Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG IOT PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG GATEWAY SVTH LÊ PHÚ.
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG IOT PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG GATEWAY SVTH: LÊ PHÚ QUÝ MSSV: 20342041 PHẠM VĂN PHÚC Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS VÕ VIẾT CƯỜNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 20342042 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP BẢNG NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN I Tiêu chí điểm đánh giá Điểm đánh giá Grade Criteria Mục 1: Mức độ thời đề tài, độ khó đề tài Mục 2: Tính ứng dụng đề tài vào thực tiễn Mục 3: Very Poor Poor Adequate Very Good Ideal 0-2 3-5 6-7 8-9 10 Quá dễ thực Thực thực tế không cần Vấn đề vừa sức/Cần phải dành thời gian nghiên cứu Vấn đề khó/Cần nhiều kiến thức tổng hợp học Vấn đề khó/Cần nhiều kiến thức tổng hợp học 0-2 3-5 6-7 8-9 10 Khơn g có ứng dụng Thỉnh thoảng có ứng dụng Có ứng dụng Thực tế bên ngồi cần Thực tế bên cần cấp thiết 0-2 3-5 6-7 8-9 10 Tính đắn đề tài, phương pháp nghiên cứu hợp lý Mục 4: Giải pháp & công nghệ, thi công/mô Mục 5: Xem đĩa CD trình bày báo cáo nội dung LV Khơn g hợp lý Có phương pháp nghiên cứu, chưa rõ ràng Có phương pháp nghiên cứu, định hướng Phương pháp nghiên cứu rõ ràng, định hướng Phương pháp nghiên cứu rõ ràng, khoa học, phù hợp với đề tài, sáng tạo 0-6 7-15 16-21 22-27 28-30 Khôn g có Giải pháp sơ sài Giải pháp rõ ràng, có thi cơng mơ hình/mơ Giải pháp rõ ràng, có quy trình thực thi cơng/mơ vận hành Giải pháp rõ ràng, có quy trình thực thi công/mô vận hành được, kết mô phỏng/vận hành tốt, sáng tạo 0-8 9-20 21-28 29-36 37-40 Nội dung không phù hợp với mục tiêu Báo cáo đơn giản, chưa đầy đủ cấu trúc, nội dung đề Có đầy đủ cấu trúc nội dung, trình bày hợp lý, khoa học Có đầy đủ cấu trúc nội dung, trình bày hợp lý, khoa học, logic, rõ ràng, dễ hiểu, quy định trình bày luận văn, khơng có lỗi tả, sáng tạo Có đủ cấu trúc, nội dung Điểm tổng kết (quy đổi thang 10) Các vấn đề cần làm rõ ……………………………………………………………………………………… II ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… III Các nội dung cần bổ sung hiệu chỉnh ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… IV Ý kiến kết luận: Đồng ý hay không đồng ý cho bảo vệ ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Tp HCM, ngày….tháng….năm 2022 Giảng viên phản biện LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Đồ án tốt nghiệp, chúng em xin cảm ơn chân thành tới Thầy PGS.TS Võ Viết Cường - giảng viên khoa Điện-Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh tận tình giúp đỡ, góp ý bảo chúng em suốt thời gian làm đồ án Những lời nhận xét, hướng dẫn góp ý to lớn từ thầy động lực để chúng em hoàn thành đồ án thời hạn Chúng em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa điện – điện tử trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM dạy cho chúng em kiến thức liên quan, kiến thức tảng cung cấp cho chúng em nguồn tài liệu để chúng em đúc kết áp dụng vào đồ án Em xin cảm ơn anh chị quý công ty hổ trợ cho chúng em hình ảnh, thơng tin đối tượng thiết kế Cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bạn lớp nhiệt tình giúp đỡ nhóm lúc khó khăn học tập Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2022 Người thực đề tài: Lê Phú Quý Phạm Văn Phúc TĨM TẮT Ngày phát triển ngành nơng nghiệp hướng mang lại nguồn lợi kinh tế cho nước nhà Nhưng áp dụng phương pháp nơng nghiệp truyền thống có lẽ hiệu trồng trọt hiệu kinh tế thấp Chính áp dụng cơng nghệ kỹ thuật hướng thông minh nhằm kế thừa phát huy công nghệ kỹ thuật mà ngành khoa học ngày tìm IoT hướng thông minh, hệ thống giúp giảm bớt áp lực việc tìm kiếm nguồn nhân cơng, khơng mà giảm chất lượng việc giảm sát thực trạng, nhân tố ảnh hưởng trồng, ngược lại thông qua hệ thống cảm biến cung cấp cho cách đầy đủ xác yếu tố độ ẩm, mức ánh sáng, độ dẫn điện dung dịch phân bón Được gợi ý từ giáo viên hướng dẫn, muốn nghiên cứu ứng dụng IoT vào ngành nơng nghiệp nhằm tạo hệ thống có giá thành hợp lý, hiệu quan trọng mang vào áp dụng cho nơng nghiệp nước nhà, chúng tơi định nghiên cứu đề tài Thiết kế thi công hệ thống IoT phục vụ cho nông nghiệp ứng dụng Gateway MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TPHCM: Thành phố Hồ Chí Minh IoT(Internet of Things): Internet vạn vật LoRa(Long Range Radio): giao thức không dây KH&CN: Khoa học công nghệ PCB (Printed Circuit Board):Bảng mạch in VOM(Volt- Ohm- Miliammeter): Đồng hồ vạn pH(Potential of Hydrogen): Chỉ số đo hoạt động ion (H+) EC(Electrical Conductivity): Độ dẫn điện PC(Personal Computer): máy tính cá nhân DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.2 Mơ hình tổng thể Hình 3.3 Module ESP32 wrover Hình 3.4 STM32F103C8T6 Hình 3.5 Module Lora RA02 Hình 3.6 Sơ đồ kết nối STM32 với Lora RA02 Hình 3.7 Cảm biến ánh sáng Hình 3.8 Sơ đồ kết nối cảm biến ánh sáng Hình 3.9 Cảm biến nhiệt độ,độ ẩm Hình 3.10 Sơ đồ kết nối cảm biến nhiệt độ,độ ẩm Hình 3.11 Cảm biến PH Hình 3.12 Sơ đồ kết nối cảm biến pH Hình 13 Module ezo pH Hình 3.14 Cảm biến EC 10 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 4.33 Giao diện cài đặt package - Sau q trình cài đặt hồn tất, ta danh sách các kit mà Keil C hỗ trợ Chọn Intall để download sử dụng 71 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 4.34 Danh sách kit Keil C hỗ trợ 72 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 4.8 THIẾT KẾ GIAO DIỆN APP 4.8.1 Giao diện App Hình 4.35 Giao diện đăng nhập giao diện 73 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 4.36 Giao diện điều khiển thủ cơng 74 CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 4.37 Giao diện điều khiển tự động 75 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 4.8.2 Kiểm thử thiết bị IoT Bảng 4.2 Các bước kiểm thử thiết bị IoT STT Kịch Các bước kiểm thử kiểm thử Lắp sơ Rà soát chân kết nối đồ mạch điện Kết dự Kết Kết kiến thực tế Mạch Mạch Đạt kết nối kết nối Kiểm tra Kiểm tra cảm biến cảm biến hoạt động tốt Kiểm tra kết Thực truyền liệu nối wifi – esp lên server server Cảm biến Cảm biến hoạt động tốt hoạt động đưa kết tốt đưa kết Server nhận Server tín hiệu từ nhận tín esp hiệu từ Đạt Đạt esp Kiểm tra Thực truyền liệu truyền từ server esp nhận tín server 76 Esp nhận tín Esp nhận hiệu từ tín hiệu từ server server Đạt CHƯƠNG 5.KẾT QUẢ CHƯƠNG KẾT QUẢ 5.1 KẾT QUẢ Sau trình nghiên cứu, tìm hiểu, thực thi cơng nhóm chúng tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG IOT PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG GATEWAY” nhóm chúng tơi nghiên cứu tích lũy thêm nhiều hiểu biết, kiến thức như: • Hiểu biết sâu sử dụng tính STM32, ESP32 giao tiếp module mở rộng như: cảm biến độ ánh sáng, cảm biến SHT30, module Lora-RA02 SX1278… • Nghiên cứu biết cách giao tiếp Lora Gateway vad Lora node thơng qua module Lora-RA02 SX1278 • Biết cách lập trình Android – giao diện người dùng hiển thị giá trị cho người dùng • Biết cách thi công board mạch sử dụng thiết bị phục vụ cho trình thi cơng mơ : máy khoan, máy hàn, kỹ thiết kế phần cứng 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 giao diện điều khiển… 5.2 NHẬN XÉT 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 77 CHƯƠNG 5.KẾT QUẢ 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 Thuận lợi thực dự án - Được giúp đỡ tận tình giảng viên hướng dẫn ý tưởng kiến thức, giúp việc thực dự án dễ dàng - Các thiết bị phục vụ phần cứng dễ dàng mua lắp đặt - Thuận lợi đến từ môi trường khách quan thành viên quen với nơng nghiệp việc thực ý tưởng dễ dàng Khó khăn thực dự án - Khó khăn dịch bệnh khiến nhóm gặp vấn đề kết nối phần cứng lại với - Nhóm thường xuyên phải họp thực theo hình thức online việc thực dự án gặp khó khăn - Dịch bệnh khiến nhóm khơng thể khảo sát thực tế vườn người dân chủ yếu thực khảo sát thông qua gọi điện - Việc kết nối server thiết bị ban đầu gặp nhiều khó khăn - Nhìn chung hệ thống hoạt động ổn định, hoạt động liên tục, yêu cầu đặt hệ thống đạt 85%, điểm hạn chế chưa thể lập trình web hệ điều hành IOS,chưa áp dụng vào qui mô lớn 78 CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu nhờ hướng dẫn tận tình giảng viên hướng dẫn tài liệu tham khảo chúng tơi giải tương đối yêu cầu đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG IOT PHỤC VỤ CHO NƠNG NGHIỆP ỨNG DỤNG GATEWAY” với đầy đủ tính năng, nội dung mục tiêu ban đầu đề ra: - Thiết kế Lora Gateway - Đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, ánh sáng, từ môi trường xung quanh pH, EC, nhiệt độ dung dịch - Lưu liệu thu thập vào sở liệu Firebase - Cập nhật liệu thời gian thực lên App - Truy xuất liệu sở liệu cho người dùng - Hệ thống App dễ sử dụng đáp ứng nhu cầu thực tiễn đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng thiết bị người dùng - Các cảm biến hoạt động ổn định - Toàn hệ thống chạy tương đối ổn định, đạt kết ban đầu đề - Chưa tối ưu khoảng cách truyền Lora 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài đáp ứng yêu cầu đặt nhiên để sản phẩm hồn thiện địi hỏi cần cải tiến nghiên cứu thêm: - Lập trình web hệ điều hành IOS 79 CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Có thể kết hợp với camera để giám sát nơng trại thơng qua hình ảnh trực tiếp - Sử dụng nguồn pin lượng mặt trời kết hợp với nguồn lượng gió thay pin mặt trời khơng có nắng để hệ thống đáp ứng liên tục - Phát triển mơ hình với quy mơ lớn - Thêm nhiều thiết bị ngoại vi để điều chỉnh yếu tố môi trường phù hợp với trồng 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO http://thuvienso.hcmute.edu.vn/tag/internet-of-things.html https://123docz.net//document/4272104-tim-hieu-va-ung-dung-iot-trong- nong-nghiep-thong-minh.htm https://iotmaker.vn/module-lora-sx1278-433mhz.html http://arduino.vn/tutorial/1570-gioi-thieu-module-esp32-va-huong-dan-cai- trinh-bien-dich-tren-arduino-ide https://www.dientuhello.com/bai-1-gioi-thieu-ve-stm32f103c8t6/ https://www.studocu.com/vn/document/truong-dai-hoc-can-tho/computer- network/giao-trinh-io-t-python-final-tai-lieu-tham-khao/23878921 https://vjst.vn/Images/Tapchi/2019/3A/22-1-2A-2019.pdf 81 ... 29-36 37-40 Nội dung không phù hợp với mục tiêu Báo cáo đơn giản, chưa đầy đủ cấu trúc, nội dung đề Có đầy đủ cấu trúc nội dung, trình bày hợp lý, khoa học Có đầy đủ cấu trúc nội dung, trình bày... tự động theo kịch lập trình sẵn, đáp ứng nhu cầu sử dụng khách hàng Hình 2.4 Ví dụ nhà thơng minh 2.2 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG IOT 2.2.1 Thế mạnh IoT Ứng dụng IoT vào nông nghiệp xu hướng chung toàn... cung cấp dịch vụ + Trung tâm liệu/ hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm liệu hạ tầng điện toán đám mây bao gồm hệ thống lớn máy chủ, hệ thống lưu trữ mạng ảo hóa kết nối + Các lớp tạo cung