(Đồ án hcmute) điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng và tưới cây thông minh cho công viên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN GVHD:NGUYỄN THỊ LƯỠNG SVTT:HUỲNH TRUNG TÍNH MSSV:15142114 SVTT:NGƠ MINH HỒNG MSSV:15142037 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Điện Công nghiệp ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN GVHD: TS NGUYỄN THỊ LƯỠNG SVTH: HUỲNH TRUNG TÍNH 15142114 NGƠ MINH HỒNG 15142037 TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 i an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên Sinh viên: Huỳnh Trung Tính MSSV: 15142114 Ngơ Minh Hồng MSSV: 15142037 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Lớp: 15142CL3 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Lưỡng ĐT: 0903686917 Ngày nhận đề tài: 4/3/2019 Ngày nộp đề tài: 10/7/2019 Tên đề tài: Điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng tưới thông minh cho công viên Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIỂN HƯỚNG DẪN ii an iii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Huỳnh Trung Tính MSSV: 15142114 Ngơ Minh Hồng MSSV: 15142037 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tài: Điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng tưới thông minh cho công viên Họ và tên Giáo viên phản biện: TS Lê Mỹ Hà NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Cuốn đồ án tương đối đầy đủ với quy định mẫu đồ án tốt nghiệp Nhưng cịn thiếu phần tóm tắt tiếng Việt tiếng Anh Các công thức toán cần gõ tay đánh số theo thứ tự quy định mẫu đồ án tốt nghiệp Còn nhiều khoảng trống cuối trang cần chỉnh sửa theo yêu cầu Sinh viên có tham khảo tài liệu không tham chiếu vào nội dung đồ án Sinh viên nên làm mục lục tự động để số trang canh bên lề phải Ưu điểm: Khuyế t điểm: Đề nghi ̣cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằ ng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv an LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác.Trong suốt thời gian kể từ nghiên cứu đề tài đến nay, nhóm nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Lời đầu tiên, chúng em xin phép chân thành cảm ơn đến giảng viên – Tiến sĩ Nguyễn Thị Lưỡng định hướng trao đổi kinh nghiệm quý báu để chúng em thực nội dung đề tài cách hoàn chỉnh Chúng em xin trân trọng cảm ơn ThS Lê Trọng Nghĩa, thầy (cô) trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tận tình truyền đạt kiến thức tảng để chúng em hoàn thành tốt đề tài Cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tạo điều kiện thuận lợi vật chất tinh thần, sở vững tâm lý để chúng em hồn thành tốt cơng việc học tập v an TÓM TẮT Với ảnh hưởng sâu rộng phổ biến Internet sống tại, dường thứ kết nối với giới Không thiết bị thông minh cá nhân mà chí, sở hạ tầng cơng cộng kết nối tận dụng lợi ích to lớn từ Internet Trong số đó, hệ thống chiếu sáng công cộng đặc biệt quan tâm Cải thiện giảm thiểu chi phí cho hệ thống vấn đề thiết, đặc biệt tình hình thiếu hụt điện năng.Và việc ứng dụng quản lí giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua Internet giúp giải vấn đề Khơng cịn tạo tiền đề quan trọng phát triển đô thị thông minh Bằng việc tận dụng tối đa sức mạnh Internet trụ đèn khơng làm nhiệm vụ chiếu sáng mà cịn đọc liệu tình trạng đèn để đưa sửa chữa nhanh đèn có cố thay đèn đèn đến thời gian cần bảo trì giúp đảm bảo an tồn cho hệ thống đèn người phương tiện di chuyển gần đèn, hay thu thập thông số môi trường xung quanh lưu lượng phương tiện giao thông, chất lượng khơng khí, đám đơng, mức tiêu thụ lượng, chất thải yếu tố quan trọng khác giúp ích cho người quản lí hệ thống Chính thấy lí trên, nhóm định chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN” nhằm ứng dụng vào việc cải thiện chất lượng hệ thống công cộng, tiết kiệm chi phí sử dụng, quản lí vi an TÓM TẮT TIẾNG ANH The profound and widespread influence of the Internet in the present life, it seems that everything can be connected with the world Not only personal smart devices, but even public infrastructure can connect and take advantage of the great benefits of the Internet Among them, the public lighting system is currently receiving special attention Improving and minimizing costs for this system is an urgent issue, especially in the situation of power shortage And the application of monitoring management of lighting systems via the Internet will help solve problems.This topic Not only that, it also creates an important premise for developing smart urban areas By making the most of the power of the Internet, the lampposts are not only responsible for lighting, but they can also read data about the state of the lamp so that it can be quickly repaired every time the lamp has a problem or replaced the lamp when the lamp has come to the time it takes maintenance to help ensure safety for the lighting system and people and vehicles moving near the lights, or to collect ambient parameters such as traffic flow, air quality, crowd, energy consumption, waste and other important factors that help system managers Because of the above reasons, the group decided to select the topic "CONTROL, MONITORING LIGHTING SYSTEM AND INTELLIGENT PLANTS FOR PARKS" to apply to improve the quality of public and economical systems Usage and management costs vii an MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .ii TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi TÓM TẮT TIẾNG ANH vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu hệ thống chiếu sáng tưới thông minh 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiến đề tài 1.6 Bố cục đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2.1 Chiếu sáng cho công viên 2.1.1 Các nguyên tắc chung tiêu kỹ thuật chiếu sáng công viên 2.1.2 Giới thiệu phần mềm thiết kế chiếu sáng DIAlux 2.2 Giới thiệu hệ thống tưới nước tự động cho 2.2.1 Mục đích, yêu cầu 2.2.2 Ý nghĩa việc tưới nước cho 2.3 Tổng quan phần mềm viii an 2.3.1 Giới thiệu chung Firebase (Server lưu trữ liệu) 2.3.2 Arduino IDE lập trình cho Arduino 10 2.3.3 Công cụ viết ứng dụng Mit App Inventor 11 2.4 Tổng quan phần cứng 14 2.4.1 Board Arduino Nano 14 2.4.2 Board NodeMCU Dev KIT 15 2.4.4 Cảm biến đo dòng điện ACS712 18 2.4.5 Cảm biến đo điện áp ZMPT101B 19 2.4.6 Cảm biến đo độ ẩm đất 20 2.4.7 Module relay 21 2.4.8 Nguồn tổ ong 12VDC 22 2.4.9 Mạch giảm áp DC LM2596 3A 23 2.5 Hệ thống sử dụng lượng mặt trời 24 2.5.1 Giới thiệu pin mặt trời 24 2.5.2 Bộ điều khiển sạc DC/DC 24 2.5.3 Bộ biến đổi DC/AC 25 2.5.4 Bộ lưu trữ lượng (Ắc-quy) 26 2.5.5 Tính tốn hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 31 3.1 Thiết kế chiếu sáng công viên Mê Linh (Hà Nội) phần mềm DIAlux 31 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 33 3.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống 34 3.4 Lập trình cho hệ thống 35 ix an root["data3"] = I; root["data4"] = d; if (s.available() > 0) { root.printTo(s); } delay(500); } Phụ lục #include #include "DHT.h" #include #include "ACS712.h" #include #include SoftwareSerial s(D6, D5); #include WiFiUDP u; NTPClient n(u, "pool.ntp.org"); ACS712 sensor(ACS712_20A, A0); #include #define FIREBASE_HOST "smartcity-55c4a.firebaseio.com" 67 an #defineFIREBASE_AUTH"6AKVgD7X1NoVzYOZfGYdo06weAkffUGXz3LNKZV 8" #define WIFI_SSID "Trung Tính" #define WIFI_PASSWORD "09999999" #define Relay1 //D1 #define Relay2 //D2 int vall; int vall1; int val12; int a; int b; int c, d, e, f, g; int t, i, m, h; int hour, minute ; #define DHTPIN 16 int data; #define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); s.begin(9600); pinMode(Relay1, OUTPUT); WiFi.mode(WIFI_STA); 68 an WiFi.begin (WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } dht.begin(); n.begin(); sensor.calibrate(); Serial.println (""); Serial.println ("WiFi Connected!"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); } void firebasereconnect() { Serial.println("Trying to reconnect"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); } void loop() { if (Firebase.failed()) { Serial.print("setting number failed:"); Serial.println(Firebase.error()); delay(3000); 69 an ESP.reset(); return; } StaticJsonBuffer jsonBuffer; JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(s); if (root == JsonObject::invalid()) return; Serial.println("JSON received and parsed"); root.prettyPrintTo(Serial); Serial.println("Data "); Serial.println(""); float data1 = root["data1"]; Serial.println(data1); Serial.println(" Data "); float data2 = root["data2"]; Serial.println(data2); Serial.println(""); Serial.println(" Data "); float data3 = root["data3"]; float i = data3; if (i < 0.1) { i = 0; } 70 an Serial.println(i); Serial.println(""); Serial.println(" Data "); float data4 = root["data4"]; if (data4 < 100) { data4 = 0; } Serial.println(data4); Serial.println(""); Serial.println(" -xxxxx "); Firebase.setFloat ("S5", data1); Firebase.setFloat ("S6", data2); delay(1000); Firebase.setFloat ("S7", i); Firebase.setFloat ("S8", data4); delay(1000); } Phụ lục #include #include "DHT.h" #include #include "ACS712.h" 71 an #include #include SoftwareSerial s(D6, D5); #include WiFiUDP u; NTPClient n(u, "pool.ntp.org"); ACS712 sensor(ACS712_20A, A0); #include #define FIREBASE_HOST "smartcity-55c4a.firebaseio.com" #defineFIREBASE_AUTH"6AKVgD7X1NoVzYOZfGYdo06weAkffUGXz3LNKZV 8" #define WIFI_SSID "Trung Tính" #define WIFI_PASSWORD "09999999" #define Relay1 #define Relay2 int vall; int vall1; int val12; int a; int b; int c, d, e, f, g; int t, i, m, h; int hour, minute ; #define DHTPIN 16 72 an int data; #define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); s.begin(9600); pinMode(Relay1, OUTPUT); pinMode(0, OUTPUT); WiFi.mode(WIFI_STA); WiFi.begin (WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } dht.begin(); n.begin(); sensor.calibrate(); Serial.println (""); Serial.println ("WiFi Connected!"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); digitalWrite(Relay1, LOW); digitalWrite(0, LOW); } 73 an void firebasereconnect() { Serial.println("Trying to reconnect"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); } void loop() { if (Firebase.failed()) { Serial.print("setting number failed:"); Serial.println(Firebase.error()); delay(3000); ESP.reset(); return; } a = Firebase.getString("S9").toInt(); b = Firebase.getString("S10").toInt(); c = Firebase.getString("S11").toInt(); d = Firebase.getString("S12").toInt(); f = Firebase.getString("S20").toInt(); g = Firebase.getString("S21").toInt(); t = Firebase.getString("S13").toInt(); i = Firebase.getString("S14").toInt(); m = Firebase.getString("S15").toInt(); 74 an h = Firebase.getString("S16").toInt(); if (n.getHours() < 24) { hour = n.getHours() + 7; } else { hour = n.getHours() + - 24; } int can = Firebase.getString("S20").toInt(); if (can == 1) { if ((a == hour) && (b == n.getMinutes())) { Firebase.setString("S3", "0"); digitalWrite(Relay1, HIGH); } else if ((c == hour) && (d == n.getMinutes())) { Firebase.setString("S3", "1"); digitalWrite(Relay1, LOW); } } else { 75 an vall = Firebase.getString("S3").toInt(); if (vall == 0) { Serial.println("light ON"); digitalWrite(Relay1, HIGH); } else { Serial.println("light OFF"); digitalWrite(Relay1, LOW); } } int van = Firebase.getString("S220").toInt(); int value = analogRead(0); float doam = map(value, 0, 1023, 100, 0); Serial.print("Độ ẩm đất= "); Serial.print(doam); Serial.println('%'); if (van == 1) { if (doam < 40) { Firebase.setString("S2", "0"); digitalWrite(0, HIGH); 76 an Serial.println("Van ON"); } else if (doam > 60) { Firebase.setString("S2", "1"); digitalWrite(0, LOW); Serial.println("Van OFF"); } } else { int abc = Firebase.getString("S2").toInt(); if (abc == 1) { Serial.println("Van OFF"); digitalWrite(0, LOW); } else if (abc == 0) { Serial.println("Van ON"); digitalWrite(0, HIGH); } } n.update(); 77 an delay(1000); Serial.println(n.getFormattedTime()); Serial.println(n.getDay()); Serial.println(n.getHours()); Serial.println(n.getMinutes()); Serial.println(n.getDate()); Serial.println(n.getMonth()); Serial.println(n.getYear()); Serial.println(a); Serial.println(b); Serial.println(c); Serial.println(vall); delay(1000); Firebase.setFloat ("S221", doam); delay(1000); } Phụ lục 78 an 79 an 80 an an ... Hình 1.1 Hệ thống chiếu sáng thông minh an 1.2 Giới thiệu hệ thống chiếu sáng tưới thông minh Trong đề tài nhóm thiết kế thi công hệ thống chiếu sáng thông minh Hệ thống điều khiển thông qua... trên, nhóm định chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN” nhằm ứng dụng vào việc cải thiện chất lượng hệ thống công cộng, tiết kiệm chi phí sử... chiếu sáng cho lối cơng viên, khơng thiết kế cho việc chiếu sáng trang trí, tạo sở để viết ứng dụng giám sát điều khiển hệ thống 1.4 Phương pháp nghiên cứu Xây dựng mơ hình điều khiển chiếu sáng tưới