MẪU ĐỒ ÁN KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2 ĐỀ TÀI Xây Dựng Hệ Thống Trồng Rau Thủy Canh Thô[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THƠNG VIỆT-HÀN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: Xây Dựng Hệ Thống Trồng Rau Thủy Canh Thông Minh LỜI CẢM ƠN Để thực hoàn thành tốt đồ án này, em nhận giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy thuộc Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông Việt – Hàn, Đại Học Đà Nẵng Em xin cảm ơn thầy cô thuộc môn chuyên ngành cung cấp cho chúng em thông tin, kiến thức vô quý báu cần thiết suốt thời gian q để em thực hồn thành đồ án Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy TS Lê Thị Thu Nga người trực tiếp hướng dẫn em thời gian thực đề tài Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn ngành công nghệ thông tin ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm tài liệu có giúp chúng tơi q trình nghiên cứu thực đề tài Do giới hạn mặt thời gian kiến thức kinh nghiệm thực tiễn nên đề tài không tránh khỏi sai xót Em mong nhận thơng cảm q thầy mong đón nhận góp ý thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu chung phương pháp thủy canh: 1.1.1 Khái niệm bản: 1.1.2 Sơ lược lịch sử nghiên cứu: .4 1.2 Môi trường nuôi trồng thủy canh: 1.2.1 Chất dinh dưỡng: .5 1.2.2 Pha chế dung dịch trồng: 1.2.3 Độ pH: 1.2.4 Nhiệt độ: 1.2.5 Độ dẫn điện (EC) độ phân hủy muối khoáng (TDS): 1.3 Ảnh hưởng yếu tố môi trường: 1.4 Giới thiệu trí tuệ nhân tạo mơ hình hệ thống thủy canh: 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Phương pháp hồi quy logistic: 12 2.1.1 Giới thiệu mơ hình tuyến tính: 12 2.1.2 Giới thiệu thuật toán hồi quy logistic: 12 2.1.3 Mơ hình hồi quy logistic: 14 Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG 19 3.1 Kiến trúc hệ thống: 19 3.2 Xây dựng mơ hình tiên đốn thơng minh: 19 3.2 Xây dựng ứng dụng di động: 24 3.3 Xây dựng hệ thống Iot – Server máy học dự báo mưa: 27 3.4 Xây dựng website quản trị: .29 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 33 Kết luận: 33 Hướng phát triển: .33 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Logistic Regression 13 Hình 2: Các activation function khác 14 Hình 3: Tại Linear Regression khơng phù hợp? 15 Hình 4: Đồ thị Sigmoid function 16 Hình 5: Hai class với liệu hai chiều 17 Hình 6: Hàm sigmoid với liệu có chiều 17 Hình 7: Logistic Regression với liệu hai chiều 18 Hình 8: Sơ đồ mơ hình 21 Hình 9: Kết dự đốn máy học (Kết dòng từ trái qua phải gồm, tỷ lệ phân loại sai mơ hình dự đốn, độ xác mơ hình dự đốn kết dựa đốn có – khơng mưa) 23 Hình 10: Biểu đồ the confusion matrix từ mơ hình hồi quy logictic (Ô bên trái số True Positives mơ hình, bên phải số False Positives, ô bên trái số False Negatives, ô bên phải số True Negatives) 23 Hình 11: Giao diện trang chủ ứng dụng 26 Hình 12: Giao diện tình trạng 26 Hình 13: Giao diện cài đặt hệ thống 26 Hình 14: Giao diện thơng tin loại 26 Hình 15: Giá thể thuỷ canh 27 Hình 16: Rọ trồng thuỷ canh 27 Hình 17: Mơ hình hệ thống Iot (1) 28 Hình 18: Mơ hình hệ thống Iot (2) 29 Hình 19: Giao diện website xem thơng tin bơm dung dịch dinh dưỡng 30 Hình 20: Giao diện website chỉnh sửa thơng tin trồng 31 Hình 21: Giao diện website thêm trồng vào hệ thống 31 Hình 22: Giao diện website xem thơng tin trồng 32 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: So sánh trồng theo phương pháp thủy canh phương pháp thổ canh Bảng 2: Một số giới hạn EC TDS số loại trồng .8 Bảng 3: Mơ tả thuộc tính liệu đầu vào 22 MỞ ĐẦU Giới thiệu tổng quan đề tài Rau không cung cấp dinh dưỡng bữa ăn hàng ngày mà vị thuốc hữu hiệu lại an toàn sử dụng, đặc biệt không gây di bệnh Các chất bổ dưỡng rau, xây dựng nên mạng lưới “vi mạch” thể, góp phần mang lại nguồn lượng hoàn chỉnh cho người đồng thời cịn ăn ngon miệng Gần khoa học dinh dưỡng kết luận rau cung cấp cho người nhiều chất xơ, có tác dụng giải độc tố phát sinh trình tiêu hoá thức ăn Do vậy, chế độ dinh dưỡng người rau thiếu quan trọng Tại nước phát triển, mức sống cao phần ăn, tỉ trọng rau ngày tăng Tuy nhiên việc sản xuất rau loại lương thực khác ngày gặp nhiều khó khăn q trình thị hóa, mơi trường thiên nhiên cằn cỗi, ô nhiễm môi trường… Nhưng nhu cầu rau xanh hay loại lương thực khác ngày tăng, phương pháp đề xuất để giải vấn đề rau xanh an tồn trái vụ trồng rau kỹ thuật thủy canh Tuy nhiên, việc áp dụng kỹ thuật trồng rau thủy canh vào sản xuất chưa mạng lại hiệu mong muốn Vì kỹ thuật cịn mới, nhiều bước làm khó khăn cần trang bị nhiều kiến thức kỹ thuật trồng Điểm mấu chốt định thành công phương pháp thủy canh pha chế dung dịch phù hợp với loại trồng tùy ứng theo giai đoạn phát triển trồng, nên việc gây nhiều khó khăn với người nông dân Để giúp người nông dân giải vấn đề đưa phương pháp thủy canh phổ biến rộng rãi nhóm chúng em đề xuất đề tài: “Xây Dựng Hệ Thống Trồng Rau Thuỷ Canh” Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu chung phương pháp thủy canh: 1.1.1 Khái niệm bản: Thuỷ canh (Hydroponics) kỹ thuật trồng không dùng đất mà trồng trực tiếp vào môi trường dinh dưỡng giá thể mà đất Các giá thể cát, trấu, vỏ sơ dừa, than bùn, vermiculite perlite… Kỹ thuật thuỷ canh nghề làm vườn đại, chọn môi trường tự nhiên cần thiết cho phát triển, chọn lựa sử dụng chất thích hợp cho sinh trưởng phát triển cây, tránh phát triển côn trùng, cỏ dại, bệnh tật từ đất * Lợi ích kỹ thuật trồng thuỷ canh - Có khả thích nghi dễ dàng với điều kiện trồng khác Do đặc tính khơng cần đất, cần khơng gian để đặt hệ thống Do ta tiến hành trồng nhiều vị trí, địa hình khác hải đảo, vùng núi xa sơi, hay tầng thượng, ban công, hiên nhà, sau nhà… - Giải phóng lượng sức lao động Do khơng phải làm đất, cày bừa, nhổ cỏ, tưới nước… Việc chuẩn bị cho hệ thống trồng thuỷ canh khơng địi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em, người khuyết tật tham gia hiệu - Năng suất cao Vì trồng nhiều vụ năm, bị ảnh hưởng tượng trái mùa phương pháp trồng thơng thường Ngồi thuỷ canh cịn cho phép trồng liên tục, trồng gối đầu (có thể chuẩn bị giống cho vụ sau trồng vụ tại) nên suất tổng cộng năm cao gấp nhiều lần so với trồng thông thường - Sản phẩm hoàn toàn sạch, phẩm chất cao Do chủ động hoàn toàn chất dinh dưỡng cung cấp cho rau nên chất lượng rau đạt mức gần tối ưu, cho phẩm chất rau tươi ngon, nhiều dinh dưỡng Ngoài ra, phương pháp thuỷ canh trồng chủ yếu hệ thống nhà lưới, nhà kính nên tránh tác nhân gây bệnh sinh trùng sâu bọ Vì vậy, sử dụng thuốc trừ sâu hố chất độc hại khác, khơng tích luỹ chất độc, khơng gây ô nhiễm môi trường Phương pháp thủy canh Phương pháp thổ canh Trong đất trồng, vi sinh vật phải phân hủy chất hữu phức tạp thành Thức ăn cho muối vô mà muối vơ có ngun tố hấp thụ trực tiếp từ dung dịch mà trồng hấp thu nitơ, dinh dưỡng phốt pho, kali … nguyên tố vi lượng Đất trồng sản sinh nhiều chất Cây trồng nhận đầy đủ dinh dưỡng dinh dưỡng diện tích đủ cho hệ lúc rễ hấp thu Khó xác định kiểm sốt mức độ dinh Giá trị pH dinh dưỡng môi trường dưỡng, giá trị pH môi trường đất để chủ động điều chỉnh kiểm soát phù hợp với loại trồng khác cho phù hợp với loại trồng khác Có thể điều chỉnh dinh dưỡng đất cách bón phân khó xác định nhu cầu cần thiết Đất trồng đóng vai trị vật chủ Các mơi trường thủy canh trơ, sạch, nhiều vi sinh vật gây hại, lay khơng mang mầm bệnh gây hại truyền mầm bệnh cho trồng Đòi hỏi nhiều cơng chăm sóc: làm đất, Thủy canh làm tăng tăng trưởng tưới tiêu, bón phân, diệt sâu bệnh gây sản lượng diện tích ni trồng, hại…, sinh trưởng chậm cần nhiều giảm bệnh gây hại cơng chăm sóc khơng gian để sinh trưởng Bảng 1: So sánh trồng theo phương pháp thủy canh phương pháp thổ canh * Hạn chế kỹ thuật thuỷ canh So sánh trồng theo phương pháp thổ canh phương - Chi phí đầu tư cho hệ thống cao - Hiện thuỷ canh áp dụng hiệu cho loại rau quả, hoa ngắn ngày - Sâu hại dịch bệnh lây lan cách nhanh chóng - Do cơng nghệ thuỷ canh trồng chưa nghiên cứu, chuyển đổi phù hợp với điều kiện Việt Nam, nên giá thành sản xuất cịn cao - Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên loại sâu bệnh hại trồng phát triển mạnh Mùa mưa bão vấn đề lớn việc bảo vệ trồng thuỷ canh 1.1.2 Sơ lược lịch sử nghiên cứu: * Những nghiên cứu nước ngoài: - Kỹ thuật thuỷ canh có từ lâu, theo từ ngữ ghi chép từ chữ tượng hình người Ai Cập vài năm trước công nguyên, mô tả lại trồng nước - Sự nghiên cứu niên đại gần cho thấy vườn treo Babilon vườn Kashimir Aztec indians Mehico nhiều nơi trồng vỉa hè hồ cạn Hiện nhiều bè trồng tìm thấy gần thành phố Mehico - Năm 1699, John Woodward (người Anh) thí nghiệm trồng nước có chứa loại đất khác - Những năm 60 kỷ 19 Sachs & Knop (Đức) sản xuất dung dịch để nuôi - Trong năm 30 kỷ 20 TS.W.F Gerick (California) phổ biến rộng rãi thuỷ canh nước Mỹ Những nông trại thuỷ canh di động cung cấp thực phẩm rau tươi cho lính Mỹ suốt thời gian chiến tranh quân Nam Thái Bình Dương * Các nghiên cứu nước Việc nuôi trồng thuỷ canh biết đến từ lâu, chưa nghiên cứu có hệ thống ứng dụng để trồng loại cảnh nhiều Từ năm 1993, GS Lê Đình Lương-khoa sinh học ĐHQG Hà Nội phối hợp với tổng nghiên cứu triển khai HôngKông tiến hành nghiên cứu tồn diện khía cạnh khoa học xã hội cho việc chuyển giao công nghệ phát triển thuỷ canh Việt Nam Đến tháng 10/1995 mạng lưới nghiên cứu triển khai phát triển Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Cơn Đảo, sở khoa học số tỉnh thành Cơng ty Gold Garden & Gino, nhóm sinh viên ĐH Khoa Học Tự Nhiên Tp Hồ Chí Minh với phương pháp thuỷ canh số loại rau thông dụng: cải xanh, xà lách, cải ngọt… phân viện công nghệ sau thu hoạch Từ tháng 9/2006, phương pháp trồng rau thuỷ canh thử nghiệm Phân viện Sinh học Đà Lạt Hệ thống không cần công chăm sóc hệ thống tự cung cấp nước tưới, chế độ dinh dưỡng cho rau hoàn toàn tự động Sau trồng thành công rau xà lách phương pháp thuỷ canh, Phân viện Sinh học Đà Lạt tiếp tục thử nghiệm trồng khoai tây cho kết tốt 1.2 Môi trường nuôi trồng thủy canh: 1.2.1 Chất dinh dưỡng: Những nguyên tố cần thiết cho sinh trưởng phát triển thích hợp O, H, C, S, Mg, Mn, Fe, Cu, Bo, Mo Một số ngun tố cần với số lượng ít, nhiên số nguyên tố trở thành nhân tố giới hạn lành mạnh Nhiều nguyên tố tìm thấy enzyme co-enzyme (các chất nhân tố điều chỉnh hoạt động sinh hoá), chất khác quan trọng tích trữ thức ăn Sự thiếu hụt nguyên tố thể với triệu chứng đặc thù riêng, cho ta biết thiếu loại nguyên tố 1.2.2 Pha chế dung dịch trồng: Trong thuỷ canh tất chất cần thiết cung cấp cho sử dụng dạng muối khống vơ hồ tan dung môi nước Nếu sử dụng mơi trường dinh dưỡng với dạng nước phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm tác dụng hoá chất Trong thuỷ canh, muối khống sử dụng phải có độ hồ tan cao, tránh lẫn tạp chất Môi trường dinh dưỡng đạt yêu cầu cao có cân nồng độ ion