh công cụ IIS, chúng ta truy cập vào Control Panel – Programs and Features – Turn Windows features on or off Sau khi chọn hết như trong hình ta chỉ cần ấn ok để hệ thống tự động cài cho chúng ta. Sau đó chỉ cần khởi động lại là chúng ta đã có 1 hệ thống host server để lưu trữ website. Mặc định đường dẫn của server để ta xem hoạt động của server là https://localhost hay https://127.0.0.1 Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 10 Khi IIS hoạt động, ta nhập 1 trong 2 địa chỉ trên vào trình duyệt ta sẽ có được kết quả như thế kia. Sau khi server hoạt động chúng ta cần 1 database để trợ giúp cho hoạt động của website cũng như lưu trữ dữ liệu mà hệ thống WAVE đã thu thập được và gửi lên server. Ở đây ta sử dụng hệ thống SQL là MySQL để thiết lập database cũng như lưu trữ giữ liệu cho toàn bộ hệ thống. Việc cài đặt MySQL trên PC cũng vô cùng dễ dàng, ta chỉ cần tải về bộ cài đặt MySQL Installer được nhà phát triển cung cấp miễn phí trên mạng Internet. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 11 Giao diện của MySQL Installer Việc cài đặt MySQL khá dễ dàng, chỉ cần chấp nhận các thỏa thuận sử dụng và chọn loại thiết lập là Developer Default. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 12 Để database có thể hoạt động được trên máy chủ ta chỉ cần chọn đúng Standalone MySQL Server / Classic MySQL Replication như hình trên. Đây mà giao điện cài đặt thông số cho server, ta chỉ cần chon Development Machine và giữ nguyên các thông số mặc định (TCP/IP port 3306) cho Connectivity. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 13 Đây là màn hình thiết lập mật khẩu quản trị và chọn Add User để them người dùng mới vào databases. Ở đây password sẽ để mặc định là “123456” để đồng bộ với website. Ở bước tiếp theo, giữ Configure MySQL Server as a Windows Service và Start the MySQL Server at System Startup được bật. Chạy dịch vụ bằng Standard System Account. Chọn Next để qua bước lưu trữ tài liệu và nhấn Execute để kết thúc quá trình thiết lập. Sau khi kết thúc quá trình, ta có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu thông qua phần mềm mặc định trên Windows là Command Prompt. Để có thể truy cập được MySQL thông qua Command Prompt, ta nhập trên Command Prompt lệnh sau “cd C:\Program Files\MySQL\MySQL Server 5.X\bin” sau đó nhập “mysql -u root -p”. Sau đó nhập mật khẩu là “1 3456”. Sơ đồ thiết lập databases cho toàn bộ hệ thống để đồng bộ với hệ thống cũng như website. Sau khi cài đặt xong server và databases, ta cần thiết lập Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 14 port forwarding trên router để các máy khác có thể truy cập từ xa thông qua Internet vào đúng IP của máy tính. Trước tiên ta cần tìm được địa chỉ ip của PC thông qua câu lệnh “ipconfig” trên Command Prompt. Nhập địa chỉ Defaut Gateway vào trình duyệt web để có thể truy cập vào router. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 15 Màn hình sau khi nhập địa chỉ trên trình duyệt web Sau khi đăng nhập vào router, ta tìm đến mục Port Fowarding. Sau đó them ip của máy và nhập port vào, ở mục protocol chọn TCP/UDP sau đó ấn Add để xác nhận cài đặt và tích tiếp vào mục enable để kích hoạt. 2.2.2. Thiết kế website cho hệ thống quan trắc chất lượng nước - Ý tưởng thiết kế Do đây là trang web được xây dựng để hiển thị và theo dõi dữ liệu của hệ thống WAVE nên hoạt động chính của website sẽ có 2 hoạt động chính là Live Overview (Dữ liệu hiện thời) và Biểu đồ. Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 16 Live Overview ở đây sẽ cập nhật các dữ liệu hiện thời mới nhật vừa được cập nhật trong databases để hiện thị cho người dùng biết muối, độ bão hòa, Oxy, nhiệt độ của nước. Nó sẽ được hiện thị trực tiếp trên trang Dashboard. Trang Dashboard này bao gồm các dữ liệu hiện thời và 1 phần nhỏ biểu đồ của từng cảm biến và các dữ liệu thu được. Biểu đồ: Nơi hiển thị chi tiết tất cả dữ liệu của từng cảm biến thu được sau đó thể hiện 1 cách trực quan qua biểu đồ giúp người dùng dễ dàng quan sát. - Tiến hành: + Xây dựng bố cục website: Research Project 2018 Supervisor: PhD. Le Ngoc Tran Page 17 Xây dựng bố cục website ở đây là việc xây dựng hình ảnh, bố cục của website sao cho phù hợp, làm bật lên được nội dung chính của website, khiến cho website không bị lan man. Sau khi suy nghĩ và tham khảo, website sẽ được xây dựng bằng Flat UI Design. Flat Design ở đây là thiết kế web phẳng có thể nói mà một dạng thiết kế 2D, không sử dụng các hiệu ứng phức tạp như đổ bóng, tạo hình khối mà chọn phong cách rất đơn giản, dễ nhìn mang lại cảm giác trực quan và dễ chịu cho người truy cập. Flat Design được phát triển và hình thành dựa trên xu hướng thiết kế tối giản (minimalism), vì vậy giao diện web phẳng được thiết kế đơn giản hóa tất c