🏗️ Kiến trúc hệ thống GreenEduMap
Tổng quan
GreenEduMap được thiết kế theo kiến trúc Microservices hướng sự kiện (Event-Driven), tích hợp IoT và AI để xử lý dữ liệu môi trường và giáo dục theo thời gian thực.
Thành phần và công nghệ
| Thành phần | Công nghệ sử dụng | Vai trò |
|---|---|---|
| Web App | Next.js 14 | Giao diện web, bản đồ 3D |
| Mobile App | React Native (iOS & Android) | Ứng dụng di động đa nền tảng |
| Backend Core | FastAPI (Python), Redis (Cache), JWT | Xử lý logic chính, API Management |
| AI/ML Service | Python 3.11, scikit-learn, pandas, aio-pika | NLP, Machine Learning, xử lý dữ liệu |
| Message Broker | RabbitMQ, MQTT (EMQX) | Xử lý thông điệp, IoT ingestion |
| IoT Ingestion | MQTT Broker, IoT Adapter | Thu thập dữ liệu từ cảm biến |
| Database | PostgreSQL + PostGIS, MongoDB | Lưu trữ dữ liệu quan hệ và NoSQL |
| Semantic Layer | FiWARE Orion-LD (NGSI-LD) | Quản lý ngữ cảnh, Linked Data |
| Real-time | WebSocket | Thông báo thời gian thực |
Luồng dữ liệu chi tiết
1. Ingestion Layer (Thu thập dữ liệu)
- Sensor & IoT: Các thiết bị cảm biến gửi dữ liệu qua MQTT Broker.
- RabbitMQ: Đóng vai trò backbone cho việc truyền tải dữ liệu sự kiện (event streaming) từ IoT và các services khác.
- Adapters:
- IoT Adapter: Chuẩn hóa dữ liệu cảm biến từ MQTT đẩy vào RabbitMQ.
2. Core Layer (Xử lý trung tâm)
- Backend Core (FastAPI):
- Điều hướng request và xác thực với JWT.
- Xử lý nghiệp vụ chính (User, School, Education).
- Tương tác với Database và Cache.
- Gửi job xử lý nền vào Queue.
- Context Broker (FiWARE Orion-LD): Quản lý dữ liệu ngữ cảnh (Context Data) theo chuẩn NGSI-LD, lưu trữ entity vào MongoDB.
3. Processing & AI Layer
- AI Services (FastAPI):
- Nhận dữ liệu từ RabbitMQ hoặc API call từ Backend Core.
- Thực hiện phân tích NLP.
- Workers: Các worker (Celery Worker) xử lý tác vụ từ RabbitMQ/Redis.
4. Storage Layer (Lưu trữ)
- PostgreSQL + PostGIS: Lưu trữ dữ liệu quan hệ và không gian (GIS).
- MongoDB: Lưu trữ dữ liệu ngữ nghĩa (Semantic Data) cho Orion-LD.
5. Notification & Realtime Layer
- WebSocket: Đẩy thông báo realtime xuống Client (Web/App).
- Notify Service: Module để gửi Email/SMS/Push Notification.
Kiến trúc Microservices
Hệ thống bao gồm các thành phần chính:
- FastAPI Core: Service chính quản lý logic nghiệp vụ.
- AI Service (Python): Service chuyên biệt cho AI/ML.
- FiWARE Orion-LD: Service quản lý Context & IoT.
- Auth Service (JWT): Xác thực người dùng.
Quy trình hoạt động chính
- Client (App/Web) gọi API đến FastAPI Core.
- FastAPI Core xử lý logic, lưu DB, và bắn sự kiện sang RabbitMQ (nếu cần).
- IoT Device gửi data -> MQTT -> RabbitMQ -> FastAPI/FiWARE tiêu thụ.
- FiWARE Orion-LD cập nhật trạng thái thực thể (Entity) vào MongoDB.
- AI Service lắng nghe RabbitMQ, phân tích và cập nhật lại kết quả.
- WebSocket nhận sự kiện từ FastAPI/RabbitMQ và đẩy xuống Client.
Xem chi tiết hướng dẫn cài đặt tại Installation.md.