5 bao cao tom tat ket qua nghien cuu ph TDS iot

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2022 - 2023 -  - BÁO CÁO TÓM TẮT DỰ ÁN: “THIẾT BỊ THEO DÕI SỨC KHOẺ NƯỚC NUÔI THUỶ SẢN” Lĩnh vực 10: Hệ thống nhúng Tháng 10/2022 MỤC LỤC LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2 VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Nhu cầu thực tiễn .2 2.2 Các tiêu chí đề xuất cho giải pháp .3 2.3 Sự cấp thiết vấn đề 3 THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1 Tìm tịi giải pháp khác để giải vấn đề .4 3.2 Xác định giải pháp chọn để thực dự án 3.3 Phát triển nguyên mẫu, sản phẩm dự án THỰC HIỆN: XÂY DỰNG VÀ KIỂM TRA 4.1 Chế tạo sản phẩm dự án theo nguyên mẫu 4.2 Quá trình thực nghiệm kiểm tra .10 4.3 Kết thảo luận 11 TÍNH SÁNG TẠO 13 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nuôi thuỷ sản mang lại hiệu kinh tế cao, từ việc quan sát gia đình hộ ni thuỷ sản địa phương Nhóm chúng em nhận thấy cơng việc ni thuỷ sản quan trọng theo dõi xử lí nguồn nước mơi trường sinh sống thuỷ sản Hiện đa số hộ nuôi thuỷ sản theo dõi nguồn nước kinh nghiệm, dụng cụ truyền thống không phát thay đổi kịp thời môi trường làm cho thuỷ sản bị số bệnh, ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển thuỷ sản, nghiêm trọng ảnh hưởng đến suất, kinh tế chăn nuôi, ảnh hưởng đến thu nhập hộ chăn ni Chính lí nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu thực dự án “Thiết bị theo dõi sức khoẻ nước nuôi thuỷ sản” Hình Sản phẩm dự án VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 Nhu cầu thực tiễn Hiện nuôi thuỷ sản cơng việc mang lại lợi ích kinh tế cao cho người dân, bên cạnh tiến ngành chăn nuôi thuỷ sản, người dân chăn nuôi ngày biết áp dụng tiến khoa học kĩ thuật cao vào chăn nuôi Hiện đa số hộ chăn nuôi địa phương hầu hết theo dõi môi trường nuôi thuỷ sản kinh nghiệm dụng cụ đo thủ công môi trường thay đổi đột ngột, người chăn nuôi không kịp thời phát làm ảnh hưởng đến suất chăn ni Chính cần thiết bị giúp người dân theo dõi môi trường nuôi thuỷ sản cách hiệu kịp thời cảnh báo cho người chăn nuôi 2.2 Các tiêu chí đề xuất cho giải pháp: - Thiết kế thiết bị có khả theo dõi thơng số nguồn nước nuôi thuỷ sản pH, độ đục, nhiệt độ, độ mặn… - Thiết bị tự động cảnh báo tin nhắn gọi cho người chăn nuôi - Thiết kế hệ thống tự động thay nước cho ao nuôi thông số môi trường nước thay đổi theo hướng bất lợi cho vật nuôi - Xây dựng ứng dụng chạy thiết bị di động để dễ dàng quản lí theo dõi thay đổi thông số tự hệ thống cảm biến thiết bị - Sử dụng công nghệ in mạch máy Laser in 3D để thiết bị hoạt động tốt, tính thẩm mĩ, độ bền khả thương mại hoá cao - Sử dụng nguồn lượng xanh pin lượng mặt trời để thiết bị hoạt động liên tục 2.3 Sự cấp thiết vấn đề Hiện cần có thiết bị hỗ trợ người dân theo dõi thông số môi trường nước nuôi thuỷ sản cảnh báo sớm cho người chăn nuôi cấp thiết cần thiết Với đời dự án “Thiết bị theo dõi sức khoẻ nước ni thuỷ sản” góp phần vào việc giúp người chăn theo dõi môi trường nước nuôi thuỷ sản, giúp người dân kịp thời xử lí nguồn nước đảm bảo khơng ảnh hưởng đến chất lượng chăn nuôi Biểu đồ khảo sát nhu cầu cần có thiết bị theo dõi nguồn nước nuôi thuỷ sản địa phương - Bảng số liệu thống kê khảo sát ý kiến Số lượng hộ chăn nuôi 12 - Biểu đồ biểu diễn Mức độ cần thiết bị Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Hình 2: Khảo sát cần thiết thiết bị THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1 Tìm tịi giải pháp khác để giải vấn đề - Giải pháp 1: Máy đo pH thị trường đo độ pH khơng có cảnh báo xem thiết bị di động Hình 3: Thiết bị thị trường - Giải pháp 2: Máy đo độ mặn thị trường đo độ mặn khơng có cảnh báo xem thiết bị di động Hình 4: Thiết bị thị trường - Giải pháp 3: Thiết bị đo nhiệt độ thị trường Hình 5: Thiết bị thị trường 3.2 Xác định giải pháp chọn để thực dự án Sau nghiên cứu, đánh giá tổng quan giải pháp có địa phương, thị trường, vào tiêu chí, mục tiêu nghiên cứu ban đầu đề ra, nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu đề xuất giải pháp để thực dự án sau: - Sử dụng cảm biến pH, độ đục, độ mặn, nhiệt độ để đo đưa cảnh báo kịp thời cho người chăn nuôi - Nghiên cứu các công việc thường làm người chăn ni từ thiết kế hệ thống tự động thay nước điều khiển cho lươn ăn từ xa qua internet để giảm công lao động - Sử dụng cơng cụ lập trình C++, Android studio để lập trình điều khiển phần cứng tạo phần mềm giúp cho người chăn nuôi dễ dàng quản lí ao ni cách tốt - Sử dụng cộng nghệ in mạch, in 3D để chế tạo thiết bị có độ bền khả thương mại hoá cao, dùng nguồn lượng xanh giúp thiết bị hoạt động liên tục 3.3 Phát triển nguyên mẫu, sản phẩm dự án • Yêu cầu thiết kế - Thiết kế thiết bị sử dụng nguồn thuỷ sảng xanh - Thiết kế phải đảm bảo độ xác, độ bền, độ an tồn cao - Sử dụng cảm biến, vi điều khiển độ xác cao ổn định - Cảnh báo tức thông số ảnh hưởng đến môi trường nuôi thuỷ sản - Yêu cầu lập trình ứng dụng: viết ứng dụng điều khiển quản lí thiếc bị chạy Hệ điều hành Android, phần mềm phải thống kê xác, cập nhật tức theo thời gian thực • Bản vẽ phát thảo Hệ thống thay nước WIFI- ESP8266 Bộ xử lí trung tâm Các cảm biến Relay Bơm nước Hệ thống cho ăn Relay Bơm nước vào Hình Bản vẽ phát thảo • Nguyên lí hoạt động Các cảm biến theo dõi độ pH, độ mặn, độ đục, nhiệt độ mơi trường nước ni thuỷ sản, sau cập nhật theo thời gian thực lên sở liệu Google firebase, thông số thay đổi theo hướng bất lợi so với điều kiện cài đặt trước, lúc hệ thống gọi điện nhắn tin báo cho người chăn nuôi đồng thời kích hoạt hệ thống thay nước tự động cho ao nuôi để hạn chế thuỷ sản bị ảnh hưởng Lúc ứng dụng quản lí hệ thống thiết bị di động người chăn nuôi hiển thị thơng số cảnh báo trình trạng mơi trường ni bất lợi cho thuỷ sản kịp thời xử lí Hình Sơ đồ ngun lí hoạt động Hình Sơ đồ nguyên lí truyền tải liệu (Nguồn: Internet) • Linh kiện vật liệu cần thiết TT Tên linh kiện Số lượng Giá tiền Thành tiền Mạch Wemos ESP8266 D1 mini 60.000đ 60.000đ Cảm biến pH 740.000 đ 740.000đ Cảm biến độ mặn 350.000 đ 350.000đ Cảm biến độ đục 350.000 đ 350.000đ Cảm biến nhiệt độ 30.000đ 30.000đ Modul sim800L 100.000 đ 100.000đ Pin NLMT 200.000 đ 200.000đ Acqui 150.000 đ 150.000đ Hình Ảnh Tổng 1.980.000đ • Sơ đồ đấu nối kiểm tra link kiện Hình Sơ đồ đấu link kiện cảm pH Hình 10 Sơ đồ đấu nối cảm biến độ mặn Hình 11 Sơ đồ đấu nối cảm biến độ đục Hình 12 Sơ đồ đấu nối cảm biến nhiệt độ THỰC HIỆN: XÂY DỰNG VÀ KIỂM TRA 4.1 Chế tạo sản phẩm dự án theo nguyên mẫu 4.1.1 Thực lần 1: Sử dụng dây cấm lên breadboard độ ổn định chưa cao Hình 13 Sản phẩm thực lần 4.1.2 Thực lần 2: Tiến hành in mạch để độ ổn định thiết bị cao cảm biến hoạt động xác Hình 14 Sản phẩm thực lần 10 4.1.3 Thực lần 3: Thực in 3D hộp thiết bị để đảm bảo tính thẩm mĩ, bền, đẹp khả thương mại hố cao Hình 15 Sản phẩm thực lần 4.1.4 Lập trình ứng dụng quản lí thiết bị phần cứng phần mềm quản lí Hình 16 Lập trình điều khiển phần cứng với Arduino IDE Hình 17 Lập trình phần mềm quản lí với Android Studio 4.1.5 Sản phẩm hoàn thiện, với nguyên mẫu: thiết bị đủ thông số kĩ thuật đáp ứng tiêu chí ban đầu dự án, bắt đầu thử nghiệm thực tế 11 Hình 18 Sản phẩm hồn thiện theo tiêu chí ban đầu 4.2 Quá trình thử nghiệm sản phẩm dự án 4.2.1 Thực nghiệm kiểm tra độ xác cảm biến Hình 19 Kiểm tra độ xác cảm biến 4.2.4 Thực nghiệm kiểm tra chức cảnh báo qua điện thoại Hình 20 Kiểm tra cảnh báo qua điện thoại 4.2.5 Thực nghiệm kiểm tra việc cập nhật số liệu lên sở liệu 12 Hình 21 Kiểm tra việc gửi liệu lên Google Firebase 4.2.6 Thực nghiệm kiểm tra độ hoàn thiện sản phẩm phần cứng phần mềm Hình 22 Thực nghiệm kiểm tra phần cứng phần mềm sản phẩm 4.3 Kết thảo luận Qua trình thực nghiệm sản phẩm dự án hoàn chỉnh chức năng, hệ thống hoạt động tốt, tiêu chí ban đầu đặt sau thực nghiệm nhận kết sau: Chức Kết thực nghiệm Thu thập xác thông số môi trường nước Tốt Cảnh báo tức thơng số thay đổi bất lợi Tốt Cập nhật liệu online Tốt Hiển thị liệu lên ứng dụng di động Tốt 13 4.3.1 So sánh kết hệ thống dự án Sản phẩm thị trường Chức Thu thập liệu từ cảm biến Sản phẩm dự án Có Có Cập nhật liệu online Khơng Có Hiển thị liệu lên ứng dụng di động Khơng Có Cảnh báo qua tin nhắn gọi Khơng Có Tự động bật hệ thống thay nước Khơng Có 4.3.2 Đánh giá hoạt động sản phẩm Sau trình thực nghiệm sản phẩm dự án chỉnh sửa nhiều lần hoạt động tốt với đầy đủ chức đưa tiêu chí ban đầu dự án, hồn tồn áp dụng vào thực tế 4.3.3 Kĩ công nghệ hồn chỉnh - Kĩ cơng nghệ: q trình thực dự án nhóm nghiên cứu sử dụng thiết bị phần cứng ESP8266 lập trình vi điều khiển để ứng dụng vào hệ thống Qua dự án nhóm chúng em biết thêm nhiều kĩ năng, kiến thức công nghệ như: Gửi nhận tín hiệu từ cảm biến lên vi xử lí, tự xây dựng ứng dụng chạy hệ điều hành Android - Sự hồn chỉnh: Sau q trình thực nghiệm sản phẩm hoàn chỉnh đầy đủ chức mục tiêu đề ra, thiết bị áp dụng vào thực tế địa phương TÍNH SÁNG TẠO - Dự án xác định vấn đề cần thiết cho sản xuất nông nghiệp người nông dân Sản phẩm dự án kết hợp nguyên vật liệu dễ tìm, có giá thành thấp góp phần giảm chi phí giá thành tốt cho nhiều hộ gia đình dễ dàng sử dụng - Hệ thống kết hợp vi điều khiển để tạo thành hệ thống thơng minh Sản phẩm hồn chỉnh dự án thực nghiệm nhiều lần để có hệ thống hồn chỉnh đáp ứng tiêu chí đặt ban đầu HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nghiên cứu cải tiến phần cứng phần mềm để hệ thống hoạt động linh hoạt 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Quang Huy Lê Cảnh Trung - Lập trình điều khiển với Arduino-NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 2016 [2] Đỗ Thanh Hải – Giáo trình điện tử – NXB GIAO THÔNG VẬN TẢI 2006 [3] http://arduino.vn/ [4] https://www.arduino.cc/ [5] https://arduino.esp8266.vn/index.html 15 ... nghiệm kiểm tra độ hoàn thiện sản ph? ??m ph? ??n cứng ph? ??n mềm Hình 22 Thực nghiệm kiểm tra ph? ??n cứng ph? ??n mềm sản ph? ??m 4.3 Kết thảo luận Qua trình thực nghiệm sản ph? ??m dự án hoàn chỉnh chức năng,... THIẾT KẾ VÀ PH? ?ƠNG PH? ?P 3.1 Tìm tịi giải ph? ?p khác để giải vấn đề - Giải ph? ?p 1: Máy đo pH thị trường đo độ pH khơng có cảnh báo xem thiết bị di động Hình 3: Thiết bị thị trường - Giải ph? ?p 2: Máy... trường - Giải ph? ?p 3: Thiết bị đo nhiệt độ thị trường Hình 5: Thiết bị thị trường 3.2 Xác định giải ph? ?p chọn để thực dự án Sau nghiên cứu, đánh giá tổng quan giải ph? ?p có địa ph? ?ơng, thị trường,