MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY GIÁM SÁT TRỒNG RAU TRONG NHÀ KÍNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY GIÁM SÁT TRỒNG RAU TRONG NHÀ KÍNH Nhóm thực hiện: 11 Vũ Quang Tú 20174313 Nguyễn Quang Huy 20181529 Nguyễn Văn Đức 20181408 Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Quốc Cường Bộ môn: Viện: Hệ thống đo tin học công nghiệp Điện HÀ NỘI, 2/2022 Chữ ký GVHD Tóm tắt nội dung tập lớn Cùng với phát triển ngày mạnh mẽ IoT, nhu cầu quản lý, giám sát từ xa thông qua Internet ngày cao Việc ứng dụng IoT vào tất ngành trở thành xu tương lai, đặc biệt lĩnh vực nông nghiệp Đất nước ta quốc gia mạnh nông nghiệp, bối cảnh đất nước chuyển bước sang thời kì 4.0 nay, việc ứng dụng IoT vào nông nghiệp yêu cầu bắt buộc nhằm nâng cao suất, chất lượng sản phẩm, đưa nông nghiệp đất nước trở thành nông nghiệp thơng minh Chính nhóm tìm hiểu thực đề tài “Thiết kế hệ thống mạng cảm biến không dây đo nhiệt độ, độ ẩm ứng dụng trồng rau nhà kính” Để phục vụ cho đề tài, nhóm sử dụng phần cứng phổ biến module ESP8266, cảm biến DHT11 phần mềm để thiết kế, lập trình để phần cứng giao tiếp trao đổi liệu với Hệ thống giám sát liệu cảm biến chu kì phản hồi nơi thiết bị điều khiển kích hoạt dựa giá trị ngưỡng xác định trước Báo cáo gồm có chương: Chương 1: Tìm hiểu chung vấn đề quản lí, giám sát thơng số kỹ kỹ thuật việc trồng rau nhà kính Chương 2: Yêu cầu, mục tiêu, kết hệ thống cần đạt Chương 3: Kế hoạch thực Chương 4: Phân tích – Thiết kế Chương 5: Đánh giá kiểm tra Chương 6: Kết luận Trong trình tìm hiểu thiết kế không tránh khỏi thiếu sót, nhóm chúng em mong nhận đóng góp ý kiến thầy đề đề tài hồn thiện MỤC LỤC Contents CHƯƠNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Tìm hiểu chung nơng sản Việt Nam 1.2 Vấn đề quản lí, giám sát thơng số kỹ thuật trồng rau nhà kính 1.3 Các thông số quan trọng môi trường nông nghiệp 1.4 Xây dựng giải pháp thiết kế hệ thống CHƯƠNG YÊU CẦU, MỤC TIÊU, KẾT QUẢ CẦN ĐẠT 2.1 Yêu cầu thiết kế 2.2 Mục tiêu thiết kế CHƯƠNG KẾ HOẠCH THỰC HIỆN CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ 4.1 4.2 Phân tích lựa chọn thiết kế chung Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên Thiết kế nút cảm biến 4.2.1 Cấu tạo chung nút cảm biến không dây 4.2.2 Công suất tiêu thụ nút cảm biến không dây 4.2.3 Lựa chọn phần cứng 4.3 Thiết kế mạng cảm biến 4.4 Trung tâm điều hành 4.5 Sơ đồ ghép nối phần cứng 4.6 Lập trình 4.6.1 Lập trình cho nút cảm biến (Client) 4.6.2 Lập trình cho Server CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KIỂM TRA 5.1 Kết mà nhóm đạt 5.2 Đánh giá CHƯƠNG 6.1 KẾT LUẬN Kết luận CHƯƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình trồng rau nhà kính Hình 4.1 Ba cấu trúc mạng phổ biến Hình 4.2 Mơ hình kết nối mạng cảm biến Hình 4.3 Cấu tạo nút cảm biến Hình 4.4 Sơ đồ thiết kế mạng cảm biến nhà kính Hình 4.5 Chế độ Access point Hình 4.6 Chế độ truy cập station Hình 4.7 Sơ đồ ghép nối nút cảm biến Hình 5.1 Test nút board Hình 5.2 Giao diện chưa có nút kết nối Hình 5.3 Giao diện có nhiều nút kết nối CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tìm hiểu chung nông sản Việt Nam Nông nghiệp ngành kinh tế quan trọng Việt Nam Bên cạnh việc sản xuất để phục vụ nhu cầu ngày tăng nước, Việt Nam nước xuất lượng nông sản lớn năm Để đảm bảo chất lượng cho nông sản, ta cần áp dụng khoa học công nghệ Người quản lý cần thu thập theo dõi sát số sinh trưởng trồng thời kỳ Nhờ trình giám sát thu thập số liệu nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ PH,… nhà nơng theo dõi phát triển trồng, định thời điểm thu hoạch thích hợp Biết thơng số nhà kính, cho phép người canh tác điều chỉnh hoạt động canh tác cách phù hợp để đạt suất tối ưu nơng sản 1.2 Vấn đề quản lí, giám sát thông số kỹ thuật trồng rau nhà kính Có thể thấy việc nắm bắt thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ PH đất cường độ ánh sáng thông số quan trọng việc trồng rau nhà kính Tuy nhiên số vấn đề phát sinh liên quan đến việc áp dụng loại cảm biến đo vào không gian lớn, khoảng cách xa, số lượng cảm biến nhiều Chính vậy, thiết kế mạng cảm biến để dễ dàng cho việc giám sát, đo đạc việc cần thiết Người quản lý giám sát thơng số nhà kính máy tính, điện thoại, từ đưa định phù hợp cho phát triển loại rau Hình 1.1 Mơ hình trồng rau nhà kính Tuy nhiên, có nhiều thách thức vấn đề sử dụng mạng cảm biến trồng rau nhà kính vấn đề tiêu thụ lượng, ăn mịn cảm biến mơi trường nóng ẩm nhà kính 1.3 Các thơng số quan trọng môi trường nông nghiệp Nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, carbon dioxide (CO2) pH số thơng số quan trọng ảnh hưởng đến phát triển thực vật Các thơng số sử dụng để khỏe mạnh trồng nguy mắc bệnh Độ ẩm thông số quan trọng lĩnh vực nông nghiệp Độ ẩm tương đối (RH) tỷ số lượng nước khơng khí so với lượng nước tối đa mà khơng khí giữ nhiệt độ áp suất định RH gián tiếp khuyến khích phát triển sâu bệnh loại bệnh thực vật RH khỏe mạnh trồng nằm khoảng 50% đến 70% Độ pH đất thông số quan trọng khác phát triển thực vật trồng ảnh hưởng đến sẵn có chất dinh dưỡng đất Do đó, kiến thức độ pH giúp bà tối ưu hóa việc sử dụng phân bón Nói cách khác, nơng dân sử dụng loại phân bón, thời điểm Trong nhà kính, quản lý nhiệt độ quan trọng ảnh hưởng đến độ ẩm q trình quang hợp Quang hợp trình quan trọng phát triển Nhiệt độ thấp ảnh hưởng đến trình quang hợp kết sinh trưởng bị chậm lại Nhiệt độ thích hợp quan trọng nhà máy để có kết tốt Một thơng số quan trọng nhất, cần kiểm sốt chặt chẽ nồng độ CO2 khơng khí Đây yếu tố để có chất lượng, số lượng kích thước tốt nấm sản xuất đo ppm Các giá trị thông số khác loại nấm khác Thơng thường, q trình đẻ trứng, mức độ tập trung CO2 đạt đến mức cao - vượt qua số 10 000 ppm 1.4 Xây dựng giải pháp thiết kế hệ thống Qua tìm hiểu khái qt bên trên, thấy việc thiết kế hệ thống mạng cảm biến không dây ứng dụng trồng rau nhà kính có ưu điểm như: - Giúp người quản lí giám sát thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng từ đưa định - Kết hợp với hệ thống làm mát, chiếu sáng, phun sương tạo thành hệ thống giám sát, điều khiển thông số môi trường thông minh (Tự động người điều khiển) - Tích hợp với hệ thống web, app cho phép người dùng cuối theo dõi điều kiện mơi trường nhà kính - Phục vụ mục đích cuối giúp cho chất lượng nơng sản cao Do nhóm em đưa giải pháp thiết kế hệ thống mạng cảm biến, giúp cho việc thu thập thông tin trường diễn liên tục, xác hiệu CHƯƠNG YÊU CẦU, MỤC TIÊU, KẾT QUẢ CẦN ĐẠT 2.1 Yêu cầu thiết kế Giả định thiết kế mạng cảm biến không dây đo thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, nồng độ PH đất cho nhà kính trồng rau có diện tích 2000m 2, chiều dài 50m, chiều rộng 40m - Xây dựng mạng cảm biến đo lường xác thơng số nhiệt độ, độ ẩm, độ PH, nồng độ CO2, cường độ ánh sáng nhà kính trồng rau - Mạng cảm biến đo bao phủ tồn nhà kính - Các thơng số cảm biến gửi trung tâm, hiển thị máy tính - Hệ thống hoạt động ổn định, tiêu tốn lượng, khơng cần nhiều thời gian bảo hành bảo trì - Đưa cảnh báo thông số vượt ngưỡng kỹ thuật 2.2 Mục tiêu thiết kế Nhóm em đưa mục tiêu thiết kế với thành phần: Nút cảm biến Server * Các yêu mục tiêu với Server: Hệ thống mạng cảm biến nhúng hệ thống quản lí theo dõi thông số môi trường phục vụ việc giám sát thơng số nhà kính Trong việc thu thập liệu để theo dõi giám sát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng phần hệ thống Chính cần giao diện để hiển thị theo dõi Em đặt mục tiêu server giao diện sau: - Đối với giao diện: cần phải thân thiện, dễ sử dụng, phải đảm bảo chức là: o Hiển thị thơng tin từ cảm biến gửi lên nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,… o Điều khiển hệ thống quạt gió, đèn chiếu sáng, hệ thống phun sương o Cấu hình node cảm biến từ Server - Đối với server, yêu cầu phải có khả xử lí luồng liệu từ nhiều node cảm biến gửi lên * Đối với node cảm biến (client): Các node cảm biến phải đáp ứng yêu cầu sau: - Đo thông số nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng mơi trường - Có khả kết nối không dây với gateway kết nối thẳng lên server - Có khả gửi tất thơng số đo lên server - Đáp ứng yêu cầu tiêu thụ lượng thấp Ngoài thiết bị phải đáp ứng yêu cầu sau: - Khả làm việc ổn định thời gian dài điều kiện khắc nghiệt - Khả kết nối ổn định với server - Khả lưu trữ liệu CHƯƠNG KẾ HOẠCH THỰC HIỆN BẢNG KẾT HOẠCH THỰC HIỆN Tuần 10 Phân công nhiệm vụ Quang Tú Quang Huy Văn Đức Tìm đề tài, xin tài liệu từ nhóm năm học trước Thảo luận vấn đề đề tài chọn: Thực trạng Vấn đề khó khăn Cách (Đạt) (Đạt) (Đạt) giải Tìm hiểu Tìm hiểu ưu Tìm hiểu phương thức nhược điểm phương truyền thông mô hình thức truyền mạng thơng Tìm hiểu linh kiện ESP8266, cảm biến DHT11, HC SR04, BH 1750, DFROBOT,… 11 Tìm hiểu webserver Tìm hiểu giao Tìm hiểu cách tiếp hai truyền liệu esp8266 cảm biến lên webserver 12 Đi mua linh Học kiện, tìm hiểu arduino ghép nối phần cứng code Học arduino code Kết đạt Tìm hai đề tài tiềm năng: bãi đỗ xe vườn rau Tìm hai báo cáo năm học trước Thực trạng: ngày nhiều vườn rau nhà kính, cần nhiều cơng nhân, quy mơ rộng khó theo dõi hết tồn Chọn phương thức truyền thơng wifi, mơ hình mạng hình ĐẠT Đã tìm hiểu thơng số kỹ thuật, cách ghép nối, cách đọc cảm biến… Đạt Tìm hiểu chế độ AP STA esp8266 Lựa chọn chế độ STA Đã mua DHT11, HC SR04 Đã giao tiếp hai esp8266 chế độ AP, đọc giá trị cảm biến Code giao tiếp Code đọc cảm Đã tạo hai biến webserver, giao tiếp esp8266 chế độ hai AT esp8266, đọc cảm biến Code client kết Học thiết kế Đã đọc cảm nối với Server giao diện web biến đẩy liệu đẩy liệu html lên Server lên server 13 Code tạo webserver chế độ STA 14 Tổng hợp code, Ghép nối linh kiện thành nút cảm biến Nạp code mô thực tế 15 16 17 18 Hệ thống hoạt động chưa ổn định, đẩy lên webserver hiển thị lên máy tính cho người dùng theo dõi Đã có giao diện ổn Chỉnh sửa lỗi tồn mạch hoạt động Đạt chập chờn, lúc đọc cảm biến lúc không, cảm biến đọc bị sai ghép code, giao diện lỗi số chỗ Quay video demo Làm báo cáo Làm báo cáo Chưa hồn thành thuyết trình Tiếp tục hoàn Như Như Cơ hoàn thành kế hoạch tuần 16 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ Chương trình bày chi tiết thiết kế, lựa chọn chế tạo thành phần hệ thống Bao gồm từ thiết kế tổng thể sơ đồ khối hệ thống đến vào thiết kế chi tiết khối nhỏ 4.1 Phân tích lựa chọn thiết kế chung Khi thiết kế hệ thống cảm biến thu thập thông tin trường, em dựa sở hệ thống mạng cảm biến thông thường Do đó, hệ thống bao gồm nhiều node cảm biến kết nối với Từ em đưa phương án thiết kế sau: - Phương án 1: Các node cảm biến hoạt động độc lập, chúng thu thập liệu kết nối trực tiếp đến thu thập xử lí trung tâm, gọi chung gateway Gateway truyển nhận liệu lên server - Phương án 2: Các node cảm biến hoạt động độc lập với nhau, chúng thu thập liệu kết nối trực tiếp đến server thơng qua internet Ngồi ra, nhóm em đưa kiến trúc kết nối phổ biến mạng cảm biến sau: - Cấu trúc hình sao: Star - Cấu trúc hình cây: Tree - Cấu trúc Mesh Hình 4.2 Ba cấu trúc mạng phổ biến Đối với phương án thứ nhất, hệ thống cảm biến sử dụng chuẩn không dây Zigbee, Lora phù hợp Đối với phương án thứ hai, phù hợp với chuẩn không dây wifi, Bluetooth Trong phạm vi project này, nhóm em lựa chọn phương án thứ làm phương án thiết kế chính, dùng chuẩn truyền thơng WiFi cấu trúc kết nối dạng hình (Star) lí sau: - Dễ tính tốn, thiết kế triển khai - Không cần yêu cầu sử dụng thêm Gateway dụng ln Router hệ thống mạng wifi hoăc thiết bị thông minh smartphone sử dụng mạng BLE - Phần cứng sử dụng kết nối wifi ngày cảng rẻ phổ biến làm cho chi phí thiết kế triển khai hệ thống giảm đáng kế so với sử dụng chuẩn Lora hay Zigbee Hình 4.2 thể cụ thể mơ hình kết nối mạng cảm biến mà nhóm sử dụng Project Hình 4.3 Mơ hình kết nối mạng cảm biến 4.2 Thiết kế nút cảm biến 4.2.1 Cấu tạo chung nút cảm biến không dây Một nút cảm biến không dây: chất thiết bị đo nhỏ gọn, tiêu thụ lượng thấp, dễ di chuyển lắp đặt, sử dụng công nghệ truyền tin khơng dây Hình 4.4 Cấu tạo nút cảm biến Như hình, bản, nút cảm biến gồm thành phần sau đây:  Khối nguồn: đặc trưng nút cảm biến làm việc độc lập, dễ di chuyển, gắn vị trí, mơi trường làm việc nguy hiểm hay xa trung tâm, vậy, nguồn sử dụng cho nút cảm biến thường loại nguồn pin lithium, ắc quy, pin sạc lại Có thể sử dụng nguồn lượng tái tạo từ mơi trường mặt trời, nhiệt, ma sát, sóng điện từ… Xu hướng nút cảm biến không sử dụng pin  Tuy nhiên, điều kiện học online, nhóm lựa chọn dùng nguồn trực tiếp từ adapter  Khối thu thập liệu: bao gồm cảm biến lựa chọn tùy thuộc vào mục đích sử dụng nút cảm biến - Ánh sáng: thu thập thông tin cường độ ánh sáng - Nhiệt độ: thu thập thông tin nhiệt độ môi trường - Độ ẩm: thu thập thông số độ ẩm đất, độ ẩm khơng khí - pH: theo dõi độ pH đất trồng - Mức: đo mức nước bình chứa phục vụ cho việc tưới tiêu tự động Lựa chọn đầu đo cảm biến có độ nhạy xác cao hay thấp tùy thuộc vào ứng dụng Ngồi cịn có A/D converter không đề cập sâu  Khối xử lý trung tâm: Đảm nhận việc tập hợp liệu từ khối thu thập liệu sau điều khiển khối giao tiếp để truyền nút quản lý vùng Có nhiệm vụ xử ly tất kiện xảy nút cảm biến có ảnh hướng lớn tới chất lượng, chu kỳ đo, độ xác thiết bị đo  Khối truyền thông : Sau khối trung tâm xử lý tập hợp liệu gửi cho khối truyền thông, khối truyền thông làm nhiệm vụ truyền nhận liệu nút cảm biến với mạng cảm biến Nếu mạng cảm biến sử dụng truyền thơng dây nối chuẩn truyền thông cấp trường PLC, CAN, Profibus thường giải pháp thích hợp lựa chọn Khi đó, khối truyền thơng giao thức truyền tích hợp vi xử lý nút cảm biến Nếu mạng cảm biến sử dụng truyền thông không dây, số giải pháp truyền thơng tin khơng dây như: sử dụng sóng vơ tuyến, truyền thơng quang học, sóng siêu âm 4.2.2 Cơng suất tiêu thụ nút cảm biến không dây Để đảm bảo công suất tiêu thụ thấp thiết kế, cần hiểu rõ vấn đề tiêu thụ lượng phần tử cảm biến mạng; Năng lượng tiêu thụ mạng tính thời gian cảm biến truyền hay nhận hay ngủ Năng lượng tiêu thụ cảm biến gồm hai phần: - Năng lượng tiêu thụ linh kiện cấu tạo nên nút cảm biến - Năng lượng truyền nhận sóng nút cảm biến mạng trao đổi thông tin với (năng lượng cung cấp cho khuếch đại cơng suất phía trước ăng ten truyền nhận sử dụng sóng vơ tuyến, cơng suất phát lựa chọn, khung tin) Một nút cảm biến có chế độ hoạt động: - Chế độ hoạt động tích cực: Nút cảm biến thực nhiệm vụ đo lường, phát kiện, truyền thông tin hay nhận thông tin với thiết bị khác mạng Ở chế độ này, khối xử lý MCU nút cảm biến luôn hoạt động gần tất khối lại hoạt động Các khối đồng thời hoạt động hoạt động - Chế độ ngủ: Là chế độ mà khoảng thời gian nút cảm biến chưa phải thực nhiệm vụ cảm biến hay truyền thông nào, nhiên, nút cảm biến tham gia hoạt động mạng, sau thời gian nghỉ t định, nút hoạt động trở lại Ở chế độ này, khối xử lý MCU nút cảm biến ln trạng thái ngủ, khối cịn lại nghỉ ngủ Các khối cịn lại nghỉ ngủ Thực tế việc chuyển trạng thái với phức tạp cịn phải tính đến thời gian lượng sử dụng để thực việc chuyển trạng thái Chế độ nghỉ: Là chế độ mà khoảng thời gian nút cảm biến chưa phải thực nhiệm vụ cảm biến hay truyền thông không tham gia vào hoạt động mạng Ở chế độ khối MCU nút cảm biến trạng thái ngủ Các khối lại chế độ ngủ - 4.2.3 Lựa chọn phần cứng Để lựa chọn phần cứng cho phù hợp, chúng em đưa số tiêu chí để đánh giá, lựa chọn linh kiện cho thật hợp lí, cụ thể sau: - Giá thành: Linh kiện phải có giá thành hợp lí, khơng q đắt mạng cần phải triển khai với số Node lớn dễ dàng mở rộng - Độ ổn định: Phần cứng lựa chọn phải có khả vận hành ổn định liên tục khoảng thời gian dài mà không bị treo lỗi - Độ phổ biến, hỗ trợ từ hãng: Các phần cứng sử dụng phải thật dễ mua, cộng đồng sử dụng lớn - Khả nâng cấp: Phần cứng lựa chọn phải có khả nâng cấp sau Từ tiêu chí trên, nhóm đến lựa chọn phần cứng khối cụ thể sau: - Khối SENSOR: sử dụng cảm biến Digital để hạn chế sai số cho việc lập trình đọc ADC từ MCU Các cảm biến sử dụng sau: o       Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm: DHT11 Điện áp hoạt động: 3-5V Dải nhiệt độ đo: 0-50°C với độ xác là ±2°C Dải độ ẩm đo: 20-80% với độ xác 5% Kích thước: 15.5mm x 12mm x 5.5mm Tần số lấy mẫu: 1Hz , nghĩa giây DHT11 lấy mẫu lần chân: VCC( cực (+) nguồn ), DATA(chân tín hiệu), NC, GND(cực (-) nguồn) o      Cảm biến ánh sáng: BH1750 Nguồn: 3~5VDC Điện áp giao tiếp: TTL 3.3~5VDC Chuẩn giao tiếp: I2C Khoảng đo: -> 65535 lux Kích cỡ: 21*16*3.3mm o      Cảm biến đo pH: DFROBOT Điện áp hoạt động:5V Dải đo: 0-14PH Đo nhiệt độ: 0-60 ℃ Độ xác: ± 0.1pH (25 ℃) Thời gian đáp ứng: ≤1min  Cảm biến pH loại đầu nối BNC  Giao diện PH2.0 (3-pin SMD  Gain điều chỉnh chiết áp o      - - Cảm biến đo mức HC SR04 Điện áp hoạt động:5V Dải đo: 2cm – 4m Độ xác: ± 3mm Thời gian đáp ứng: ≤ 0.1s Góc cảm biến: khơng q 15 độ Khối MCU + STORAGE + CONNECTIVITY: công nghệ chế tạo chip ngày phát triển, nên nhà sản xuất ngày tích hợp nhiều tính vào SoC Năm 2014, cộng đồng IoT dường bùng nổ xuất chip ESP8266 Tiếp nối thành công ESP8266, năm 2016, Espressif tiếp tục mắt mẫu ESP32 với nâng cấp đáng giá phần cứng lẫn phần mềm hỗ trợ Với mức giá khoảng 3$, nói ESP32 xu IoT tương lai cơng nghệ mà đem lại giá thành q tốt, vượt xa dịng MCU thơng thường Chỉ với thân chip ESP8266 tích hợp khối Các thơng số kể đến o CPU lõi kép (32 bit), tần số tối đa 240MHz o Tích hợp Flash ngồi tối đa lên đến 16MB o Wifi chuẩn b/g/n, Bluetooth 5.0 o Khoảng cách Khối POWER: Sử dụng trực tiếp từ adapter, kết hợp thêm nguồn pin nhỏ dự phòng trường hợp điện 4.3 Thiết kế mạng cảm biến Với diện tích 2000 m2 đề xuất, chiều dài 50m, chiều rộng 40m, nhóm chia diện tích thành phần hình vẽ Mỗi phần đất đặt nút cảm biến thiết kế phần Ở cửa vào nhà kính ta đặt nút quản lý trung tâm, có nhiệm vụ tạo server nút cảm biến từ ô đất gửi thông tin lên hiển thị lên máy tính Hình 4.5 Sơ đồ thiết kế mạng cảm biến nhà kính Ta tính tốn kích thước đất 12.5 x 10m Đặt nút cảm biến đất Đặt nút trung tâm cạnh cửa vào để dễ dàng cho việc theo dõi giám sát Từ đó, ta tính khoảng cách gần từ nút cảm biến đến nút trung tâm d= √12.5 +10 =16(m) 2 Khoảng cách xa đến nút trung tâm d= √30 2+12.52 =32.5 m¿ Với khoảng cách tính tốn vậy, ta chọn chuẩn Wifi hoàn toàn khả thi Lựa chọn chế độ hoạt động ESP 8266 nút trung tâm MCU ESP8266 hoạt động hai chế độ Wifi Access Point Station Mode Access Point (AP – Điểm truy cập) cung cấp khả truy cập mạng Wifi cho thiết bị khác kết nối chúng với mạng có dây ESP 8266 làm AP khơng kết nối có dây với mạng Chế độ hoạt động gọi soft-AP Số lượng trạm tối đa kết nối với soft-AP ESP 8266 tạo webserver, ta truy cập vào webserver để điều khiển nút cảm biến mà nút quản lý Hình 4.6 Chế độ Access point Chế độ soft access point (soft-AP) dùng để hỗ trợ việc kết nối vào mạng Wifi Khi đó, ta thiết lập mạng WiFi với SSID password ta thiết lập Sau thiết lập Wifi chế độ soft Access point, thiết bị kết nối tới mạng WiFi Khi đó, ta quản lí kết nối với trạm kết nối (station) Station Mode ESP 8266 kết nối vào mạng wifi, xây dựng webserver địa IP mà kết nối vào wifi Các nút cảm biến gửi liệu lên webserver Sau ta dùng máy tính truy cập vào webserver để lấy liệu hiển thị Hình 4.7 Chế độ truy cập station  Ở tập này, nhóm định lựa chọn chế độ Station mode 4.4 Trung tâm điều hành Hệ thống có chức sau - Hiển thị thông số liệu môi trường, để giám sát đưa định điều khiển - Lập lịch lập kế hoạch điều khiển tự động Các nông dân lập kế hoạch cho hệ thống hoạt động theo chu trình Ví dụ hệ thống tự động tưới nước từ đến sáng từ thứ đến thứ Tuy nhiên, việc lập lịch ko thể linh hoạt theo thay đổi môi trường nên hệ thống cung cấp cho việc lập kế hoạch điều khiển tự động dựa vào thông số mà nút gửi lên server Ví dụ nhiệt độ cao 30 độ C hệ thống bật quạt gió làm mát, độ ẩm thấp 80% bật hệ thống phun sương Khi nhiệt độ độ ẩm giảm đế nhiệt độ độ ẩm thích hợp tắt hệ thống 4.5 Sơ đồ ghép nối phần cứng Sơ đồ ghép nối phần cứng nút cảm biến: Hình 4.8 Sơ đồ ghép nối nút cảm biến 4.6 Lập trình 4.6.1 Lập trình cho nút cảm biến (Client) Lập trình kết nối Client với Server Sử dụng phần mềm arduino IDE để lập trình cho chip ESP8266 Phần code đọc cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, mức nước Khai báo chân Hàm đọc giá trị Gửi giá trị lên Server chuỗi UploadData ... hình kết nối mạng cảm biến mà nhóm sử dụng Project Hình 4.3 Mơ hình kết nối mạng cảm biến 4.2 Thiết kế nút cảm biến 4.2.1 Cấu tạo chung nút cảm biến không dây Một nút cảm biến không dây: chất thiết. .. giải pháp thiết kế hệ thống Qua tìm hiểu khái quát bên trên, thấy việc thiết kế hệ thống mạng cảm biến không dây ứng dụng trồng rau nhà kính có ưu điểm như: - Giúp người quản lí giám sát thông... thiết kế chung Khi thiết kế hệ thống cảm biến thu thập thông tin trường, em dựa sở hệ thống mạng cảm biến thông thường Do đó, hệ thống bao gồm nhiều node cảm biến kết nối với Từ em đưa phương án thiết