(Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống hồ nuôi thủy sản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỒ NUÔI THUỶ SẢN GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : VÕ QUANG LONG MSSV: 14141176 SVTH : NGUYỄN PHÚ VĂN MSSV: 14141583 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2019 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỒ NUÔI THUỶ SẢN SVTH :VÕ QUANG LONG MSSV: 14141176 SVTH : NGUYỄN PHÚ VĂN MSSV: 14141583 Ngành : Công nghệ kĩ thuật điện tử - truyền thơng GVHD: ThS NGUYỄN NGƠ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2019 i an TRYING I H SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌCKHOA SƯ PHẠM THUẬTTHÀNH ĐÀO KỸ TẠO CHẤT LƯỢNGPHỐ CAOHỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỒ NUÔI TÔM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH :VÕ QUANG LONGHỒ NUÔI THUỶ SẢN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MSSV: 14141176 SVTH : NGUYỄN PHÚ VĂN MSSV: 14141583 SVTH :VÕ QUANG LONG Ngành :Công nghệ kĩ thuật điện tử - truyền thông MSSV: 14141176 GVHD:ThS NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : NGUYỄN PHÚ VĂN MSSV: 14141583 Ngành : Công nghệ kĩ thuật điện tử - truyền thơng GVHD: ThS NGUYỄN NGƠ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2019 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2019 ii an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Võ Quang Long MSSV: 14141176 Nguyễn Phú Văn MSSV: 14141583 Ngành: Điện tử viễn thông Lớp: 14141CLVT Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm ĐT: 0166 839 6136 Ngày nhận đề tài:23/09/2018 Ngày nộp đề tài: 15/01/2019 Tên đề tài : Thiết kế hệ thống hồ nuôi thuỷ sản Các số liệu, tài liệu ban đầu: Đồ án môn học 1, đồ án môn học 2, đồ án tốt nghiệp khóa trước Nội dung thực đề tài: Thiết kế xây dựng hệ thống hồ nuôi thuỷ sản Giám sát thông số hệ thống điều khiển hoạt động hệ thống qua Web Server Sản phẩm: Mơ hình hệ thống hồ ni thuỷ sản giám sát điều khiển qua mạng Internet GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Võ Quang Long MSSV: 14141176 Nguyễn Phú Văn MSSV: 14141583 Ngành: Điện tử viễn thông Tên đề tài: Thiết kế hệ thống hồ nuôi thuỷ sản Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: ….……………………………………………………………………………… …………………………………………………………….…………………… ………………………………………………………………………………… Ưu điểm: ….……………………………………………………………………………… …………………………………………………………….…………………… ………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: …………………………………………………………….…………………… ………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? …………………………………………………………….…………………… Đánh giá loại: …………………………………………………………….…………………… Điểm:……………………(Bằng chữ:……………………………………………) …………………………………………………………….…………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2019 Giáo viên hướng dẫn ii an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Võ Quang Long MSSV: 14141176 Nguyễn Phú Văn MSSV: 14141583 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Tên đề tài: Thiết kế hệ thống hồ nuôi thuỷ sản Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: ….……………………………………………………………………………… …………………………………………………………….…………………… ………………………………………………………………………………… Ưu điểm: ….……………………………………………………………………………… …………………………………………………………….…………………… ………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: …………………………………………………………….…………………… ………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? …………………………………………………………….…………………… Đánh giá loại: …………………………………………………………….…………………… Điểm:……………………(Bằng chữ:…………………………………………….) …………………………………………………………….…………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2019 Giáo viên phản biện iii an LỜI CẢM ƠN Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Ngô Lâm – Giảng viên Bộ môn Điện tử Viễn Thông trực tiếp hướng dẫn tận tình bảo, tạo điều kiện cho tụi em hoàn thành đồ án Bên cạnh đó, nhóm thực xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao truyền đạt kiến thức quý báu, tạo dựng móng cho nhóm thực có sở tảng kiến thức cần thiết để nhóm em hồn thành tốt đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp định hướng nghề nghiệp tương lai sau Nhóm thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý phụ huynh, bạn hỗ trợ tinh thần vật chất Xin chân thành cảm ơn! NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI iv an LỜI NÓI ĐẦU Sở hữu đường bờ biển dài 3,260 km khu đặc quyền kinh tế với diện tích triệu km vuông, Việt Nam đất nước đầy tiềm để phát triển ngành nuôi trồng đánh bắt thủy hải sản Đây quốc gia sở hữu nhiều chủng loại thủy sản đa dạng phân bố dựa khác biệt đặc điểm địa lý khí hậu Song song với đó, cơng nghệ phát triển khơng ngừng địi hỏi nhu cầu ứng dụng vào lĩnh vực đặc biệt nông nghiệp truyền thống nhằm giảm lao động, tăng suất… đem lại hiệu cao cho nông nghiệp thời kì Trên giới, cơng nghệ 4.0 thúc đẩy áp dụng mạnh mẽ lĩnh vực nông nghiệp- thủy sản nước Isreal, châu Mỹ, châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan, Tại Việt Nam, công nghệ 4.0 nghiên cứu, ứng dụng năm gần tạo giá trị rõ rệt cho ngành trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản Nghề nuôi tôm nước ta mang lại lợi ích khơng nhỏ cho kinh tế nước nhà Nhưng thực tế năm qua vùng nuôi tơm gặp phải khó khăn lớn nạn tơm bị chết hàng loạt, nhiều nơi không thu vốn mà cịn thua lỗ, suất tơm đáp ứng cho thị trường nước nước giảm xuống Có nhiều ngun nhân dẫn đến tình trạng đó, phát triển nhiều ngành công nghiệp, thâm canh nơng nghiệp có tác động xấu đến nguồn nước nuôi tôm; điều quan trọng thiếu qua tâm người nuôi đến việc xử lý nước thải sau vụ nuôi làm ảnh hưởng đến vụ ni sau Ơ nhiễm nước gây hậu nặng nề nên cần có thiết bị theo dõi thông số môi trường nước để đưa định việc ni trồng tưới tiêu Chính thế, nhóm lựa chọn đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỒ NUÔI THUỶ SẢN nhằm giám sát vàcập nhật liên tục thông số độ pH, độ đục nước, nhiệt độ, mực nước dao động để người dùng theo dõi liên tục mơi trường nước, áp dụng vào ni trồng thủy sản Bên cạnh hệ thống tự động hóa vấn đề bơm, xả nước theo yêu cầu kĩ thuật việc ni trồng Bên cạnh việc kiểm sốt thơng số môi trường thông số ảnh hưởng trực tiếp đến hồ nuôi tôm, việc giám sát hoạt động hệ thống cần thiết nhằm đưa cảnh báo kịp thời thơng qua đèn báo tín hiệu, điều khiển hệ thống hoạt động cách hiệu nhờ vào hệ thống mạng Internet Thông số lưu trữ lại để người dùng tham khảo có biện pháp theo dõi lâu dài nhằm đưa phương án xử lý thích hợp điều chỉnh cho hợp lý v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN III LỜI CẢM ƠN IV LỜI NÓI ĐẦU V MỤC LỤC VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XI DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH XII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 2.1.1 Chuẩn giao tiếp UART 2.1.2 Chuẩn 1-Wire 2.1.3 Chuẩn I2C 2.2 KIT ARDUINO MEGA 2560 2.2.1 Sơ lược Arduino 2.2.2 Cấu trúc Arduino Mega 2560 R3 2.2.3 Phương thức lập trình cho Arduino Mega 2560 R3 10 vi an 2.3 NODE MCU 11 2.3.1 Giới thiệu ESP8266 11 2.3.2 Thông số kỹ thuật 12 2.3.3 Chức module ESP8266 12 2.3.4 NodeMCU v1.0 13 2.4 MẠCH THỜI GIAN THỰC RTC DS 1307 14 2.5 LCD HIỂN THỊ 15 2.5.1 Giới thiệu LCD 15 2.5.2 Sơ đồ chân 16 2.5.3 Các lệnh điều khiển 17 2.5.4 Module I2C giao tiếp với LCD 19 2.6 MUDULE ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L298N 20 2.6.1 Giới thiệu 20 2.6.2 Thông số kỹ thuật 21 2.7 MODULE RELAY 21 2.7.1 Giới thiệu 21 2.7.2 Thông số kỹ thuật 21 2.8 ĐO ĐỘ PH 22 2.8.1 Giới thiệu độ pH 22 2.8.2 Phương pháp đo độ pH điện cực 23 2.8.3 Nguyên lý đo pH : 24 2.8.4 Cảm biến pH DFRobot 24 2.9 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 26 2.9.1 Đặc tính kỹ thuật 26 2.9.2 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt DS18B20 27 2.9.3 Hoạt động cảm biến nhiệt DS18B20 27 2.9.4 Thanh ghi định cấu hình cảm biến DS18B20 29 vii an - Ban đầu ta kếtt nối n đến CSDL để lấy thông số “NhietDo NhietDo”, “MucNuoc”, “DoPH”, “DoDuc”, ”, để đ làm liệu cho việc vẽ biểu đồ - Sau lấyy thơng số s vẽ biểu đồ dựaa thông ssố truy vấn với hỗ trợ củaa google chart [12] [ - Tiếpp theo truy vấn v tất thông số để hiển thị thông tin chi ti tiết cho khu vực tương ứng d) Cơ sở liệu Hệ thống ng CSDL lưu trữ tr tồn thơng tin khu vựcc bao gồm: nhiệt độ, mực nước, độ pH, độ đục đ cảm biến đượcc upload lên server Các thông tin cảm biến cập nhập liên tục để có th thể theo dõi thông số cách cụ thể nhấất Cấuu trúc database đư biểu diễn sơ đồ đây: Hình 3-24: Cấu trúc CSDL 65 an CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG Sau thiết kế, xây dựng, ta kết sau: HÌNH ẢNH NHẬN XÉT - Hệ thống hồn chỉnh phần cứng với cảm biến nhiệt,độ pH, độ đục, mực nước, động gồm quạt, máy bơm, van xả - Bảng điều khiển arduino - Nguồn dc 5v 12v - Ưu: gọn nhẹ, dễ sửa chữa, hiển thị trực quan Hình 4-1: Sản phẩm hồn chỉnh - Nhược: số bo mạch chưa có bảo vệ chống nước, quạt quay ồn Kiểm tra cảm biến pH, cảm biến siêu âm, cảm biến nhiệt độ dụng cụ mẫu nước cảm biến hoạt động tương đối xác, cài đặt thơng số giới hạn cho cảm biến đạt yêu cầu tiêu chuẩn ni tơm Hình 4-2: Thơng số cảm biến hiển thị LCD 66 an 4.2 KẾT QUẢ PHẦN N MỀM M Giao diện Web Sau hoàn thành, giao diện di trang Web hình bên dướ ới: Giao diện trang ggồm có mục liên kkết với trang phụ gồm: m: m mục biểu đồ mụcc bi biểu đồ Khi nhấấn vào mục, trang ssẽ dẫn đến trang phụụ với nội dung mà mụcc th thể Hình 4-3: 3: Giao diện di trang Giao diện trang biểuu đđồ gồm phần: Phần biểu đồ: hiểnn th thị biểu đồ giá trị mà ccảm biến đo đượ ợc thời điểm khác Hình 4-4: Biểu đồ khu vực 67 an Phần thông số chi tiếtt khu vvực: hiển thị thông ssốcủa cảm m bi biến ứng với thờii điểm khác Hình 4-5: 5: Thơng số s chi tiết khu vực Trên giao diện có 2m mục liên kết với trang chủủ trang biểu đồ nút nh nhấn hình mũi tên phía góc phảải để thuận tiện quay đđầu trang Giao di diện trang biểu đồ tương ttự trang biểu đồ Hình 4-6: Biểu đồ khu vực 68 an Hình 4-7: 7: Thơng số s chi tiết khu vực 69 an CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Sau hoàn thành đề tài, nhóm thực cơng việc sau:  Tìm hiểu, nghiên cứu lắp đặt thành công truyền nhận liệu cảm biến từ Arduino qua Node, từ Node lên webserver ngược lại  Hệ thống hoạt động đo thông số môi trường  Khối động hoạt động tương đối giới hạn thiết lập Tuy nhiên, trình thực đề tài hệ thống số hạn chế như:  Cảm biến hoạt động tương đối, có sai số giới hạn cho phép  Q trình truyền nhận liệu có độ trễ định  Chưa phát triển ứng dụng điện thoại di động để cung cấp thông tin cho người dùng, cảnh báo điều khiển hệ thống 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sử dụng linh kiện có độ xác cao hơn, đáp ứng yêu cầu hoạt động thời gian dài Sử dụng phương pháp xác việc đo mực nước Mở rộng thêm ứng dụng thêm vào sử dụng điện thoại thông minh điều khiển hệ thống, sử dụng ứng dụng điện thoại để cài đặt chế độ hoạt động tự động điều khiển tay Cập nhật liệu thời tiết từ điện toán đám mây, tự động điều khiển điều kiện thời tiết xấu Nghiên cứu sâu lập trình web, tạo webserver hồn thiện tính năng, tích hợp thêm nhiều chức khác, tăng tính bảo mật cho hệ thống Xây dựng hệ thống cảnh báo cho motor điều khiển, kiểm tra motor hoạt động dịng áp hay khơng, cảnh báo dòng áp, tụt áp để bảo vệ thiết bị hệ thống 70 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tổng quan ngành thuỷ sản Việt Nam, https://www.aquafisheriesexpo.com/vietnam/vi-vn/tin-tuc/tong-quan-thuy-san-vietnam#Top_Logo, http://vasep.com.vn/1192/OneContent/tong-quan-nganh.htm [2] https://iotmaker.vn/NodeMCU.html [3] Hướng dẫn sử dụng ESP8266 ứng dụng Internet Of Things, http://htelectronics.vn/huong-dan-su-dung-esp8266-trong-cac-ung-dung-internet-ofthings/ [4] http://mualinhkien.vn/san-pham/1000/module-dieu-khien-dong-co-l298do.html?fb_comment_id=829851970431231_839734716109623 [5] http://hshop.vn/products/module-1-relay-voi-opto-coch-ly-koch-h-l-5vdc [6] https://vi.wikipedia.org/wiki/XAMPP [7] https://vi.wikipedia.org/wiki/HTML [8] http://php.net/manual/php4.php [9] https://en.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol [10] http://webcoban.vn/css/default.html [11] https://www.w3schools.com/sql/default.asp [12] https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/ [13] https://hshop.vn/products/arduino-mega-2560r3 [14] https://vietnhap.com/dien-tu-so/chuan-uart-la-gi-phuong-thuc-hoat-dongcua-no.htm [15] Nguyễn Đình Phú (2015), “Vi điều khiển PIC 16F887” [16] Nhóm sinh viên: Trần Xuân Bách – Nguyễn Quyết Thắng, Đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế hệ thống hồ ni tơm” [17] Nhóm sinh viên: Phan Hữu Phước – Bùi Đức Sang, Đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế thi cơng mơ hình vườn thông minh” [18] https://hshop.vn/products/cam-bien-nhiet-do-ds18b20-day 71 an PHỤ LỤC: BẢNG THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG TÔM SÚ Mức độ lưu ý Quan trọng Quan trọng Các tiêu môi trường Độ mặn pH Giới hạn cho phép 5-30 7,5-7,8 Lý cần quan tâm Giải pháp khắc phục Sự thay đổi lớn độ mặn (>5‰) trại giống ao nuôi gây sốc tôm chênh lệch áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ sống & sức khỏe tôm Biện pháp tốt “thuần độ mặn” trại giống cho ao ni 07 ngày trước thả Khi pH bọc giống & ao nuôi chênh lệch cao (> 0,5 đơn vị) dẫn đến tình trạng tơm lờ đờ, linh hoạt, khơng xuống đáy, chết không điều chỉnh kịp thời pH môi trường cao thấp ảnh hưởng không tốt đến lột xác, gây tổn thương mang phụ, gia tăng tính độc NH3, H2S… Sau vận chuyển đến ao nuôi pH bọc giống dao động từ 7,2-7,9 Đối với ao có độ mặn thấp (8.0 vào buổi sáng Sử dụng giải pháp sau trước thả giống ngày:  Giải pháp 1:Eco Pro (Probest/TFRhodo) (3 lít)+ mật rỉ đường (3 lít)/1,000m3, sục khí tiếng, sử dụng vào lúc 9h sáng, 2-3 ngày liên tục  Giải pháp 2:pH-Care (250g) + mật rỉ đường: (3 lít)-1,000 m3, sục khí tiếng, sử dụng lúc 22h, lặp 72 an lại 2-3 lần tùy theo pH 2.pH thấp