Hệ thống giám sát và điều khiển nồng độ oxy ứng dụng trong lĩnh vực nuôi trồng thủy hải sản bằng iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ OXY ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC NUÔI TRỒNG THỦY HẢI SẢN BẰNG IOT GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: VŨ ANH DUY SKL009001 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ OXY ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC NUÔI TRỒNG THỦY HẢI SẢN BẰNG IoT SVTH : VŨ ANH DUY MSSV: 17151053 Khóa : 2017 – 2021 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD : TS NGUYỄN VĂN THÁI Tp Hồ Chí Minh, 06 tháng 08, năm 2022 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ OXY ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC NUÔI TRỒNG THỦY HẢI SẢN BẰNG IoT SVTH : VŨ ANH DUY MSSV: 17151053 Khóa : 2017 – 2022 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD : TS NGUYỄN VĂN THÁI Tp Hồ Chí Minh, 06 tháng 08, năm 2022 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** Tp.Hồ Chí Minh,ngày 18 thàng 02 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Vũ Anh Duy MSSV: 17151053 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Lớp: 17151CL1A Hệ đào tạo: Đại học quy Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thái Ngày nhận đề tài: 21/02/2022 ĐT: 090 2807576 Ngày nộp đề tài: 06/08/2022 Tên đề tài: Hệ thống giám sát điều khiển nồng độ oxy ứng dụng lĩnh vực nuôi trồng thủy hải sản IoT Nội dung thực đề tài:  Thiết kế, thi công board mạch phần cứng  POST/GET liệu thông số cài đặt lên server  Hiển thị nồng độ oxy lên giao diện hình ứng dụng điện thoại  Thiết kế phần mềm cho vi điều khiển ESP-WROOM-32 giao tiếp với cảm biến nồng độ oxy DO Sản phẩm: Hệ thống demo báo cáo GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG NGÀNH (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên) i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Vũ Anh Duy MSSV: 17151053 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Lớp: 17151CL1A Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thái Tên đề tài: Hệ thống giám sát điều khiển nồng độ oxy ứng dụng lĩnh vực nuôi trồng thủy hải sản IoT Nội dung đề tài khối lượng công việc thực hiện: Hoàn thành nội dung đặt đề tài Cụ thể là:  Thiết kế phần cứng thiết bị thu thập liệu nồng độ oxy  POST/GET liệu thông số cài đặt lên server  Hiển thị liệu nồng độ oxy ứng dụng điện thoại  Điều khiển hệ thống qua chế độ tự động tay qua ứng dụng điện thoại Hạn chế: mơ hình cần cải thiện thời gian sử dụng xử lý liệu điện tâm đồ để thu mẫu gần giống với điện tâm đồ ghi từ thiết bị y tế chuẩn Hệ thống cần cải thiện thêm chế độ điều khiển khác Sim Lora Đề nghị bảo vệ hay không: Được bảo vệ Đánh giá loại: Giỏi Điểm: ………… Bằng chữ:………………… GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Vũ Anh Duy MSSV: 17151053 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa Tên đề tài: Hệ thống giám sát điều khiển nồng độ oxy ứng dụng lĩnh vực nuôi trồng thủy hải sản IoT Giảng viên Phản biện: Ý KIẾN NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: 3.Các nội dung cần bổ sung hiệu chỉnh iii Ý kiến kết luận Đề nghị: Được bảo vệ: □ Bổ sung để bảo vệ: □ Không bảo vệ: □ Câu hỏi phản biện (Giảng viên không cho SV biết trước) Điểm đánh giá đề tài: Bằng chữ: TP.HCM, ngày … tháng … năm 2022 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Vũ Anh Duy MSSV: 17151053 Tên đề tài: Hệ thống giám sát điều khiển nồng độ oxy ứng dụng lĩnh vực nuôi trồng thủy hải sản IoT XÁC STT NGÀY NỘI DUNG SV THỰC HIỆN NHẬN GV Thực chọn đề tài Gặp GVHD 18/02/2022 để phổ biến quy định xác nhận đề tài Lên ý tưởng thiết kế, lựa chọn linh kiện 26/02/2022 Tìm hiểu datasheet linh kiện sử dụng hệ thống Tìm hiểu tổng quan hệ thống Tìm hiểu nguyên lý hoạt động 1/03/2022 lập trình với ESP32 NodeMCU, tìm hiểu cách giao tiếp vi điều khiển cảm biến v Lên ý tưởng thiết kế mạch PCB 20/03/2022 version 1, vẽ sơ đồ nguyên lý, layout PCB, đặt board PCB Nhận cảm biên nồng độ oxy DO, 1/04/2022 tìm hiểu ngun lí làm việc cảm biến Lập trình ESP32 NodeMCU đọc 18/04/2022 tín hiệu cảm biến DO đặt mua linh kiện Nhận board PCB, thực hàn 21/04/2022 board, test mạch, kiểm tra lỗi, sửa lỗi mạch 1/5/2022 10 17/5/2022 Tìm hiểu HTTP, POST/GET dạng chuỗi Json Hiệu chỉnh lại sơ đồ phần cứng Đặt mạch PCB version 2, sửa lỗi phần mềm, thêm tính cho 11 28/05/2022 mạch, hoàn thiện thư viện POST liệu lên server GET liệu từ ứng dụng điện thoại Hàn linh kiện lên mạch PCB 12 6/6/2022 version 2, kiểm tra lỗi, sửa lỗi phát sinh vi 13 1/6/2022 Kiểm tra khác phục tín hiệu từ cảm biến để ổn định Hiển thị số liệu nồng đọ oxi 14 26/6/2022 cài đặt ngưỡng setpoint ứng dụng Sửa lỗi phần cứng, phần mềm, hiển 15 7/7/2022 thị số liệu nút nhấn ứng dụng 16 10/7/2022 17 1/7/2022 Tìm hiểu thêm hướng phát triển phù hợp cho hệ thống Viết báo cáo đồ án GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) vii CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.16: Sơ đồ khối đọc lưu liệu từ EEPROM lên App từ App xuống EEPROM App giám sát điểu khiển App mà người thực đề tài xử dụng giám sát điều khiển “IoTVision” phát triển TS Nguyễn Văn Thái Phần mềm sử dụng để giám sát điểu khiển nhiều dự án lớn nhỏ nên có độ tin cậy cao nên người thực đề tài chọn ứng dụng để giám sát điều khiển hệ thống 29 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.17: Giao diện đăng nhập ứng dụng Để giám sát điều khiển hệ thống người dùng phải tạo tài khoản đăng nhập để truy cập vào giao diện giám sát ứng dụng qua ta theo dõi thông số ao nuôi trồng điều khiển ngõ 30 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.18: Giao diện giám sát hệ thống chế độ điều khiển tự động Giao diện gồm hiển thị thơng số giá trị điện áp nồng độ oxy, nút nhấn dùng để điều chỉnh chế độ làm việc chế độ điều khiển tay người dùng tác động lên nút nhấn cịn lại để kích relay Kèm theo giao diện cịn cho người dùng biết tên ao nuôi mà hệ thống cài đặt giám sát 31 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Khi người dùng muốn chuyển đổi chế độ điều khiển cần nhấn nút “Tự động” hệ thống chuyển qua chế độ điều khiển “Bằng tay” Hình 3.19: Giao diện giám sát hệ thống chế độ điều khiển tay Và người dùng muốn sửa đổi tên hiển thị ấn vào nút hình bút để thay đổi tên ghi cho thông tin hiển thị 32 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.20: Giao diện thích thơng số hiển thị Để xem thơng số hay cài đặt ngưỡng setpoint người dùng ấn vào nút “cài đặt” để truy cập trang cài đặt thông số cho hệ thống 33 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.21: Giao diện điểu chỉnh thông số ngưỡng Ở giao diện người dùng muốn thay đổi ngưởng để kích relay chế độ auto nhập số mà người dùng muốn vào mục MIN MAX mục “Điện áp” Cịn hẹn người dùng ấn hẹn cài đặt mốc thời gian mà người dùng mong muốn Cịn người dùng muốn coi thơng số set trước hệ thống người dùng ấn nút “xem” để kiểm tra thơng số cài trước 34 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.22: Giao diện sau cập nhập thông số thành công 35 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.23: Giao diện sau ấn xem thông số cài hệ thống 36 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình 3.24: Giao diện hệ thống hệ điều hành khơng có cảm biến Hình 3.25: Giao diện cài đặt hệ thống hệ điều hành 37 CHƯƠNG TỔNG KẾT Chương TỔNG KẾT 4.1 Kết đạt Trong thời gian nghiên cứu, em đạt kết sau:  Thiết kế phần cứng thiết bị  Viết thư viện giao tiếp ESP-WROOM-32 cảm biến nồng độ oxi DO  Lấy liệu từ cảm biến  Lấy giữ liệu từ hệ thống lên App  Điều khiển cài thông số cho hệ thống App Hình 4.1: Hình ảnh chảy thực tế hệ thống đạt độ xác ổn định 38 CHƯƠNG TỔNG KẾT Hình 4.2: Hệ thống mở máy bơm oxy nồng độ oxy ngưỡng set point Hình 4.2: Hệ thống tắt máy bơm oxy nồng độ oxy đạt ngưỡng setpoint 39 CHƯƠNG TỔNG KẾT 4.2 Nhược điểm  Hệ thống hoạt động mơi trường phủ sóng WiFi  Ứng dụng giám sát điều khiển nồng độ Oxy  Code chưa tối ưu 4.3 Hướng cải tiến  Phát triển thêm giám sát điều khiển nồng độ pH độ mặn ao nuôi trồng  Phát triển thêm tính cập nhật từ xa (OTA)  Tối ưu thiết kế mạch code 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th.s Trương Văn Hiền – Slide giảng Đo lường Cảm biến, https://drive.google.com/file/d/1auqBbutHwu2VovQiPUmWYeMFWMBDSj33 /view?usp=sharing [2] Th.s Nguyễn Đình Phú, Th.s Trương Ngọc Anh – Giáo trình Vi xử lý – Nxb Đại học Quốc gia TP.HCM, https://drive.google.com/file/d/1UxVDvexl_MvDGc5GK036DRtm7wplRI6q/vi ew?usp=sharing [3] Vũ Ngân (2022) Ngành ni trồng thủy hải sản – Vai trị thủy hải sản mang lại, từ https://xenangnhapkhau.com/thuy-hai-san/ [4] SAS Internet of Thing (IoT) What is it and why it matters? từ https://www.sas.com/ [5] Tổng cục thuế (2020), Niên giám thống kê (2020), từ https://www.gso.gov.vn/wp-content/uploads/2021/07/Sach-NGTK-2020Banquyen.pdf [6] Global Agriculture IoT Market 2020-2030 by Offering (Hardware, Software, Services), System, Application (Precision Agriculture, Indoor Farming, Livestock, Aquaculture), and Region, từ https://www.researchandmarkets.com/ [7] Hypertext Transfer Protocol, truy cập vào ngày 23/05/2022, từ https://en.wikipedia.org/wiki/ [8] Tín hiệu analog, truy cập vào ngày 23/05/2022, từ https://vi.wikipedia.org/wiki/ 41 [9] Chuẩn giao tiếp UART | Giao tiếp điện tử bản, truy cập vào ngày 23/05/2022, từ https://kysungheo.com/ [10] Giao tiếp I2C, truy cập vào ngày 23/05/2022, từ https://deviot.vn/blog/giao-tiep-i2c.05019305 [11] LM2596, truy cập vào ngày 23/05/2022, từ https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf?ts=1657102136592 [12] Sử dụng quạt nước nuôi tôm thủy hải sản, truy cập vào ngày 23/05/2022, từ http://tongkhotoidien.com/su-dung-quat-nuoc-trong-nuoi-tomthuy-hai-san/ 42 S K L 0