ĐỒ án tốt NGHIỆP THIẾT kế mô HÌNH hệ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG Sinh viên: LÊ VÕ LÂM MSSV: 17141197 LÊ THÀNH NHÂN MSSV: 17141211 Hướng dẫn: PGS.TS PHAN VĂN CA TP HỒ CHÍ MINH – 07/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG Sinh viên: LÊ VÕ LÂM MSSV: 17141197 LÊ THÀNH NHÂN MSSV: 17141211 Hướng dẫn: PGS.TS PHAN VĂN CA TP HỒ CHÍ MINH – 07/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com THƠNG TIN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Thơng tin sinh viên Họ tên sinh viên: Email: 17141197@student.hcmute.edu.vn Họ tên sinh viên: Email: 17141211@student.hcmute.edu.vn Thông tin đề tài Tên đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU - Đơn vị quản lý: Bộ mơn Kỹ Thuật Máy Tính – Viễn Thơng, Khoa Điện Điện Tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: Từ ngày 15/03/2021 đến ngày 25/07/2021 - Thời gian bảo vệ: Ngày 05/08/2021 Lời cam đoan sinh viên “Chúng – Lê Võ Lâm Lê Thành Nhân xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS Phan Văn Ca Chúng không chép từ viết cơng bố trước mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, xin cam đoan chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng … năm 2021 Sinh viên thực đồ án (Ký ghi rõ họ tên) Lê Võ Lâm Lê Thành Nhân Giảng viên hướng dẫn xác nhận quyền báo cáo chỉnh sửa theo đề nghị ghi biên Hội đồng đánh giá Khóa luận tốt nghiệp Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021 Xác nhận Bộ Môn Giáo viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên học hàm – học vị) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN KT MT-VT ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 03 năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU II NHIỆM VỤ: - Các số liệu ban đầu Tìm hiểu phương pháp, đặc điểm trồng ứng dụng mơ hình nhà kính - Tìm hiểu Kit ESP 32S , Arduino mega 2560 - Tìm hiểu Firebase, Web để điều khiển mơ hình hiển thị thông số môi trường - Nội dung thực Sử dụng điều khiển Arduino Mega 2560, ESP 32 để điều khiển hoạt động mô hình - Liên kết Web phần cứng - Thiết kế giao diện ứng dụng để hiển thị điều khiển thiết bị thông qua internet III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Phan Văn Ca CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THƠNG TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC BỘ MÔN KT MT-VT Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 03 năm 2021 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Võ Lâm Lê Thành Nhân Lớp: 17141 VTB Tên đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU Tuần /ngày Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tuần Tuần Tuần 10 Tuần 11 Tuần 12 Tuần 13 Tuần 14 Tuần 15 PGS.TS Phan Văn Ca TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 8: Cây Dâu tây trồng nhà kính 4.3.4 Hoa hồng Ngồi nơng sản, hoa hồng trồng thích hợp mơi trường nhà kính cần chăm sóc kỹ lưỡng, đặc biệt mùa đơng Nó thường trồng chậu luống phải đảm bảo yêu cầu độ thoát nước nhằm tránh sâu bệnh gây hại Khơng hoa hồng có thời vụ ngắn từ đến tháng, tạo điều kiện tốt để tăng thu nhập cho người nông dân o u cầu điều kiện mơi trường: Thích hợp từ 21 - 26 C, Đặc biệt nhiệt độ ngày đêm cao tạo điều kiện để tăng suất chất lượng trái Cường độ tối thiểu để tăng trưởng 1000-1500 lux độ ẩm không khí 70% [9] Hình 9: Cây hoa hồng trồng nhà kính 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 4.3.5 Một số loại khác Không trồng đề cập phía mà cịn nhiều lồi khác phù hợp với mơi trường nhà kính cam, chanh dây, dưa lưới, dưa chuột, … nhiều loại trồng khác 4.4 KẾT QUẢ Sau 15 tuần nghiên cứu, tìm hiểu, thực thi cơng nhóm chúng tơi hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG IOT CHO NHÀ KÍNH TRỒNG RAU” nhóm chúng tơi nghiên cứu tích lũy thêm nhiều hiểu biết, kiến thức thu kết như:  Hiểu biết sâu Arduino mega+WiFi R3 cách lập trình cho  Hiểu biết sâu sử dụng tính Arduino giao tiếp Arduino với module mở rộng như: cảm biến độ ẩm đất, cảm biến DHT11, relay…  Biết cách sử dụng cở sở liệu firebase lưu trữ thơng tin vào Cloud Firebase  Biết cách lập trình webserver – giao diện người dùng hiển thị giá trị cho người dùng  Biết cách thi công bo mạch sử dụng thiết bị phục vụ cho q trình thi cơng mơ hình như: máy khoan, máy hàn, kỹ thiết kế phần cứng  Hệ thống đo giá trị thông số cảm biến  Hệ thống có khả thực việc truyền nhận liệu không dây thiết kế tự động thực tưới nước theo yêu cầu  Các thông số liệu đọc từ cảm biến truyền nhận qua khối giao tiếp Internet gửi lên Firebase 62 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 10: Dữ liệu gửi lên Firebase Qua chúng tơi thực hồn thành tính sau: Gồm có trang giao diện đăng nhập cho người dùng, giao diện quản lý giao diện hiển thị Sau chi tiết giao diện mô tả cụ thể Trang đăng nhập cho người dùng Hình 11: Giao diện đăng nhập 63 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Mơ tả hình 4.11: Giao diện đăng nhập cho phép người dùng đăng nhập vào website Khi nhập sai tên người dùng lên thông báo “Please fill up your Email or Phone”, nhập sai mật lên thông báo “Invalid Password” nhập người dùng vào website Giao diện quản lý Hình 12: Thơng số hiển thị web Mơ tả hình 4.12  Các giá trị thu tập từ cảm biến hiển thị lên màng hình web  Ở chế độ tự động cho phép người dùng điều khiển thiết bị hoạt động tự động theo thông số thiết lập từ trước  Ở chế độ thủ công cho phép người dùng điều khiển thiết bị thao tác tay  Các ô thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất ánh sáng cho phép nhập thời gian điều khiển thiết bị Các thiết bị hoạt động theo thời gian định 64 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG  Hệ thống phát tình trang thiết bị báo trang web thiết bị có hư hỏng hay không Đánh giá thông số cảm biến  Giá trị nhiệt độ đo chênh lệch không 1°C so với giá trị nhiệt độ đo từ loại cảm biến khác nhiệt kế  Các giá trị độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất, cường độ ánh sáng có độ xác tương đối so với giá trị đo từ loại cảm biến khác có chức  Cảm biến dòng điện phát thiết bị bị hỏng báo cho xử lý trung tâm Giao diện hiển thị GLCD Hình 13: Hình ảnh giao diện hiển thị GLCD 65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Mơ tả hình 4.13: Màn hình GLCD hiển thị:  Các giá trị thu thập từ cảm biến, thông số cài đặt  Chế độ tự động, thủ công  Trạng thái thiết bị  Thông tin trồng  Thời gian, tên sản phầm, tên sinh viên thực Giao diện tồn hệ thống Hình 14 : Hoạt động tồn hệ thống Mơ tả hình 4.4 Hệ thống hoạt động ổn định xác đáp ứng yêu cầu đề Giao diện hiển thị Camera 66 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 15: Giao diện hiển thị camera Mơ tả hình 5.6: Hệ thống camera hoạt động tốt, tùy chỉnh kích thước thước khung hình, hệ thống chụp ảnh trồng, nhiên chất lượng hình ảnh cịn thấp 4.5 NHẬN XÉT Trong q trình nghiên cứu, tìm hiểu thi cơng hệ thống, chúng tơi đãgặp khơng khó khăn phát sinh việc lựa chọn linh kiện cho phù hợp, hướng thiết kế gặp số trục trặc phần cứng phần mềm, thông qua trình tìm hiểu, nghiên cứu vấn đề giải Khó khăn lớn chúng tơi gặp phải đồng trình truyền nhận node xử lý trung tâm Gateway Nhìn chung hệ thống hoạt động ổn định, hoạt động liên tục, yêu cầu đặt hệ thống đạt 85%, điểm hạn chế chưa áp dụng vào qui mô lớn Hệ thống thiết kế đạt ưu điểm sau:  Hệ thống thực công việc đo đạc truyền nhận liệu cảm biến hai thực địa trung tâm  Dữ liệu truyền lên Internet hiển thị giao diện web máy tính  Hoạt động tưới nước hệ thống 67 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG  Người nơng dân theo dõi tình trạng vườn rau nơi có Internet  Giá trị đo từ cảm biến hệ thống đạt độ xác tương đối Tuy nhiên, hệ thống hạn chế như:  Hệ thống phụ thuộc vào địa tốc độ Wi-fi  Giao tiếp cảm biến với xử lý trung tâm chưa ổn định  Hệ thống hay gặp gián đoạn trình tưới nước tự động  Hệ thống chưa giám sát lịch trình hoạt động tưới nước cho vườn rau chưa thu thập liệu lịch sử hoạt động 4.6 ĐÁNH GIÁ Nhìn chung, mơ hình có tính thẩm mỹ, đạt u cầu thiết kế cho thiết bị hoạt động trời, đảm bảo an toàn dễ sử dụng Tuy nhiên, hạn chế gặp phải cần khắc phục muốn đưa vào thực tế như: tốc độ thời gian cập nhật xác hơn, khắc phục lỗi đọc giá trị cảm biến ổn định xác hơn, liệu cần xác cách đo trung bình khoảng thời gian trước cập nhật lên hệ thống, phải giám sát lịch trình hoạt động thiết bị Bên cạnh đó, việc nghiên cứu cần sâu nhu cầu khác tưới nước cho vườn rau thực tế Hệ thống giúp người dùng giám sát đối tượng canh tác xa mà khơng cần phải đến nơng trại thường xun Người dùng tự điều chỉnh yếu tố mơi trường cho phù hợp với đối tượng canh tác Hệ thống hoạt động khoản thời gian dài, đảm bảo việc thu thập thông tin từ đối tượng canh tác nhờ đưa chuẩn tương ứng loại đối tượng canh tác 68 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Sau khoảng 15 tuần nghiên cứu thực đề tài, chúng tơi hồn thành mơ hình hệ thống theo u cầu thu kết định sau trình thực  Hệ thống đạt yêu cầu đo đạc thu thập thông tin liệu đo từ cảm biến đạt độ xác theo yêu cầu ban đầu  Hệ thống thực việc giao tiếp truyền thông qua Internet  Hệ thống thực điều khiển thiết bị theo yêu cầu từ người dùng  Hệ thống phát thiết bị hư hỏng đáp ứng yêu cầu từ người dùng  Bố trí linh kiện mơ hình có hợp lý, đạt yêu cầu đặt  Lưu liệu thu thập vào sở liệu Gateway  Điều khiển quản lý hệ thống từ website  Hệ thống website dễ sử dụng đáp ứng nhu cầu thực tiễn đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng thiết bị người dùng  Toàn hệ thống chạy tương đồi ổn định, đạt kết ban đầu đề Tuy nhiên đơi lúc bị số gói tin bị ảnh hưởng đáp ứng tác động hệ thống phần cứng 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sau hoàn thành đề tài đạt kết định, đặt hướng phát triển cho hệ thống để có hồn thiện tốt cho ứng dụng vào thực tế  Phát triển việc sử dụng thiết bị cần điều khiển với công suất lớn  Mở rộng hệ thống quy mơ lớn tìm hiểu, nghiên cứu đặc tính sinh học loại trồng  Phát triển hệ thống phát trồng bị sâu bệnh, đưa phương hướng giải quyết, kết hợp với việc tự động chăm bón chất dinh dưỡng cho trồng 69 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Thiết kế app ứng dụng điện thoại giúp người dùng dễ dàng sử dụng việc theo dõi thơng tin tình trạng trồng, lịch sử hoạt động thiết bị truy xuất thông tin ngày nông sản trồng thu hoạch  Thiết kế website có thêm nhiều tính đồ thị cập nhật theo thời gian, mã QR code chứa thông tin trồng 70 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quốc Tiến – Nguyễn Thanh Phong, “Thiết kế thi công hệ thống IOT phục vụ cho nông nghiệp ứng dụng gateway”, Đồ Án Tốt Nghiệp, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2019 [2]Ngô Quang Anh, “ Nghiên cứu chuẩn kết nối không dây WIFI/ZIGBEE”, Luận văn tốt nghiệp, Đại Học Công Nghệ Thơng Tin, 2015 [3]Nguyễn Đình Phú – Phan Vân Hồn – Trương Ngọc Anh, “Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2017 [4]Trần Thị Ngân – Trịnh Thị Kim Liên, “Quản trị hệ thống Webserver Mailserver”, Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội, 2012 [5] Tài liệu tham khảo linh kiện Website: https://hshop.vn [6] Tài liệu tham khảo linh kiện Website: https://thegioiic.com [7]Nguyễn Quốc Thành - Võ Đình Khải, “ Hệ thống giám sát nơng nghiệp công nghệ IOT”, Đồ Án Tốt Nghiệp, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2018 [8] Hướng dẫn cài đặt sublime text Website: https://www.howkteam.vn/course/huong-dan-cai-dat/huong-dan-cai-dat sublime-text-3-1534 [9] Điều kiện sống trồng Website: https://khuyennong.lamdong.gov.vn 71 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... skknchat@gmail.com CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG Chương THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 3.1 YÊU CẦU TÍNH NĂNG SỬ DỤNG Hệ thống mơ hình vườn rau trồng mơ hình nhà kính thực u cầu sau:  Theo dõi số liệu môi trường... dụng thiết bị kết nối internet  Đảm bảo khả an toàn người dùng tiếp xúc điều khiển 3.3 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 3.3.1 Mơ hình tổng thể hệ thống ? ?Thiết kế mơ hình hệ thống IoT cho nhà kính trồng. .. giảm bớt cường độ ánh sáng  Hệ thống lắp đặt camera nhà kính để giám sát từ xa 3.4 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.4.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2: Sơ đồ khối tổng thể hệ thống Hệ thống thiết kế bao gồm khối