ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xây dựng hệ thống IoT cho cây thuỷ canh tĩnh Hà Duy Hiếu hieu hd173117sis hust edu vn Ngành Kỹ thuật máy tính Chuyên ngành Trí tuệ nh.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xây dựng hệ thống IoT cho thuỷ canh tĩnh Hà Duy Hiếu hieu.hd173117@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật máy tính Chuyên ngành Trí tuệ nhân tạo IoT Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Tồn Chữ kí GVHD Khoa: Kỹ thuật máy tính Trường: Cơng nghệ thơng tin Truyền thông HÀ NỘI, 08/2022 LỜI CAM KẾT Họ tên sinh viên: Điện thoại liên lạc: Email: Lớp: Hệ đào tạo: Tôi – Hà Duy Hiếu – cam kết Đồ án Tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn TS Nguyễn Đức Toàn Các kết nêu ĐATN trung thực, thành riêng tôi, không chép theo công trình khác Tất tham khảo ĐATN – bao gồm hình ảnh, bảng biểu, số liệu, câu từ trích dẫn – ghi rõ ràng đầy đủ nguồn gốc danh mục tài liệu tham khảo Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với dù chép vi phạm quy chế nhà trường Hà Nội, ngày tháng Tác giả ĐATN Hà Duy Hiếu năm LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình nghiên cứu thực đồ án, em nhận nhiều hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy cơ, anh chị bạn Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung, ban giám hiệu Trường Cơng nghệ Thơng tin Truyền thơng nói riêng tạo mơi trường học tập đào tạo tích cực, chuyên nghiệp thân thiện Em xin gửi lời cảm ơn đến toàn đội ngũ giáo viên giảng dạy trường nói chung giảng viên trường Cơng nghệ Thơng tin Truyền thơng nói riêng giúp em có sở lý thuyết vững tự tin nghề nghiệp thân Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Đức Tồn, mơn Kỹ thuật máy tính, trường Cơng nghệ Thơng tin Truyền thơng, người trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo đưa lời khun vơ hữu ích suốt q trình làm đồ án giúp em hoàn thành đồ án cách tốt Xin cảm ơn bố mẹ, anh chị bạn bè nguồn động viên to lớn để yên tâm học tập đến hơm hồn thành đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến thân năm học cố gắng nỗ lực không ngừng Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN Ngày nay, với phát triển mặt đời sống từ văn hóa, giáo dục công nghệ đặc biệt lĩnh vực công nghệ thông tin (CNTT) Cùng với phát triển mạnh mẽ CNTT, hệ thống Mạng kết nối vạn vật (Internet of Things IoT) trở thành phần quan trọng đời sống IoT ứng dụng vào nhiều lĩnh vực đời sống từ nông nghiệp thông minh, nhà thông minh đến robot thông minh ô tô, máy bay không người lái Và số nơng nghiệp thơng minh áp dụng rộng rãi nước, giúp cho nơng nghiệp ngày có suất cao tiết kiệm sức lao động.Ứng dụng kiến thức học hỏi trau dồi em chọn cho đề tài: "Xây dựng hệ thống IoT cho hệ thống thuỷ canh tĩnh" với mong muốn giúp cho người dân tự trồng rau ăn nhà cách dễ dàng tiện lợi Đề tài giúp em hiểu rõ quy trình trồng rau thuỷ canh, cấu trúc hệ thống IoT, đồng thời giúp em có thêm hiểu biết cơng nghệ xây dựng ứng dụng mobile app website cho người dùng MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu phạm vi đề tài 1.3 Định hướng giải pháp 1.4 Bố cục đồ án CHƯƠNG KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU 2.1 Khảo sát trạng 2.2 Tổng quan chức hệ thống 2.2.1 Biểu đồ use case tổng quan chức hệ thống IoT cho thuỷ canh tĩnh 2.2.2 Biểu đồ use case phân rã chức quản lý người dùng 2.2.3 Biểu đồ use case phân rã chức đăng kí thông tin với quản trị viên 2.2.4 Biểu đồ use case phân rã chức quản lý thông tin cá nhân 2.2.5 Biểu đồ use case phân rã chức quản lý thiết bị 2.2.6 Quy trình nghiệp vụ 10 2.2.7 Đặc tả use case quản lý thiết bị 11 2.3 Yêu cầu phi chức 13 CHƯƠNG CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG 14 3.1 Khối sở liệu 14 3.1.1 Firebase 14 3.2 Khối phần mềm 15 3.2.1 Figma 15 3.2.2 Flutter 16 3.2.3 Ngôn ngữ Dart 17 3.2.4 Kiến trúc MVVM (Model-View-ViewModel) 18 3.2.5 Android Studio 18 3.3 Khối IoT 19 3.3.1 Arduino IDE 19 3.3.2 C/C++ 19 3.3.3 Các thiết bị phần cứng 19 CHƯƠNG THIẾT KẾ, THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNG GIÁ 20 4.1 Thiết kế 20 4.1.1 Thiết kế khối phần mềm 20 4.1.2 Thiết kế giao diện 29 4.1.3 Thiết kế sở liệu 37 4.1.4 Thiết kế khối IoT 38 4.2 Thực nghiệm kết 42 4.2.1 Thư viện công cụ sử dụng 42 4.2.2 Minh họa khối phần mềm 42 4.2.3 Minh họa khối IoT 46 4.3 Kiểm thử 47 4.4 Triển khai đánh giá 49 4.4.1 Kết đạt 49 4.4.2 Triển khai hệ thống 49 4.4.3 Đánh giá 54 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55 5.1 Kết luận 55 5.2 Định hướng phát triển tương lai 55 CHƯƠNG Tài liệu tham khảo 56 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ tổng quan khối hệ thống Hình 2.1 Biểu đồ use case tổng quan chức hệ thống Hình 2.2 Biểu đồ use case phân rã chức quản trị viên quản lý người dùng Hình 2.3 Biểu đồ use case phân rã chức đăng kí thông tin với quản trị viên Hình 2.4 Biểu đồ use case phân rã chức quản lý thơng tin cá nhân Hình 2.5 Biểu đồ use case phân rã chức quản lý thiết bị Hình 2.6 Biểu đồ quy trình nghiệp vụ điều khiển thiết bị 10 Hình 2.7 Biểu đồ chức thêm thiết bị vào ứng dụng 13 Hình 3.1 Minh hoạ Document structure Cloud FireStore 15 Hình 3.2 Các tổ chức sử dụng sản phẩm với mã nguồn Flutter 16 Hình 3.3 Kiến trúc mơ hình MVVM 18 Hình 4.1 Kiến trúc tổng quan hệ thống theo dõi chăm sóc thuỷ canh tĩnh 20 Hình 4.2 Kiến trúc phần mềm 21 Hình 4.3 Biểu đồ thiết kế gói 22 Hình 4.4 Biểu đồ thiết kế gói data 23 Hình 4.5 Biểu đồ thiết kế gói presentation 24 Hình 4.6 Biểu đồ thiết kế gói Home 24 Hình 4.7 Thiết kế chi tiêt lớp HomeViewmodel 25 Hình 4.8 Thiết kế chi tiêt lớp Sensor 27 Hình 4.9 Thiết kế chi tiêt lớp ChartData 27 Hình 4.10 Thiết kế chi tiêt lớp TimeWater 28 Hình 4.11 Biểu đồ luồng hoạt động chức điều khiển thiết bị 29 Hình 4.12 Thiết kế giao diện 30 Hình 4.13 Thiết kế giao diện đăng nhập 31 Hình 4.14 Thiết kế giao diện trang chủ 32 Hình 4.15 Thiết kế giao diện thống kê 33 Hình 4.16 Thiết kế giao diện trang cá nhân 34 Hình 4.17 Thiết kế giao diện cập nhật thơng tin người dùng 35 Hình 4.18 Thiết kế giao diện website quản trị 36 Hình 4.19 Thiết kế giao diện thêm, sửa, xoá người dùng website quản trị viên Hình 4.20 Biểu đồ thiết kế sở liệu Hình 4.21 Thiết kế khối IoT Hình 4.22 Màn hình trang chủ Hình 4.23 Màn hình thống kê Hình 4.24 Màn hình trang cá nhân Hình 4.25 Màn hình website cho quản trị viên Hình 4.26 Màn hình cập nhật thơng tin người dùng Hình 4.27 Minh hoạ hệ thống IoT Hình 4.28 Triển khai hệ thống IoT Hình 4.29 Cây thuỷ canh ngày Hình 4.30 Cây thuỷ canh ngày 10 37 37 39 43 44 45 46 46 47 51 52 52 Hình 4.31 Cây thuỷ canh ngày 17 53 Hình 4.32 Cây thuỷ canh ngày 24 53 Hình 4.33 Cây thuỷ canh ngày 31 54 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng khảo sát nhu cầu hệ thống thuỷ canh tĩnh Đặc tả use case quản lý thiết bị 12 Bảng 4.1 Bảng mô tả chi tiết lớp DeviceViewModel 26 Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Bảng 4.5 Bảng 4.6 Bảng 4.7 Bảng 4.8 Bảng 4.9 Bảng mô tả chi tiết lớp Sensor Bảng mô tả chi tiết lớp ChartData Bảng mô tả chi tiết lớp TimeWater Thiết kế sở liệu hệ thống IoT cho thuỷ canh tĩnh Bảng mô tả thư viện công nghệ sử dụng Danh sách test case hệ thống IoT cho thuỷ canh Bảng mô tả số liệu trình sinh trưởng rau muống Bảng mô tả số liệu giải pháp bơm tự động 27 28 28 38 42 49 50 50 DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ Ý nghĩa API HTTP IoT IP JSON MAC 10 Giao diện lập trình ứng dụng (Application Programming Interface) Giao thức Truyền tải Siêu Văn Bản (Hyper Text Transfer Protocol) Mạng lưới vạn vật (Internet of Things) Địa định danh thiết bị môi trường mạng (Internet Protocol) Một kiểu liệu mở JavaScript (JavaScript Object Notation) Địa MAC thiết bị (Media Access Control) ... trồng chức thống kê lượng nước sử dụng giúp hệ thống 2.2 Tổng quan chức hệ thống 2.2.1 Biểu đồ use case tổng quan chức hệ thống IoT cho thuỷ canh tĩnh Hình biểu đồ use case tổng quan hệ thống theo... 2.1: Bảng khảo sát nhu cầu hệ thống thuỷ canh tĩnh Trên thị trường tại, hệ thống trồng thuỷ canh với không gian nhỏ gồm có hệ thống thuỷ canh động tĩnh Với hệ thống thuỷ canh động bơm phải hoạt... chọn cho đề tài: "Xây dựng hệ thống IoT cho hệ thống thuỷ canh tĩnh" với mong muốn giúp cho người dân tự trồng rau ăn nhà cách dễ dàng tiện lợi Đề tài giúp em hiểu rõ quy trình trồng rau thuỷ canh,