Xây dựng hệ thống chăm sóc cây trồng sử dụng mạch arduino và thiết bị di động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Xây dựng hệ thống chăm sóc trồng sử dụng mạch Arduino thiết bị di động LÊ VĂN THANH Thanh.LV202351M@sis.hust.edu.vn Ngành Công nghệ thông tin Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Thị Hương Giang Chữ ký GVHD Trường: Công nghệ thông tin Truyền Thông HÀ NỘI, 10/2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Lê Văn Thanh Đề tài luận văn: Xây dựng hệ thống chăm sóc trồng sử dụng mạch Arduino thiết bị di động Chuyên ngành: Công nghệ thông tin Mã số SV: 20202351M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấ m luận văn xác nhận tác giả sửa ch ữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 29/10/2022 với nội dung sau: STT Yêu cầu chỉnh sửa Giải trình Trang Làm rõ giải pháp việc Đã bổ sung mô tả chi tiết cho giải kiểm soát tưới tiêu cho pháp kiểm soát trồng nhiều nhiều khu vực 37-38 vị trí Mơ tả chi tiết việc cài đặt Đã bổ sung mô tả chi tiết thành phần hệ thống thử nghiệm 51-52 Sửa lại biên tập tham chiếu 1-71 Giáo viên hướng dẫn Đã chỉnh sửa lại biên tập tham chiếu Ngày tháng 11 năm 2022 Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn với đề tài “Xây dựng hệ thống chăm sóc trồng sử dụng mạch Arduino thiết bị di động” cơng trình nghiên cứu độc lập thân hướng dẫn TS Vũ Thị Hương Giang Các số liệu, hình ảnh, trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc Luận văn khơng có chép từ cơng trình, nghiên cứu người khác mà không ghi rõ mục tài liệu tham khảo Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế hay gian trá tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 29 tháng 10 năm 2022 Học Viên Lê Văn Thanh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp điều dễ dàng, nhận nhiều giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè, cá nhân công ty Lời đầu tiên, xin phép gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô TS Vũ Thị Hương Giang, người giúp đỡ tơi nhiều q trình định hướng nghiên cứu phát triển hướng dẫn tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành đề tài luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn với thầy cô Trường Công nghệ thơng tin Truyền thơng tận tình dạy dỗ cho tơi nhiều kiến thức bổ ích, giúp tơi có tảng kiến thức để có khả thực đề tài luận văn đăng ký Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè cơng ty bên cạnh, ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thiện cơng việc Do thiếu hụt kinh nghiệm điều kiện thời gian cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi có sai sót q trình thực đề tài Tơi mong nhận ý kiến đóng góp bảo từ thầy để rút kinh nghiệm cải thiện thân Tôi xin chân thành cảm ơn! Học Viên Lê Văn Thanh TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Hiện ngành khoa học - công nghệ không ngừng phát triển hướng tới thị hóa, đại hóa đất nước nhiên tạo nhiều tác nhân gây hại cho sức khỏe người chất lượng không khí kém, nhiễm tiếng ồn, gia tăng nhiễm khơng khí, tắc nghẽn giao thơng nhiệt độ q cao Theo nghiên cứu thực NASA vào năm 1989, cho thấy rễ đất trồng nhà làm giảm đáng kể độc tố không khí Có nhiều loại trồng nhà như: cảnh, nông nghiệp, dược liệu, ăn quả, Các loại tự nhiên thường trồng khu vực rộng lớn vườn, ruộng, khu nơng trại, nhà kính… cung cấp đầy đủ loại chất dinh dưỡng sử dụng loại sản phẩm hóa học q trình phát triển người có kinh nghiệm theo dõi, chăm sóc nên có tỉ lệ sống mang lại hiệu suất cao Tuy nhiên mang loại vào nhà thường khơng áp dụng phương pháp trồng ngồi tự nhiên, khơng có kinh nghiệm khơng chăm sóc tốt cho khơng thể phát triển bình thường bị chết Mục tiêu đề tài nghiên cứu đưa giải pháp nhằm giải vấn đề: theo dõi mơi trường sống cây, kiểm sốt lượng nước tưới cho kiểm soát trồng nhiều vị trí khác Để theo dõi mơi trường sống cần phải sử dụng cảm biến có chức chun biệt, ví dụ: cảm biến độ ẩm để đo độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ môi trường, cảm biến độ pH để đo độ chua đất, cảm biến lắp đặt khu vực trồng có nhiệm vụ thu thập thơng số môi trường sống Các thông số sau thu thập, xử lý lưu trữ hiển thị ứng dụng di động dạng số liệu để người dùng dễ dàng theo dõi Các loại trồng khác thường có thời gian tưới ngày lượng nước cần cung cấp khác Để kiểm soát lượng nước tưới cho cần kiểm soát khả hoạt động máy bơm dụng cụ sử dụng để tưới nước Vì loại máy bơm hay công cụ cấp nước khác có khả hoạt động khơng giống nhau, nên để kiểm soát lượng nước cấp thiết bị cần phải thiết lập thời gian hoạt động chúng, với việc kiểm soát thời gian hoạt động kiểm sốt lượng nước cung cấp cho Đối với thời gian tưới ngày, cần phải có lịch trình tưới chi tiết thay đổi để áp dụng lên nhiều loại trồng Trong hệ thống chăm sóc trồng thơng minh, có nhiều xử lý trung tâm sử dụng, xử lý trung tâm lập trình để thu thập liệu đảm nhiệm việc theo dõi kiểm soát khu vực trồng định Để kiểm soát nhiều khu vực trồng khác lúc, cần phải kiểm soát xử lý trung tâm ứng dụng Để làm điều đó, phải định danh xử lý liệu thu từ chúng mã riêng biệt Sau quản lý mã định danh ứng dụng di động Học Viên Lê Văn Thanh MỤC LỤC GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các giải pháp hạn chế 1.3 Mục tiêu định hướng giải pháp 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Đóng góp luận văn 1.6 Kết cấu luận văn CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ 2.1 Ảnh hưởng môi trường đến sinh trưởng trồng .7 2.1.1 Ảnh hưởng độ ẩm 2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ 2.2 Giới thiệu Arduino 11 2.2.1 Arduino Wemos D1 R2 13 2.2.2 Cảm biến độ ẩm đất HT195 14 2.2.3 Cảm biến nhiệt độ DHT11 15 2.3 Thư viện công cụ xây dựng hệ thống 17 2.4 So sánh kết nghiên cứu 18 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 31 3.1 Tổng quan giải pháp 31 3.1.1 Giải pháp theo dõi môi trường sống 31 3.1.2 Giải pháp kiểm soát lượng nước tưới cho trồng 34 3.1.3 Giải pháp kiểm soát trồng nhiều vị trí khác 36 3.2 Mô tả hệ thống 38 3.2.1 Kiến trúc logic 43 3.2.2 Kiến trúc vật lý 45 3.2.3 Chức hệ thống 48 CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM 50 4.1 Cài đặt 50 4.1.1 Lắp đặt hệ thống 50 4.1.2 Cài đặt sở liệu 53 4.1.3 Kết xây dựng hệ thống 62 4.2 Thử nghiệm 62 4.2.1 Kịch thử nghiệm 62 4.2.2 Kết thử nghiệm 64 KẾT LUẬN 72 5.1 Kết luận 72 5.2 Hướng phát triển tương lai 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 78 A ĐẶC TẢ USE CASE 78 A.1 Đặc tả use “Đăng nhập” 78 A.2 Đặc tả use “Tạo tài khoản” 79 A.3 Đặc tả use “Truy vấn danh sách tài khoản” 80 A.4 Đặc tả use “Truy vấn thông tin chi tiết tài khoản” 81 A.5 Đặc tả use “Mở khóa tài khoản” 82 A.6 Đặc tả use “Tạo thông tin trồng” 83 A.7 Đặc tả use “Cập nhật thông tin trồng” 84 A.8 Đặc tả use “Khóa tài khoản” 86 A.9 Đặc tả use “Đổi mật khẩu” 87 A.10 Đặc tả use “Truy vấn danh sách thông tin trồng” 89 A.11 Đặc tả use “Truy vấn thông tin chi tiết trồng” 90 A.12 Đặc tả use “Đăng ký tài khoản” 91 A.13 Đặc tả use “Thêm thiết bị” 92 A.14 Đặc tả use “Truy vấn thông tin thiết bị” 93 A.15 Đặc tả use “Truy vấn thông tin chi tiết thiết bị” 93 A.16 Đặc tả use “Cập nhật thông tin thiết bị” 94 A.17 Đặc tả use “Thiết lập tham số” 95 A.18 Đặc tả use “Truy vấn lịch trình” 96 A.19 Đặc tả use “Cập nhật lịch trình” 97 A.20 Đặc tả use “Xử lý thủ công” 98 A.21 Đặc tả use “Truy vấn thông báo” 99