Hệ thống thu thập thông tin môi trường cho nông nghiệp và hỗ trợ điều chỉnh điều kiện môi trường phù hợp cho cây dưa lưới

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG HỆ THỐNG THU THẬP THÔNG TIN MÔI TRƯỜNG CHO NÔNG NGHIỆP VÀ HỖ TRỢ ĐIỀU CHỈNH ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG PHÙ HỢP CHO CÂY DƯA LƯỚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) TP.HỒ CHÍ MINH – NĂM 2022 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG HỆ THỐNG THU THẬP THÔNG TIN MÔI TRƯỜNG CHO NÔNG NGHIỆP VÀ HỖ TRỢ ĐIỀU CHỈNH ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG PHÙ HỢP CHO CÂY DƯA LƯỚI Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 8.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐINH ĐỨC ANH VŨ TP HỒ CHÍ MINH – NĂM 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn: “Hệ thống thu thập thông tin môi trường cho nông nghiệp hỗ trợ điều chỉnh điều kiện môi trường phù hợp cho dưa lưới” cơng trình nghiên cứu tơi Tơi cam đoan số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Khơng có sản phẩm/nghiên cứu người khác sử dụng luận văn mà không trích dẫn theo quy định TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 05 năm 2022 Học viên thực luận văn Nguyễn Thị Kim Phụng ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn trực tiếp - PGS.TS Đinh Đức Anh Vũ Cảm ơn Thầy hết lòng giúp đỡ, lắng nghe đưa nhận xét quý báu, góp ý dẫn dắt hướng dẫn hướng suốt thời gian thực đề tài luận văn thạc sĩ Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy Cô giáo Khoa Đào tạo Sau đại học Học viện Cơng nghệ Bưu viễn thơng Cơ sở Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức chuyên môn sâu rộng ngành cho tơi, có tảng kiến thức hỗ trợ lớn cho tơi q trình nghiên cứu, hồn thiện luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp quan động viên, hỗ trợ tơi lúc khó khăn để tơi học tập hồn thành luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, nỗ lực, thời gian kinh nghiệm nghiên cứu khoa học cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận góp ý quý Thầy Cô bạn bè đồng nghiệp để kiến thức tơi ngày hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 05 năm 2022 Học viên thực luận văn Nguyễn Thị Kim Phụng iii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Giao thức Modbus .17 Hình 2: Gói tin Modbus .17 Hình 3: Bảng mã code 18 Hình 4: Giao thức UART 20 Hình 5: Kết nối giao thức UART .21 Hình 6: Cấu trúc gói liệu UART 21 Hình 1: Mơ hình hệ thống cảm biến khơng dây .27 Hình 2: Cảm biển nhiệt độ, độ ẩm .28 Hình 3: Cảm biến độ ẩm đất .29 Hình 4: Cảm biến ánh sáng 30 Hình 5: MCU STM8C005K6T6 30 Hình 6: Các thông số MCU STM8 31 Hình 7: Sơ đồ chân MCU STM8 31 Hình 8: Module RF SI4463 33 Hình 9: Orange Pi Zero 34 Hình 10: Orange pi .36 Hình 1: Mơ hình nhà lưới trồng dưa lưới 37 Hình 2: Mơ hình nhà lưới trồng dưa lưới 38 Hình 3: Hệ thống dây tưới 38 Hình 4: Hệ thống dây tưới 38 Hình 5: Node cảm biến bao gồm cảm biến module RF 41 Hình 6: Lưu đồ truyền nhận liệu từ node .42 Hình 7: Module gateway kết nối trực tiếp node sở .43 Hình Biểu đồ hiển thị liệu môi trường nhận 43 Hình 9: Trạng thái bật máy quạt tự động nhiệt độ vượt ngưỡng trồng .44 Hình 10: Trạng thái bật máy quạt tự động nhiệt độ, độ ẩm vượt ngưỡng trồng 45 iv DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Bảng so sánh công nghệ mạng không dây 14 Bảng 3.5: Cấu trúc liệu truyền theo giao thức Modbus 41 v DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt APO IEEE MAC CSMA NWK APS ZDO APO TTL MQTT M2M RF MCU Tiếng Anh Advanced Planner and Optimizer Institute of Electrical and Electronics Engineers Media Access Control Carrier Sense Multiple Access Network Application Processing Services ZigBee device objects Advanced Planner and Optimizer Time to Live Message Queue Telemetry Transport Machine-to-Machine Radio Frequency Multipoint Control Unit vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH SÁCH HÌNH VẼ iii DANH SÁCH BẢNG iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chương - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Mạng cảm biến không dây 1.2 Các phương thức truyền liệu không dây 1.3 Giao thức truyền liệu 14 Chương - PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 25 2.1 Phương án truyền liệu không dây giao thức Modbus kết hợp sóng khơng dây RF 26 2.2 Node cảm biến 27 2.3 Trung tâm thu thập liệu 33 Chương - TRIỂN KHAI XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 37 3.1 Triển khai hệ thống 37 3.2 Triển khai thực nghiệm hệ thống 43 Chương - ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 46 4.1 Nhận xét kết thử nghiệm ứng dụng 46 4.2 Hướng nghiên cứu mở rộng 48 KẾT LUẬN 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong nông nghiệp trồng trọt truyền thống, yếu tố khí hậu, thời tiết, thổ nhưỡng đóng vai trò định việc lựa chọn loại trồng, phát triển kết thu từ sản lượng đến chất lượng Ngành nông nghiệp trồng trọt đối mặt với nhiều khó khăn, thách thức: tình hình dịch bệnh xảy trồng; thị trường tiêu thụ nông sản ngày yêu cầu khắt khe chất lượng sản phẩm, vệ sinh an toàn thực phẩm, truy xuất nguồn gốc,… hội nhập kinh tế; biến đổi khí hậu thực ảnh hưởng đến khả thích ứng cạnh tranh sản xuất tiêu thụ nông sản Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, lĩnh vực nông nghiệp giới nước phát triển mạnh mẽ, hướng tới phát triển nông nghiệp công nghệ cao, ứng dụng khoa học thông minh Ứng dụng khoa học công nghệ lĩnh vực nông nghiệp phát triển mạnh mẽ, giới nước hướng tới phát triển nông nghiệp công nghệ cao, ứng dụng khoa học thông minh Tuy nhiên Tây Ninh chủ yếu thủ công phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, thời tiết loại trồng truyền thống Hiện tỉnh Tây Ninh trọng phát triển kinh tế- xã hội với số nhiệm vụ trọng tâm, phát triển nông nghiệp theo hướng ứng dụng công nghệ cao nhiệm vụ trọng tâm thứ hai để vươn lên trở thành tỉnh phát triển vùng Đông Nam nước vào năm 2030 Nhằm giúp cho người trồng Tây Ninh tiếp cận rộng rãi ứng dụng công nghệ cao để quản lý mơi trường vườn trồng, trang trại ngồi trời, hay chuyển đổi trồng có giá trị kinh tế cao măng tây, dưa lưới, bí ngịi, cà chua, ớt chuông, hoa lan hồ điệp,… nông trại nhà kính Vấn đề đặt triển khai hệ thống thu thập thông tin môi trường cho nông trại cách hiệu quả, dễ triển khai, dễ mở rộng mà cịn phân tích đưa giải pháp giúp cải thiện mơi trường từ cải thiện suất trồng một việc cần thiết cho nơng nghiệp xác Từ lý trên, tơi lựa chọn đề tài nghiên cứu “Hệ thống thu thập thông tin môi trường cho nông nghiệp hỗ trợ điều chỉnh điều kiện môi trường phù hợp cho dưa lưới” Tổng quan vấn đề nghiên cứu Tại Việt Nam giới có nhiều cơng trình, báo, luận văn nghiên cứu ứng dụng công nghệ cảm biến không dây vào nông nghiệp Nguyễn Chí Nhân, Phạm Ngọc Tuấn, Nguyễn Huy Hồng [3], “Mạng cảm biến không dây ứng dụng cho nông nghiệp công nghệ cao”, báo Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ - Khoa học Tự nhiên, đăng ngày 31/12/2019 Trên sở so sánh số công trình nghiên cứu trước mạng cảm biến khơng dây tác giả Niesk Gondchawar [9], Lê Đình Tuấn [1] Ayesha Siddique [10], tác giả báo thiết kế mơ hình mạng cảm biến khơng dây thu thập liệu môi trường dựa công nghệ LoRa, sử dụng module thu phát LoRa SX1278, board mạch điều khiển (NodeMCU) có tích hợp module kết nối mạng WiFi (ESP8266), board mạch điều khiển Arduino Uno, sử dụng tảng ứng dụng điện thoại thông minh thiết kế chạy Android iOS Blynk Lê Công Huynh [2], “Hệ thống cảm biến IoT nông nghiệp công nghệ cao”, luận văn thạc sỹ Vật lý kỹ thuật (2020), Học viện Khoa học Công nghệ, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam Luận văn xây dựng mạng cảm biến khơng dây có đủ khả thu thập liệu cảm biến theo thời gian thực Mạng cảm biến hoạt động linh hoạt, liên tục đồng thời tiết kiệm lượng Dữ liệu sau thu thập lưu giữ sở điện toán đám mây phục vụ công tác xử lý thông tin sau Qua tìm hiểu, hệ thống sử dụng mạch RF UART SI4463 433Mhz HC-12, khối trung tâm cảm biến sử dụng modul Arduino Nano V3.0 ATmega328P, sử dụng dịch vụ ThingSpeak dịch vụ tảng phân tích IoT cho phép người dùng tổng hợp, trực quan hóa phân tích luồng liệu đám mây để xây dựng hệ thống IoT mà không cần thiết lập máy chủ xây dựng phần mềm web Nguyễn Thị Nga, Đào Thị Mơ, Tống Thị Lan, Nguyễn Thúy May, Đàm Đức Cường, Nguyễn Thị Thu Hiền [4], “Ứng dụng Arduino thiết kế hệ thống giám 39 Hệ thống thiết kế ban đầu đáp ứng yêu cầu ngoại cảnh dưa lưới sau Nhiệt độ Là loại trồng nhiệt đới, giai đoạn sinh trưởng phát triển thích hợp nhiệt độ khoảng 25 -30ºC Giai đoạn trồng cần thích hợp nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp có tình trạng chết héo khơng hút nước từ đất; ngược lại nhiệt độ lên cao, nóng làm nước qua nhiều nhanh tốc độ rễ hút nước, hai trường hợp dẫn đến tình trạng héo nhanh, hư hại chết Vào giai đoạn hoa kết quả, nhiệt độ thấp 15ºC, khiến nụ bị rụng nhiều, khả chống chịu nhiệt độ thấp trồng giai đoạn yếu, phấn hoa thụ không tung phấn Buổi sáng nhiệt độ tốt cần trì để tạo điều kiện cho hoa tạo 20 – 22ºC , buổi trưa 25 – 27ºC Như vậy, nhiệt độ 15ºC 35ºC giai đoạn ảnh hưởng không tốt đến trồng Trong điều kiện khí hậu q nóng, nên cung cấp chút bóng râm thời điểm nắng nóng ngày (khoảng 12h – 15h) Việc che nắng thật cần thiết nhiệt độ tăng cao 35ºC , dây leo dễ bị héo khí hậu q nóng, đặc điểm nhiệt độ ánh nắng Tây Ninh thời điểm nắng ngày đặc biệt cao gay gắt 32ºC, trung bình 34-35ºC gay gắt vào trưa tháng nắng vùng vườn trồng, nông trại khơng có nhà màng Ánh sáng Cây dưa lưới ưa sáng, cần nhiều ánh sáng gần hết chu kỳ sinh trưởng phát triển Chất lượng dưa đạt kết tốt đủ nắng ngưỡng nhiệt độ yêu cầu nêu Nếu trồng mật độ dày đặc, khơng đủ ánh sáng quả, nhỏ, khơng đủ Bên cạnh đó, thiếu sáng làm giảm lượng chất rắn hòa tan quả, thường gặp phải thời tiết âm u, nhiều mây thiếu sáng Yêu cầu ánh sáng cho dưa từ – 12 Để thúc đẩy hoa nhiều, khả đậu cao, trái chín sớm, suất cao cần ánh sáng có cường độ mạnh quang kỳ ngắn Độ ẩm đất 40 Dưa lưới thuộc nhóm trồng chịu hạn khơng chịu úng Rễ phân nhánh dày đặc ăn sâu vào đất thân nhiều, hoa nuôi thời gian dài, suất đơn vị diện tích cao nên thiết phải cấp đủ nước cho thời gian Ẩm độ thích hợp cho phát triển dưa lưới khoảng 75% – 80% Giai đoạn sinh trưởng thân lá, hình thành thân phát triển giai đoạn cần nước Giai đoạn chín độ ẩm đất cao làm giảm chất rắn hòa tan quả, thu hoạch giảm chất lượng Thời kì phát triển bị tăng sâu bệnh độ ẩm đất cao Trong khuôn khổ thời gian thực luận văn, hệ thống thiết kế để đáp ứng điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng để viết chương trình điều khiển cho cảnh báo điều khiển hệ thống hỗ trợ điều chỉnh môi trường cho dưa lưới giai đoạn có dưỡng trái cần điều kiện mơi trường ổn định thích hợp sau: Nhiệt độ, ánh sáng: Từ 25-30ºC, nhiệt độ vượt ngưỡng hệ thống hiển thị cảnh báo ứng dụng tự động kéo mái để che lấy sáng nhiệt độ phù hợp Độ ẩm đất: Ẩm độ thích hợp cho phát triển dưa lưới khoảng 75% – 80% ngưỡng cảnh báo tự động điều khiển thiết bị phun tưới ngắt đến đạt độ ẩm thích hợp 3.1.3 Triển khai xây dựng hệ thống 3.1.3.1 Node cảm biến Thiết lập mạch node cảm biến bao gồm vi xử lý STM8C005K6T6 module RF HC-12 cảm biến gồm nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất ánh sáng - Cảm biến nhiệt độ, đổ ẩm khơng khí đo thơng số mơi trường lưu trữ liệu vào ghi bên module Dữ liệu bao gồm byte chứa thông số nhiệt độ độ ẩm khơng khí với dãi đo nhiệt từ – 500C - Cảm biến ánh sáng lưu trữ liệu với dung lượng byte tương ứng với giá trị từ 0,1 lux đến 40.000 lux 41 - Cảm biến độ ẩm đất đưa liệu analog số hóa liệu tương ứng thành byte Hệ thống lấy liệu theo chu kỳ phút/ lần để thực nghiệm đánh giá hệ thống trước đem vào thử nghiệm nhà lưới Dữ liệu sau thu thập truyền node sở thông qua giao tiếp module RF theo giao thức Modbus RTU Cấu trúc liệu truyền bảng 3.5 Bảng 3.5: Cấu trúc liệu truyền theo giao thức Modbus Address Function bits bits CRC check Data Nhiệt độ Độ ẩm Ánh sáng pin bits 16 bits bits bits 16 bits Hình 5: Node cảm biến bao gồm cảm biến module RF 3.1.3.2 Node sở Về node sở có cấu tạo tương tự node cảm biến khơng có kết nối cảm biến Nhiệm vụ chủ yếu master hệ thống, đọc liệu từ node cảm biến đưa module gateway 42 Star - Chu kỳ - Theo yêu cầu từ người dùng Gửi Query cho node1 Nhận DATA từ node1 Gửi Query cho node2 Nhận DATA từ node2 Hình 6: Lưu đồ truyền nhận liệu từ node 3.1.3.3 Gateway Gateway module máy tính nhúng Mini Orange Pi Zero kết nối trực tiếp với node sở Nhiệm vụ đưa liệu thu thập từ node cảm biến lên sở liệu nhận lệnh điều khiển từ ứng dụng đưa đến node hệ thống Gateway sử dụng giao thức MQTT để đưa liệu lên sở liệu nhằm giữ kết nối thường xuyên ứng dụng điều khiển với hệ thống mạng cảm biến tiết kiệm dung lượng internet 43 Hình 7: Module gateway kết nối trực tiếp node sở 3.2 Triển khai thực nghiệm hệ thống Hệ thống phần cứng gồm node node cảm biến gửi liệu môi trường node sở thông qua mạng không dây RF Dữ liệu thông qua gateway biểu diễn lưu https://tramxangdau.com/DoAn/quan-ly-cap-phat Hệ thống lấy liệu 1phút/ lần để demo, biểu diễn biểu đồ để người xem theo dõi (Thời gian lấy liệu phù hợp lấy 30 phút 01 lần) Hình Biểu đồ hiển thị liệu môi trường nhận 44 Mỗi node cảm biến giả định đặt khu vực vườn trồng, node việc thu thập liệu môi trường từ cảm biến, chúng điều khiển thiết bị máy quạt, mái che, máy tưới để hỗ trợ điều chỉnh môi trường Hệ thống kết nối với máy quạt, mái che, máy tưới (máy bơm) thông qua mạng không dây RF với chế độ, chế độ điều khiển thủ công cho người sử dụng (manual) chế độ tự động (auto) với ngưỡng thơng số mơi trường cài đặt trực tiếp giao diện https://tramxangdau.com/DoAn/quan-ly-cap-phat Trang mượn để xây dựng thử nghiệm hệ thống, triển khai thực tế ứng dụng nhà vườn xây dựng trang web riêng Với chế độ Manual, người dùng theo dõi thông số môi trường biểu đồ web điều khiển bật tắt thiết bị từ xa thông qua nút điều khiển giao diện web Với chế độ Auto, thiết bị điều khiển tự động từ xa vượt ngưỡng thông số môi trường người dùng đặt trực tiếp giao diện web Hình 9: Trạng thái bật máy quạt tự động nhiệt độ vượt ngưỡng trồng 45 Hình 10: Trạng thái bật máy quạt tự động nhiệt độ, độ ẩm vượt ngưỡng trồng 46 Chương - ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 4.1 Nhận xét kết thử nghiệm ứng dụng Hệ thống xây dựng cho nông trại trồng dưa lưới Tây Ninh chạy thử nghiệm ổn định Hệ thống đáp ứng yêu cầu thu thập liệu môi trường thời gian thực, hiển thị thông số thu thập giao diện web biểu đồ, có kết nối với thiết bị hỗ trợ điều chỉnh môi trường máy quạt, máy bơm, máy điều khiển mái che hiển thị trạng thái web, có chế độ điều khiển thủ cơng trực tiếp giao diện web tự động với ngưỡng thông số môi trường đặt web Các kết làm luận văn Đã xây dựng mạng cảm biến không dây gồm nhiều node cảm biến (thực nghiệm node, node cảm biến) thu thập số liệu môi trường bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, độ sáng, độ ẩm đất Xây dựng giao thức truyền liệu node cảm biến node sở dựa giao thức Modbus Dữ liệu thu thập truyền không dây node sở, node sở cắm trực tiếp vào Orange pi để tổng hợp, xử lý đưa lên web hiển thị đưa cảnh báo, hỗ trợ định giải pháp theo dõi chăm sóc trồng thông minh, luận văn lựa chọn dưa lưới Trong phần hiển thị, mơ điều khiển giao diện web đạt mục tiêu cụ thể cung cấp Dashboard cho giám sát môi trường vườn trồng: 1) Hiển thị kết liệu thu thập qua node cảm biến theo thời gian thực biểu đồ để xác định điều kiện môi trường ứng với khu vực, 2) Cho phép xem liệu lịch sử đồ thị theo yêu cầu, 3) Hiển thị thông tin, thiết lập mức cảnh báo giám sát cần thiết cho giai đoạn phát triển trồng Hệ thống cho phép cài đặt thông số thu thập liệu cảm biến tần suất thu thập, số lượng node (chọn 02 node), số lượng cảm biến ( chọn 03 cảm biến)… nhằm phù hợp cho giai đoạn, trồng 47 Trên giao diện web cho phép người trồng điều khiển thiết bị tự cài đặt để hệ thống tự động định điều khiển đèn led mô thiết bị mái che, quạt thơng gió, bơm tưới nước (hoặc phun sương) để cải thiện thông số môi trường Hệ thống nhận thông tin điều khiển người trồng thao tác web truyền node cảm biến để lấy liệu điều khiển bật tắt đèn led mô trạng thái bật tắt thiết bị điều khiển Trên sở tìm hiểu trình phát triển kinh nghiệm chăm sóc dưa lưới người trồng thực tế, cài đặt hệ thống đưa cảnh báo giao diện với liệu thu thập so sánh đường goal đường biểu diễn thông số cài đặt ngưỡng Nếu nhiệt độ, độ ẩm khơng khí q ngưỡng ( đặt trực tiếp giao diện web) hệ thống tự động bật led mô công tắc bật mở máy làm mát nhiệt độ ngưỡng tắt led mô công tắc bật tắt máy làm mát Tương tự độ sáng vượt ngưỡng cài đặt tự động bật led mô bật công tắc điều khiển mái che liệu cảm biển thu thập ngưỡng điều khiển tắt led mô bật chế độ điều khiển kéo mái che Với thông số độ ẩm đất thế, độ ẩm ngưỡng chọn 75% tự động bật đèn led mô bật công tác máy bơm tưới nhỏ giọt, nhiên với chế độ bật máy bơm tưới hệ thống thiết kế bật chạy 15 phút theo kinh nghiệm người trồng sau tự ngắt máy bơm phun, trạng thái led tắt Trạng thái led hiển thị trạng thái công tác bật on hay off thiết bị Các ngưỡng đặt trực tiếp giao diện Các trạng thái bật tắt cơng tắc người trồng theo dõi tự điều khiển giao diện chọn chế độ manual web Ưu điểm đóng góp hệ thống Hệ thống thiết kế giá thành rẻ, thuận tiện cho khu vực nơng trại rộng, tự động điều khiển thiết bị hỗ trợ môi trường theo yêu cầu trồng Hệ thống nhỏ gọn, dễ vận hành, dễ lắp đặt, phù hợp cho nhiều địa hình, giao diện, dễ sử dụng, dễ theo dõi, giám sát phù hợp với nhiều đối tượng khác nhau, đóng gói để đưa vào sử dụng cho nơng trại hồn tồn khả thi 48 Hệ thống có chế độ chọn điều khiển thiết bị hỗ trợ điều chỉnh môi trường tự động cho người trồng chọn theo dõi giám sát đâu web Hệ thống triển khai nhiều khu vực vườn trồng với loại trồng khác nhau, giúp người trồng giảm chi phí theo dõi chăm sóc thủ cơng điều khiển thiết bị từ xa dễ dàng Giúp phát triển nông nghiệp thông minh, tăng suất hạ giá thành chi phí quản lý, theo dõi, chăm sóc cho người trồng địa bàn tỉnh Tây Ninh Những vấn đề tồn Do giới hạn thời gian thực luận văn nên chưa thể triển khai hệ thống thực tế nông trại Đánh giá khả mở rộng hệ thống: Hệ thống đóng gói để phù hợp thuận tiện cho việc lắp đặt nơng trại; Các node cảm biến ứng dụng sử dụng lượng mặt trời thay cho nguồn pin; Hệ thống xây dựng ứng dụng điện thoại cho người trồng theo dõi giám sát điều khiển; Hệ thống có khả kết nối với loại cảm biến khác thiết bị điều khiển hỗ trợ điều chỉnh trường node khu vực, linh hoạt theo điều kiện môi trường trồng khu vực, loại trồng; Hệ thống có khả triển khai trình phát triển đến thu hoạch trồng, triển khai diện rộng, nhiều loại trồng nhiều khu vực khác nhau, mơi trường ngồi nhà kính, khả áp dụng cho loại trồng khác 4.2 Hướng nghiên cứu mở rộng Trên sở thiết kế phần cứng sử dụng máy tính nhúng Orange pi với cảm biến cơng dụng khác nghiên cứu mở rộng ứng dụng lên lĩnh vực khác hệ thống đo đạc giám sát xăng; hệ thống giám sát thống kê tính tốn suất sản phẩm cơng nhân nhà máy; hệ thống đo đạc cảnh báo cho đê điều, hồ chứa nước; hệ thống giám sát cảnh báo cháy rừng; hệ thống giám sát cảnh báo mức độ ô nhiễm cho môi trường; hệ thống cảm biến hỗ trợ định cho nhà thông minh; hệ thống giám sát tưới công cộng tự động; mở rộng thêm phần thu thập liệu, lưu trữ thực phương pháp học máy để dự 49 đoán, hỗ trợ định, mở rộng thêm phần ứng dụng điện thoại thông minh để thuận tiện cho người dùng theo dõi, quản lý… 50 KẾT LUẬN Đề tài xây dụng hệ thống cảm biến không dây dùng công nghệ RF tùy biến kết hợp với máy tính nhúng Orange pi nhỏ gọn giá thành rẻ, phù hợp với vườn trồng trang trại trồng dưa lưới nhà kính địa bàn tỉnh, nhiều loại trái, rau củ có quy mơ vừa nhỏ người nơng dân Hệ thống thực nghiệm có khả kết nối điều khiển thiết bị hỗ trợ điều chỉnh môi trường từ xa tự động tùy ý người trồng, liệu môi trường thu thập theo thời gian thực, lưu trữ, xem lại liệu môi trường thu thập theo ngày web Hệ thống đóng gói thiết kế nguồn sử dụng pin lượng mặt trời nguồn pin dự phòng để đảm bảo khả hoạt động liên tục thời gian dài Hiện có nhiều cơng trình nghiên cứu ứng dụng thực tiễn mạng cảm biến không dây vào lĩnh vực nông nghiệp, nhiên Tây Ninh hệ thống chưa phát triển ứng dụng chuyên sâu cho nông nghiệp, đó, “Hệ thống thu thập thơng tin mơi trường cho nông nghiệp hỗ trợ điều chỉnh điều kiện môi trường phù hợp cho trồng” nghiên cứu xây dựng với tính ứng dụng cao, có tính linh hoạt, dễ lắp đặt sử dụng phù hợp với tình hình thực tế nhiều trang trại nhà kính trồng rau củ địa bàn, giá thành rẻ tạo điều kiện cho người nông dân tỉnh Tây Ninh ứng dụng vào q trình trồng trọt mình, giúp người trồng theo dõi, giám sát từ xa, giảm chi phí nhân cơng, tự động hóa nhiều cơng đoạn thủ cơng, trồng nhiều loại trồng loại ưa sáng ưa nhiệt truyền thống có địa bàn tỉnh mà phát triển trồng nhiều loại trồng khác đem lại hiệu kinh tế cao áp dụng hệ thống từ thúc đẩy phát triển nông nghiệp công nghệ cao địa bàn tỉnh 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đình Tuấn Lê, Ngọc TD (2013), Xây dựng mạng cảm biến khơng dây nơng nghiệp xác, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Số chuyên đề: Công nghệ Thông tin, p 115–122 [2] Lê Công Huynh (2020), Hệ thống cảm biến IoT nông nghiệp công nghệ cao, luận văn thạc sỹ Vật lý kỹ thuật, Học viện Khoa học Công nghệ, Viện hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam [3] Nguyễn Chí Nhân, Phạm Ngọc Tuấn, Nguyễn Huy Hồng (2019), Mạng cảm biến không dây ứng dụng cho nông nghiệp cơng nghệ cao, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ - Khoa học Tự nhiên, đăng ngày 31/12/2019, [4] Nguyễn Thị Nga, Đào Thị Mơ, Tống Thị Lan, Nguyễn Thúy May, Đàm Đức Cường, Nguyễn Thị Thu Hiền (2020), Ứng dụng Arduino thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm tưới nước tự động phục vụ nơng nghiệp tỉnh Thái Bình, Tạp chí Công Thương - Các kết nghiên cứu khoa học ứng dụng công nghệ, Số 13, tháng năm 2020 [5] Trịnh Minh Phương (2016), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IoT cho giám sát môi trường, luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin, Đại học công nghệ - Đại học quốc gia Hà nội [6] Trần Hồng Hải (2018), Nghiên cứu xây dựng mạng cảm biến không dây dựa giao thức LEACH ZigBee, luận văn thạc sỹ công nghệ thông tin, trường đại học quốc gia Hà Nội [7] Anna Ha’c (2003), Wireless Sensor Network Designs, University of Hawaii at Manoa, Honolulu, USA, John Wiley & Sons Ltd [8] XIONG Shu-ming, WANG Liang-min, QU Xiao-qian, ZHAN Yong-zhao, (2009), Application Research of WSN in Precise Agriculture Irrigation, International Conference on Environmental Science and Information Application Technology 52 [9] Nikesh Gondchawar, Prof Dr R S Kawitkar (2016), IoT based Smart Agriculture, International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering [10] Siddique A, Prabhu B, Chaskar A, Pathak R (2019), A Review On Intelligent Agriculture Service Platform With Lora Based Wireless Sensor Network, International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET) Feb 2019, p 06(02) [11] ZigBee Specification, ZigBee Alliance, ZigBee Document 053474r06, version 1.0, December 2004, 2020 [12] Robert Keim, 2018, Learn RF Design: Choosing the Right RF Transceiver IC, https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/learn-rf-designchoosing-theright-rf-transceiver-ic, 2022 [13] Si4464/63/61/60 High performance, Low-Current Transceiver, https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si4464-63-61-60.pdf, 2022 [14] A htttp:www.alldatasheet.com , 2022 BẢN CAM ĐOAN Tôi cam đoan thực việc kiểm tra mức độ tương đồng nội dung luận văn/luận án qua phần mềm Kiemtratailieu.vn cách trung thực đạt kết mức độ tương đồng 18 % toàn nội dung luận văn Bản luận văn kiểm tra qua phần mềm cứng luận văn nộp để bảo vệ trước hội đồng Nếu sai xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định hành Học viện Tây Ninh, ngày 05 tháng năm 2022 HỌC VIÊN CAO HỌC Nguyễn Thị Kim Phụng