Hệ thống giám sát nhà thông minh mini với Raspberry Pi – Bài 5: Gửi cảnh báo và đẩy event lên MQTT, dashboard

Ở bài trước, chúng ta đã có một hệ thống giám sát cửa và chuyển động khá hoàn chỉnh ở mức local:

Raspberry Pi đọc cảm biến cửa từ và PIR
Python tạo event
rule engine quyết định khi nào cần cảnh báo
hệ thống phân biệt armed / disarmed
có cooldown để giảm spam alert

Tuy nhiên, nếu mọi thứ chỉ dừng ở terminal hoặc file log local, hệ thống vẫn còn thiếu một phần rất quan trọng:

👉 khả năng giao tiếp với bên ngoài

Một hệ thống giám sát thực tế thường cần làm được ít nhất một trong các việc sau:

gửi cảnh báo ngay đến người dùng
đẩy event sang hệ thống khác
publish trạng thái lên MQTT broker
hiển thị tình trạng cửa và chuyển động trên dashboard
lưu lịch sử để xem lại sau

Đó là mục tiêu của bài này.

Trong bài này, chúng ta sẽ nâng cấp project từ một hệ thống theo dõi local thành một hệ thống có thể:

gửi notify
publish event lên MQTT
đồng bộ trạng thái lên dashboard

Đây cũng là bước cuối để hoàn thiện mini series 24 theo đúng tư duy IoT:

sensor -> event -> rule -> notify -> integration

Bạn sẽ làm được gì sau bài này

Sau khi hoàn thành bài này, bạn sẽ có thể:

gửi cảnh báo từ Raspberry Pi ra bên ngoài
publish event cửa và PIR lên MQTT
publish trạng thái hiện tại của hệ thống
đẩy dữ liệu sang dashboard hoặc backend
hoàn thiện một hệ thống giám sát nhà thông minh mini có khả năng mở rộng thật sự

Vì sao cần notify và MQTT

Một event local như:

door_open

chỉ thực sự có giá trị khi nó đến được đúng nơi cần đến.

Ví dụ:

chủ nhà cần nhận được thông báo trên điện thoại
dashboard cần biết cửa đang mở hay đóng
backend cần ghi lại lịch sử hoạt động
một ESP32 khác cần biết hệ thống đang armed hay disarmed

Nếu không có lớp giao tiếp ra ngoài, Raspberry Pi chỉ giống như một thiết bị tự biết chuyện của mình, nhưng không chia sẻ được với các thành phần khác.

MQTT và notify giúp giải quyết đúng bài toán này.

Kiến trúc hoàn chỉnh của hệ thống

Sau khi thêm notify và MQTT, kiến trúc của Hệ thống giám sát nhà thông minh mini sẽ như sau:

Door Sensor + PIR -> Raspberry Pi -> Event Monitor -> Rule Engine -> Notify / MQTT / Dashboard

Trong đó:

Event Monitor: đọc GPIO và tạo event
Rule Engine: quyết định alert hay chỉ log
Notify: gửi cảnh báo cho người dùng
MQTT: publish event và trạng thái
Dashboard: hiển thị dữ liệu theo thời gian thực

Đây là một kiến trúc rất thực tế và cũng rất hợp với các dự án smart home mini.

Những gì nên được gửi ra ngoài

Không phải mọi thứ đều cần gửi notify.
Ta nên phân biệt rõ 3 loại dữ liệu:

1. Event thô

Là các sự kiện do cảm biến sinh ra:

door_open
door_closed
motion_detected
motion_idle

Loại này phù hợp để:

publish MQTT
lưu lịch sử
hiển thị timeline trên dashboard

2. Alert

Là các cảnh báo đã qua rule engine:

door_open_alert
motion_alert

Loại này phù hợp để:

gửi Telegram / email / webhook
hiển thị dạng notification nổi bật
đẩy tới backend xử lý tiếp

3. Current state

Là trạng thái mới nhất của hệ thống:

cửa đang mở hay đóng
có chuyển động hay không
hệ thống đang armed hay disarmed

Loại này phù hợp để:

dashboard hiển thị trạng thái realtime
các service khác query nhanh mà không cần đọc lại toàn bộ event log

Đây là cách tư duy rất quan trọng:
event, alert và state là ba lớp dữ liệu khác nhau.

Chọn cách gửi cảnh báo nào

Trong bài này, ta có thể chia notify thành ba hướng phổ biến:

Rất tiện cho demo và cá nhân:

nhanh
dễ nhận
gần realtime

Email

Phù hợp nếu cần lưu lại hoặc gửi kiểu trang trọng hơn, nhưng chậm hơn notify tức thời.

Webhook

Phù hợp khi muốn đẩy alert sang:

backend
automation service
app khác
workflow nội bộ

Để dễ hiểu và dễ mở rộng, trong bài này chúng ta sẽ xây code theo kiểu có một Notification Service, để về sau bạn thay Telegram, email hay webhook đều dễ.

Thiết kế topic MQTT cho hệ thống giám sát

Đây là phần rất quan trọng.
Nếu topic MQTT được đặt tốt ngay từ đầu, hệ thống sẽ dễ mở rộng hơn nhiều.

Nhóm 1: Event

smart-home/events/door
smart-home/events/motion

Nhóm 2: Alert

smart-home/alerts/security

Nhóm 3: State

smart-home/state/door
smart-home/state/motion
smart-home/state/system

Cách đặt rõ hơn theo site hoặc room

Nếu sau này hệ thống lớn hơn, bạn có thể mở rộng thành:

iotlabs/home1/frontdoor/events
iotlabs/home1/livingroom/motion
iotlabs/home1/security/alerts
iotlabs/home1/system/state

Trong bài này, để giữ code gọn và rõ, ta sẽ dùng bộ topic đơn giản:

smart-home/events/door
smart-home/events/motion
smart-home/alerts/security
smart-home/state/door
smart-home/state/motion
smart-home/state/system

Thiết kế payload gửi MQTT

Payload nên có cấu trúc rõ ràng, tránh chỉ gửi text thô.

Ví dụ event cửa

{
  "ts": "2026-04-11 21:30:00",
  "sensor": "door",
  "event": "door_open"
}

Ví dụ event PIR

{
  "ts": "2026-04-11 21:30:05",
  "sensor": "pir",
  "event": "motion_detected"
}

Ví dụ alert

{
  "ts": "2026-04-11 21:30:05",
  "type": "motion_alert",
  "level": "high",
  "message": "Motion detected while system is armed"
}

Ví dụ state cửa

{
  "ts": "2026-04-11 21:30:10",
  "sensor": "door",
  "state": "open"
}

Ví dụ state hệ thống

{
  "ts": "2026-04-11 21:30:10",
  "armed": true
}

Payload kiểu này vừa dễ đọc, vừa dễ dùng cho dashboard hoặc backend.

Cài thư viện MQTT cho Python

Chúng ta sẽ dùng Paho MQTT client.

Cài bằng lệnh:

pip install paho-mqtt

Tạo MQTT service đơn giản

Tạo file:

mqtt_service.py

Code mẫu

import json
import paho.mqtt.client as mqtt

BROKER_HOST = "127.0.0.1"
BROKER_PORT = 1883

class MQTTService:
    def __init__(self):
        self.client = mqtt.Client()
        self.client.connect(BROKER_HOST, BROKER_PORT, 60)

    def publish(self, topic, payload):
        self.client.publish(topic, json.dumps(payload))
        print(f"MQTT -> {topic}: {payload}")

Code này đủ để:

connect broker
publish bất kỳ event, alert hay state nào

Gửi event lên MQTT

Giả sử bạn có event cửa:

event = {
    "ts": "2026-04-11 21:30:00",
    "sensor": "door",
    "event": "door_open"
}

Ta publish như sau:

mqtt_service.publish("smart-home/events/door", event)

Với PIR:

event = {
    "ts": "2026-04-11 21:30:05",
    "sensor": "pir",
    "event": "motion_detected"
}

mqtt_service.publish("smart-home/events/motion", event)

Gửi current state lên MQTT

Ngoài event, bạn nên publish trạng thái mới nhất.

State cửa

door_state_payload = {
    "ts": "2026-04-11 21:30:00",
    "sensor": "door",
    "state": "open"
}

mqtt_service.publish("smart-home/state/door", door_state_payload)

State PIR

motion_state_payload = {
    "ts": "2026-04-11 21:30:05",
    "sensor": "motion",
    "state": "detected"
}

mqtt_service.publish("smart-home/state/motion", motion_state_payload)

State hệ thống

system_state_payload = {
    "ts": "2026-04-11 21:30:05",
    "armed": True
}

mqtt_service.publish("smart-home/state/system", system_state_payload)

Vì sao cần state riêng

Vì dashboard thường chỉ cần biết:

trạng thái hiện tại là gì

Thay vì phải đọc lại toàn bộ event log.

Tạo Notification Service

Bây giờ ta xây một lớp gửi cảnh báo.

Tạo file:

notification_service.py

Code mẫu đơn giản

class NotificationService:
    def send(self, alert):
        print("NOTIFY:", alert)

Ở giai đoạn đầu, ta chỉ in ra terminal.
Sau đó bạn có thể thay bằng:

Telegram API
email
webhook

Điểm quan trọng là các phần khác của hệ thống không cần biết cách gửi cụ thể ra sao. Chúng chỉ cần gọi:

notification_service.send(alert)

Tích hợp rule engine + notify + MQTT

Giả sử ta có event monitor tạo ra event như sau:

event = {
    "ts": now_str(),
    "sensor": "door",
    "event": "door_open"
}

Luồng xử lý sẽ là:

publish event
publish current state
truyền event cho rule engine
nếu có alert thì gửi notify
đồng thời publish alert lên MQTT

Ví dụ xử lý event cửa

def handle_event(event):
    if event["sensor"] == "door":
        mqtt_service.publish("smart-home/events/door", event)

        state_payload = {
            "ts": event["ts"],
            "sensor": "door",
            "state": "open" if event["event"] == "door_open" else "closed"
        }
        mqtt_service.publish("smart-home/state/door", state_payload)

    elif event["sensor"] == "pir":
        mqtt_service.publish("smart-home/events/motion", event)

        state_payload = {
            "ts": event["ts"],
            "sensor": "motion",
            "state": "detected" if event["event"] == "motion_detected" else "idle"
        }
        mqtt_service.publish("smart-home/state/motion", state_payload)

    alert = rule_engine.process_event(event)

    if alert:
        notification_service.send(alert)
        mqtt_service.publish("smart-home/alerts/security", alert)

Đây là một flow rất sạch và đúng kiến trúc.

Code mẫu tích hợp hoàn chỉnh

from datetime import datetime
from mqtt_service import MQTTService
from notification_service import NotificationService
from rule_engine import RuleEngine

mqtt_service = MQTTService()
notification_service = NotificationService()
rule_engine = RuleEngine()

def now_str():
    return datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")

def handle_event(event):
    if event["sensor"] == "door":
        mqtt_service.publish("smart-home/events/door", event)

        state_payload = {
            "ts": event["ts"],
            "sensor": "door",
            "state": "open" if event["event"] == "door_open" else "closed"
        }
        mqtt_service.publish("smart-home/state/door", state_payload)

    elif event["sensor"] == "pir":
        mqtt_service.publish("smart-home/events/motion", event)

        state_payload = {
            "ts": event["ts"],
            "sensor": "motion",
            "state": "detected" if event["event"] == "motion_detected" else "idle"
        }
        mqtt_service.publish("smart-home/state/motion", state_payload)

    system_state_payload = {
        "ts": event["ts"],
        "armed": rule_engine.armed
    }
    mqtt_service.publish("smart-home/state/system", system_state_payload)

    alert = rule_engine.process_event(event)

    if alert:
        notification_service.send(alert)
        mqtt_service.publish("smart-home/alerts/security", alert)

# Demo thử
handle_event({
    "ts": now_str(),
    "sensor": "door",
    "event": "door_open"
})

handle_event({
    "ts": now_str(),
    "sensor": "pir",
    "event": "motion_detected"
})

Cách kiểm tra bằng MQTT subscriber

Bạn có thể dùng mosquitto_sub để xem message.

Subscribe event cửa

mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t smart-home/events/door

Subscribe event chuyển động

mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t smart-home/events/motion

Subscribe alert

mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t smart-home/alerts/security

Subscribe state hệ thống

mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -t smart-home/state/system

Khi test, bạn sẽ thấy từng nhóm dữ liệu đi đúng topic.

Dashboard sẽ dùng dữ liệu nào

Một dashboard đơn giản cho hệ thống này thường cần 3 phần chính.

1. Current status

Hiển thị:

cửa đang mở hay đóng
có chuyển động hay không
hệ thống đang armed hay disarmed

Dữ liệu lấy từ:

smart-home/state/door
smart-home/state/motion
smart-home/state/system

2. Timeline event

Hiển thị lịch sử gần nhất:

cửa mở lúc nào
chuyển động xuất hiện lúc nào
có bao nhiêu event trong ngày

Dữ liệu lấy từ:

smart-home/events/door
smart-home/events/motion

3. Alert panel

Hiển thị:

cảnh báo mới nhất
mức độ nghiêm trọng
nội dung cảnh báo

Dữ liệu lấy từ:

smart-home/alerts/security

Đây là lý do ngay từ đầu ta tách event, state và alert ra riêng.

Cách kết nối dashboard đơn giản

Bạn có thể chọn nhiều hướng:

Hướng 1: Node-RED dashboard

Rất nhanh cho demo:

subscribe MQTT
hiển thị trạng thái
dễ dựng prototype

Hướng 2: Web app riêng

Ví dụ:

backend subscribe MQTT
lưu DB
frontend hiển thị timeline và trạng thái

Hướng 3: Dashboard trong chính Raspberry Pi

Ví dụ:

Flask / FastAPI + WebSocket
hoặc web app nhẹ đọc state từ backend

Trong mini series này, điều quan trọng nhất là:

dữ liệu đã được đẩy ra MQTT đúng cấu trúc

Khi đó dashboard chỉ là lớp tiêu thụ dữ liệu.

Gửi Telegram / webhook thật sau này như thế nào

Dù ví dụ hiện tại mới chỉ in NOTIFY: ra terminal, cấu trúc của bạn đã đúng rồi.
Về sau chỉ cần thay nội dung trong NotificationService.

Ví dụ tư duy Telegram

class NotificationService:
    def send(self, alert):
        message = f"[{alert['level']}] {alert['message']}"
        # gọi Telegram API ở đây

Ví dụ webhook

class NotificationService:
    def send(self, alert):
        # requests.post(webhook_url, json=alert)
        pass

Nhờ vậy:

rule engine không cần biết Telegram là gì
event monitor không cần biết webhook là gì
toàn bộ hệ thống dễ thay đổi và bảo trì hơn

Gợi ý retained message cho state

Nếu broker hỗ trợ retained message, bạn nên cân nhắc dùng retained cho các topic state:

smart-home/state/door
smart-home/state/motion
smart-home/state/system

Lợi ích:

dashboard mới kết nối vào sẽ nhận ngay trạng thái hiện tại
không cần chờ event mới

Trong khi đó, event và alert thường không nên retained theo cùng cách, vì chúng là dữ liệu theo dòng thời gian.

Tổ chức project sau khi hoàn thành

Tới thời điểm này, project có thể được sắp xếp như sau:

smart_home_monitor/
├── main.py
├── sensors/
│   ├── door_sensor.py
│   └── pir_sensor.py
├── monitor/
│   └── event_monitor.py
├── rules/
│   └── rule_engine.py
├── services/
│   ├── mqtt_service.py
│   └── notification_service.py
└── logs/
    └── event_logger.py

Đây là cấu trúc rất ổn để tiếp tục mở rộng về sau.

Các lỗi thường gặp

Event có nhưng dashboard không thấy gì

Nguyên nhân:

publish sai topic
subscriber đang nghe sai topic
payload không đúng format JSON

Cách xử lý:

kiểm tra topic chính xác từng ký tự
log payload raw
test bằng mosquitto_sub

Alert gửi quá nhiều

Nguyên nhân:

cooldown trong rule engine quá ngắn
PIR quá nhạy
mỗi event đều bị coi là alert

Cách xử lý:

tăng cooldown
tinh chỉnh PIR
chỉ alert cho các event đúng điều kiện armed

Dashboard hiện sai trạng thái

Nguyên nhân:

state không được publish khi event đổi
dùng event để suy ra state nhưng logic chưa chắc chắn

Cách xử lý:

luôn publish state riêng sau mỗi event
tách state topic riêng biệt

MQTT broker đang chạy nhưng publish lỗi

Nguyên nhân:

sai host hoặc port
service connect thất bại
broker yêu cầu auth

Cách xử lý:

test kết nối broker độc lập trước
thêm username/password nếu cần
in log kết nối rõ ràng

Notify và MQTT bị dính chặt vào nhau

Nguyên nhân:

code viết trực tiếp tất cả trong một function lớn

Cách xử lý:

tách MQTTService
tách NotificationService
để main.py chỉ làm nhiệm vụ orchestration

Kết luận

Bài này là bước hoàn thiện cực kỳ quan trọng của “Hệ thống giám sát nhà thông minh” mini này.

Từ một hệ thống:

đọc cảm biến
tạo event
xét rule local

chúng ta đã nâng nó thành một hệ thống có thể:

gửi cảnh báo ra ngoài
publish event lên MQTT
đồng bộ trạng thái cho dashboard
sẵn sàng tích hợp vào smart home hoặc backend lớn hơn

Nói cách khác, Raspberry Pi lúc này không còn chỉ là một board đọc sensor nữa, mà đã trở thành:

👉 một trung tâm giám sát và phân phối dữ liệu cho hệ thống nhà thông minh mini

Đó cũng là đích đến đúng của chúng ta, không chỉ học cách nối dây và đọc GPIO, mà còn xây được một hệ thống nhỏ nhưng có kiến trúc đúng, có thể mở rộng thật sự.

Hệ thống giám sát nhà thông minh mini với Raspberry Pi – Bài 5: Gửi cảnh báo và đẩy event lên MQTT, dashboard

Bạn sẽ làm được gì sau bài này

Vì sao cần notify và MQTT

Kiến trúc hoàn chỉnh của hệ thống

Những gì nên được gửi ra ngoài

1. Event thô

2. Alert

3. Current state

Chọn cách gửi cảnh báo nào

Telegram

Email

Webhook

Thiết kế topic MQTT cho hệ thống giám sát

Nhóm 1: Event

Nhóm 2: Alert

Nhóm 3: State

Cách đặt rõ hơn theo site hoặc room

Thiết kế payload gửi MQTT

Ví dụ event cửa

Ví dụ event PIR

Ví dụ alert

Ví dụ state cửa

Ví dụ state hệ thống

Cài thư viện MQTT cho Python

Tạo MQTT service đơn giản

Code mẫu

Gửi event lên MQTT

Gửi current state lên MQTT

State cửa

State PIR

State hệ thống

Vì sao cần state riêng

Tạo Notification Service

Code mẫu đơn giản

Tích hợp rule engine + notify + MQTT

Ví dụ xử lý event cửa

Code mẫu tích hợp hoàn chỉnh

Cách kiểm tra bằng MQTT subscriber

Subscribe event cửa

Subscribe event chuyển động

Subscribe alert

Subscribe state hệ thống

Dashboard sẽ dùng dữ liệu nào

1. Current status

2. Timeline event

3. Alert panel

Cách kết nối dashboard đơn giản

Hướng 1: Node-RED dashboard

Hướng 2: Web app riêng

Hướng 3: Dashboard trong chính Raspberry Pi

Gửi Telegram / webhook thật sau này như thế nào

Ví dụ tư duy Telegram

Ví dụ webhook

Gợi ý retained message cho state

Tổ chức project sau khi hoàn thành

Các lỗi thường gặp

Event có nhưng dashboard không thấy gì

Alert gửi quá nhiều

Dashboard hiện sai trạng thái

MQTT broker đang chạy nhưng publish lỗi

Notify và MQTT bị dính chặt vào nhau

Kết luận

More posts

Series: Raspberry Pi OS – Bài 5: Cập nhật Raspberry Pi OS đúng cách với APT

Series: Raspberry Pi OS – Bài 4: Các bước cấu hình cơ bản cần biết

Series: Raspberry Pi OS – Bài 3: Thiết lập Raspberry Pi headless, Wi-Fi, SSH và hostname

Series: Raspberry Pi OS – Bài 2: Cài Raspberry Pi OS bằng Raspberry Pi Imager từ A đến Z