Đang tải... (xem toàn văn)
Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI ĐÒ ÁN TỐT NGHIÊP ĐAI HỌC ĐÊ TÀI ỨNG DỤNG loT TRONG NÔNG NGHIỆP HỆ THÔNG TỤ ĐỌNG CHÂM SÓC CÂY TRÒNG TƯỚI TIÊU THÔNG MINH, GIÁM SÁT ĐIỆU KIỆN MÔI TRƯỜNG CÂY.
Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI ĐÒ ÁN TỐT NGHIÊP ĐAI HỌC ĐÊ TÀI: ỨNG DỤNG loT TRONG NÔNG NGHIỆP: HỆ THÔNG TỤ ĐỌNG CHÂM SĨC CÂY TRỊNG TƯỚI TIÊU THƠNG MINH, GIÁM SÁT ĐIỆU KIỆN MƠI TRƯỜNG CÂY TRỊNG TỪ XA VÀ ĐIÈU KHIẺN THÔNG QUA SMART PHONE Giảng viên hướng dẫn : TI1S.HOÀNG ANH DŨNG Sinh viên thực : NGUYÊN HỮU PHI Lóp : K16A Khố : 2013-2017 Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, 5/2017 LỜI MỚ ĐẦU Từ trước tới nông nghiệp nhừng lĩnh vực áp dụng cơng nghệ Đặc biệt quốc gia phát triển chậm phát triển, nông nghiệp gần chi phụ thuộc vào kinh nghiêm nhừng người nơng dân đặc tính trồng, thời tiết Chính vậy, nãng suất hiệu suất canh tác gần dề ngị, mang tính “may, rủi” Trong trước thách thức biến dổi khí hậu, gia tăng dân số nhanh chóng, vấn đề đảm bảo đu lương thực nhừng thách thức mang tính tồn cầu Cộng thêm nhu cầu tự trồng, tự chăm sóc đảm báo có thực phâm xu hướng cư dân thành thị hay khu đô thị Ngành nơng nghiệp phải tìm kiểm phương thức tốt để gia tăng hiệu sản xuảt Cách áp dụng cơng nghệ vào hoạt động sản xuất, canh tác Do ( I bắt phát triển khơng ngừng khoa học - kì thuật, tiến công nghệ ý tưởng lạ đế có thê ứng dụng vào sống hiệu bên cạnh sâu xa thúc đay phát triển nông nghiệp nước nhà nói chung nơng nghiệp tiêu canh hộ gia đình, khu thị nói riêng, nắm bắt với xu phát triển đó, em chọn đề tài ' Xây dụng mơ hình hệ thống tự dộng chăm sóc trồng tưới tiêu thơng minh, giám sát điệu kiện môi trường trồng từ xa điều khiển thông qua smart phone" để làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp dại học sinh viên Hà Nội, tháng nãm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Hữu Phi LỜI CẢM ƠN Qua năm tháng học tập rèn luyện Viện Đại học Mở Hà Nội, nhận báo giảng dạy nhiệt tình q thầy khoa Cơng nghệ Điện Từ - Thơng Tin, khoa mà em gãn bó suôt năm qua, truyền đạt cho em kiến thức vô quý báu lý thuyết thực tiễn suốt thời gian học giảng đường Cùng với nỗ lực thân với tìm tịi nghiên cún tài liệu có giúp đờ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiểp người khác góp phần giúp em hoàn thành đồ án tổt nghiệp đại học Từ nhừng kết đạt này, em xin chân thành cảm ơn: Thầy giảng viên hướng dẫn thạc sĩ Hồng Anh Dũng hướng dẫn góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học với thầy, cô khoa Công nghệ Điện Tử-Thông Tin, Viện Đại học Mở Hà Nội nhiệt tình giáng dạy tr cho em suốt trình học tập trường Do kiến thức cịn thiếu xót, hạn hẹp nên khơng tránh khỏi nhừng sai sót cách xây dựng thực đồ án tốt nghiệp đại học Em mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến quý thầy cô để em tiếp thu thêm đề làm cho đồ án tốt nghiệp đại học em đạt kết tốt Em xin chân thành cảm ơn! NHẬN XÉT MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BĂNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Đầy đủ Ý nghĩa loT Internet of Thing Internet vạn vật SoC System on Chip Hệ thong chip Message Queuing Telemetry Là giao thức gởi dạng MQTT Transport publish/subscribe MCU Micro Controller Unit Hệ thống vi điều khiển Một loại cấu trúc vi xử lý 32 bit 64 ARM Advanced RISC Machine bit kiểu RISC sữ dụng rộng rãi thiết kế nhúng CPU Central Processing Unit Bộ xứ lí trung tâm LCD Liquid crystal display Màn hình tinh the lỏng VGA A -i-n tk; TCP ransmission control rrotocoi Viiao mưc Kiem soat truyền tải IP Internet Protocol Giao thức internet Cơng đầu vào với mục đích GPIO General Purpose Input Output bản, thực tế chân đầu ra, đầu vào đa chức nãng Là mạch tích hợp sử dụng UART ADC Universal Asynchronous Receiver - Transmitter Analog-to-digital converter, việc truyền dẫn dừ liệu noi tiếp tính thiết bị ngoại vi Mạch chuyền đôi tương tự sang so CHƯƠNG 1: MỎ ĐẦU 1.1, Đật vấn đề Từ trước tới nông nghiệp lĩnh vực áp dụng công nghệ Đặc biệt nhìrng quốc gia phát triển chậm phát triển, nông nghiệp gần phụ thuộc vào kinh nghiệm người nơng dân đặc tính trồng, thời tiết Chính vậy, nâng suất hiệu suất canh tác gần đê ngỏ, mang tính “may, rủi” Trong đó, trước nhừng thách thức biến đổi khí hậu, gia tăng dân số nhanh chóng, vấn đề đám bảo đủ lương thực nhừng thách thức mang tính tồn cầu Ngành nơng nghiệp phải tìm kiếm phương thức tốt đế gia tăng hiệu sán xuất Cách áp dụng cơng nghệ vào hoạt động sản xuất, canh tác Trong bối cánh ngày xã hội lo ngại chất lượng an tồn thựí góp phần thúc đay nâng cao chất lượng sản phầm nông nghiệp, việc nâng cao tính minh bạch, chuyên nghiệp, khoa học cùa chuồi sản xuất nơng nghiệp loT đóng vai trị lớn việc giúp minh bạch chuyên nghiệp trở nên đáng tin cậy Có thể lẩy vài ví dụ việc lãp đặt thẻ cảm ứng vào tai lợn đê theo dõi thu thập dừ liệu q trình chăn ni; hay việc quản lí điều kiện môi trường trồng, yếu tổ dinh dường trồng, quy trình tự động hóa việc chăm sóc xử lý, đóng gói, bán sỉ lẻ, giúp khuôn thịt đến tay người dùng kèm theo hồ sơ quán lý lưu trừ đáng tin cậy giúp tồn quy trình sàn xuất trở nên minh bạch Hình 1.1: Minh họa ToT nơng nghiêp Chính vậy, người tiêu dùng sàn phẩm nông nghiệp nên chờ mong vào ứng dụng loT việc đưa ứng dụng loT vào ngành nơng nghiệp sè giúp minh chí””’ rõ ”u"+ z,Uz ' '”5Az' T T ” ’ **z”ĩríạ’' u:A " *z'’ĩHrthố Đó lý ma nong ngniẹp la nnn vực aang oược quan lam oau tư nhiều startup lựa chọn để gọi vốn 1.2, Mục đích nghiên cứu Mục đích tơng thê nghiên cứu là: thiết kế, xây dựng mơ hình vườn giám sát điều kiện môi trường trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa thông qua smart phone phù hợp với trồng nhà khu đô thị hay khu vườn quy mô vừa nhỏ Với mục tiêu cụ the: - Tự động: hẹ thống vườn điều khiển bơm tưới thơng minh có chức tự động, giảm thiểu tối đá sức ảnh hưởng từ sức lao động - Năng suất, hiệu quả: có suất cao, hiệu lớn, chăm sóc theo nhu cầu trồng dựa yếu tố môi trường trồng nhiệt độ, độ ẩm hay độ ấm đât - Tiết kiệm thời gian: Giảm thiếu tối đa công sức thời gian chăm sóc cho người - Kỉnh lể: Mơ hình vườn thơng minh thiết ke với phận, linh kiện công nghệ tối giản nhât nhằm vừa có thê đáp ứng yêu câu vừa tiết kiệm chi phí đế cho mơ hình vừa có hiệu q vừa khơng gây tốn kinh tế // IN thông tin hình Serial.print("Do am: "); Serial.print(humDHT); Serial.print(" Serial.print("Nhiet do: Seri a l.print(tempDHT); Serial.print(" *c\t"); Serial.print(" %\t"); Serial.print:"Do am dat: Seri al ,print(soi IMoist); Serial.printlnC' %"); ĩ Ị SỊ: Sjí s{c $ sịs sịt sp sjs sjs SJC su ajs Ạ sfs sịt Sj< * sịt st« SỊS sịt sỉc SJS sfc Ạ sjs sís Sịí Ạ sg sịs sfs sjs sịt S8 * * * & SK =|: * * * # ss ♦ its -h 3s Sts * # # ífs * * * * Hàm đọc trạng thái bơm kiêm tra nút nhân (Nút nhan mặc định mức "CAO"): void readLocalCmdO ( boolean digiValue = debounce(PUMP_ON_BUTTON); if (ỊdigiValue) I pumpStatus = IpnmpStatus; aplyCmdO; I digs Value = debounce(LAMP-ON-BUTTON); if (IdigiValue) I lampStatus - llampStatus; aplyCmdO; digíValue = debounce(SENSORS_READ_BƯTTON); if (IdigiValue) { getDhtDataỊ); getSoilMoistO; printDataO; I ) Ị sg * sjt s{c ift ijc SỊS sịt sp sjs sjt Ạ SJC # ajs Ạ sg sjs sft * sịt 5ft 3JS sịt sfc SJS * Ạ sịt sís Sịt Ạ sg sịt sfs sjs sịt sfs sịt * sjt ÍK ajs Ạ sít sịs 3t S-S sịs su Thực điều khiển bơm sítsỊt******^**********^****^******^^***********^*****^*^ void aplyCi ( if (pumpStatus = 1) { Blynk.notifyf'NDTRBOT: Canh bao ~» BOM ON"); digitalWrite(PUMP_PIN, LOW); PUMP.onO; } else { digitalWrite(PUMP_PIN, HIGH); PUMP.offO; I if (lampstatus = ) { Blynk.notifyf'NDTRBOT: Canh bao ==» DEN ON"); digitalWrite(LAMP_PIN LOW); LAMP.onO; ) else { digitalWrite(LAMP_PIN, HIGH); LAMP.offO; } ) Hàm kiếm tra trạng thái phím bấm boolean debouncefint pin) ( boolean state; boolean previousState; const int debounceDelay = 60; previousState = digitalRead(pin); for (ini counter = 0; counter < debounceDelay; counter++) { delay(l); state = digitalRead(pin); if (state != previousState) { counter = 0; previousState = State; } } return State; ) y*************************************************** * Chế độ tự động dựa thông số cảm biến void autoControlPlantation(void) { if (soilMoist < DRY-SOIL) { tumPumpOnf); ) if (tempDHT < COLD_TEMP) { turnLampOn(); } ) * Bật bơm thời gian định sẵn void turnPumpOnO { pumpStatus = 1; aplyCmdO; delay (TIME_PƯMP_ON * 1000); pumpStatus = 0; aplyCmdO; ) ỵ*************************************************** * Bật đèn thời gian định sẵn ****************************************************ỵ void turnLampOnO í lampStatus = 1; aplyCmdO; delay (TIME_LAMP_ON * 1000); lampStatus = 0; aplyCmdO; ) /** ****************************************** ******* Khới động Timers ****************************************************ỵ void staitTimers(void) ( timer setlnterval(READ„BUTTONSJTM * 1000, readLocalCmd); timer.setInterval(READ_AlR_DATA_TM * 1000, getDhtData); timer.setInterval(READ_SOIL_HƯM_TM * 1000, getSoilMoist); timer.setTnterval(SEND_UP_DATA_TM * 1000, senduptĩme); timer setInterval(AUTO_CTRL_TM * 1000, autoControIPlantation); timer set!nterval(DISPLAY_D AT A_TM * 1000, printData); ) * Gửi dừ liệu lên Blynk void sendUptimeO ( Blynk.virtualWrite(10, tempDHT); //Nhiệt độ với pin V10 Blynk.vírtualWrite( 11 humDHT); // Độ ấm với pin VI1 Blynk.virtualWrite(12, soilMoist); // Độ ầm đắt với V12 Blynk.virtualWrite(8, tempDHT); Blynk.virtualWrite(4, humDHT); Blynk virtual write(3, soi I Moi st); ) KÉT QUÃ ĐẠT Được Sau phân tích: - Input - Các thơng số cảm biến: nhiệt độ, độ âm, độ âm đất - Nút nhấn: điều khiển bơm đèn - Output - Relay điều khiển bơm - Relay điều khiên đèn - Thông tin điều khicn cần hiển thị lên điện thoại + bật bơm + bật đèn - Hệ thống điều khiến offline - Dữ liệu cần hiển thị LCD - Dừ li Ket cuối cùa đề tài: - Xây dựng mơ hình hoạt động ofline: điều khiển thủ công bật bơm đèn - Xây dựng mơ hình hệ thổng online tự động bơm tưới nước, bật đèn - Wed server Thingspeak: hiên thị lưu trữ thông tin - ủng dụng Blynk: + Đọc hiển thị toàn liệu từ cảm biển trạng thái bơm.đèn + Điều khiển từ xa Đèn Bơm 4- Gửi thông báo hệ thong offline đèn bơm bật + Lưu lại dừ liệu từ cảm biên KÉT LUẬN Hưóng tích cục Như mục tiêu xây dựng “hệ thống tự động chăm sóc trồng tirói tiêu thơng minh, giám sát điệu kiện môi trường trồng tù' xa điều khiển thơng qua smart phone’1 hồn thành hầu hểt chức năng: - Theo dõi, hiển thị lừa trừ điều kiện môi trường trồng - Tự động điều khiên thông minh bơm, đèn - Có thể điều khiển thơng qua smart phone Đe tài góp phần nhỏ vào hướng lựa chọn phát triên cúa mơ hình nơng nghiệp mini khu thị hay gia đình, góp phẩn cung cấp nguồn lương thực tự trồng chăm sóc đảm báo an tồn chất lượng thực phẩm Khơng mơ hình cịn đưa nhăm tiết kiệm kinh tế, thời gian cơng sức Nhìn Sau q trình tìm hiểu, nghiên cứu xây dựng mơ hình kểt đạt cịn mức chưa có noi bật, song song với mơ hình vần cịn nhiều hạn chể ví dụ như: - Tình trạng delay, trề nhiều ấn nút điều khiển - Phản hồi chậm với chế độ điều khiến tay - Còn thiếu nhiều chức cần thiết khác như: chưa đo chất dinh dường đất, độ Ph TÀI LIỆU THAM KHẢO [I] http://hocarm.org [21 http://arduino.vn [3| https://en.wikipedia.org |41 http://www.instructables.com [5] https://learn.adafruit.com ... tài ' Xây dụng mơ hình hệ thống tự dộng chăm sóc trồng tưới tiêu thông minh, giám sát điệu kiện môi trường trồng từ xa điều khiển thông qua smart phone" để làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp dại... bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa thông qua smart phone phù hợp với trồng nhà khu đô thị hay khu vườn quy mô vừa nhỏ Với mục tiêu cụ the: - Tự động: hẹ thống vườn điều khiển bơm tưới thông minh... sừ dụng để giám sát kiêm sốt hệ thống khí, điện điện từ sử dụng nhiều loại hình tịa nhà (ví dụ, cơng cộng tư nhân, công nghiệp, tổ chức, nhà ở) Hệ thong tự động hóa, tịa nhà tự động hóa hệ thống,