Hệ thống điều khiển và giám sát trang trại nông nghiệp bằng công nghệ iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ IOT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN TRỌNG HẢI Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: La Nhật Hảo 1511010042 15DDT01 Nguyễn Đình Thuận 1511010031 15DDT01 Nguyễn Đức Duy 1511010015 15DDT01 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ IOT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN TRỌNG HẢI Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: La Nhật Hảo 1511010042 15DDT01 Nguyễn Đình Thuận 1511010031 15DDT01 Nguyễn Đức Duy 1511010015 15DDT01 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2021 MÃ ĐỀ TÀI: 90 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: ………………CQ………… (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm……): (1) La Nhật Hảo MSSV: 1511010042 ………Lớp: 15DDT01 Điện thoại: 0922090323 Email: lanhathao090323@gmail.com (2) Nguyễn Đình Thuận .MSSV: 1511010031 ………Lớp: 15DDT01 Điện thoại: 0364987643 Email: ndinhthuan1997@gmail.com (3) Nguyễn Đức Duy MSSV: 1511010015 ……….Lớp: 15DDT01 Điện thoại: 0987897209 Email: ducduy848@gmail.com Ngành : Kỹ thuật điện tử, truyền thông Chuyên ngành : Điện tử viễn thông Tên đề tài đăng ký : Hệ thống điều khiển giám sát trang trại nông nghiệp công nghệ IOT Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn TP HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Đình Thuận Nguyễn Trọng Hải La Nhật Hảo Nguyễn Đức Duy MÃ ĐỀ TÀI: 90 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : La Nhật Hảo MSSV : 1511010042 Lớp : 15DDT01 Điện thoại : 0922090323 Email : lanhathao090323@gmail.com Ngành : Điện tử - Truyền thông Tên đề tài: Hệ thống điều khiển giám sát trang trại nông nghiệp công nghệ IOT Nhiệm vụ thực đề tài: Kết nối Arduino với module, cảm biến, động sử dụng hệ thống Giao tiếp Module ESP8266 với Arduino Uno R3 Viết chương trình arduino Tìm hiểu công nghệ IoT Tìm hiểu board Node MCU ESP8266 Kết nối Module ESP8266 với Internet để cập nhật liệu Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) La Nhật Hảo TP HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Trọng Hải MÃ ĐỀ TÀI: 90 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Nguyễn Đình Thuận MSSV : 1511010031 Lớp : 15DDT01 Điện thoại : 0364987643 Email : ndinhthuan1997@gmail.com Ngành : Điện tử - Truyền thông Tên đề tài: Hệ thống điều khiển giám sát trang trại nông nghiệp công nghệ IOT Nhiệm vụ thực đề tài: Tìm hiểu cách thức hoạt động cảm biến sử dụng hệ thống Tìm hiểu chuẩn truyền thơng UART, I2C, Thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức khối Tính tốn lựa chọn linh kiện cho khối Tính thiết kế sơ đồ ngun l tồn mạch giải thích nguyên l hoạt động mạch Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Đình Thuận TP HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Trọng Hải MÃ ĐỀ TÀI: 90 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Nguyễn Đức Duy MSSV : 1511010015 Lớp : 15DDT01 Điện thoại : 0987897209 Email : ducduy848@gmail.com Ngành : Điện tử - Truyền thông Tên đề tài: Hệ thống điều khiển giám sát trang trại nông nghiệp công nghệ IOT Nhiệm vụ thực đề tài: Nghiên cứu xây dựng App Blynk giao tiếp với hệ thống thông qua Wifi Tìm hiểu phương thức gửi liệu từ board mạch lên Web App Blynk Thiết kế giao diện App Truyền nhận gửi giữ liệu lên app Blynk Thiết kế hồn chỉnh mơ hình thực tế, chạy thử nghiệm cân chỉnh mơ hình hệ thống Thiết kế, dây hoàn thiện mơ hình Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Đức Duy TP HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Trọng Hải LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 08 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) La Nhật Hảo Nguyễn Đình Thuận Nguyễn Đức Duy i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy/Cô trường Đại học Huetch nói chung Thầy/Cơ Viện Kỹ Thuật Hutech nói riêng truyền đạt kiến thức quý báu môn đại cương mơn chun ngành, buổi thực hành nhiệt tình Thầy/Cơ giúp chúng em có kiến thức vững vàng để có tiền đề hồn thành đề tài nghiệp sau Lời tiếp theo, chúng em xin phép gửi đến Thầy Nguyễn Trọng Hải lòng biết ơn lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt suốt thời gian hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Cuối cùng, nhóm em xin cảm ơn đến gia đình bạn bè, người hỗ trợ, quan tâm, giúp đỡ động viên suốt trình học tập hoàn thành Đồ Án Tốt nghiệp Mặc dù cố gắng hoàn thành mục tiêu đề tài đặt kiến thức hạn chế nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong q Thầy/Cơ thông cảm, mong nhận ý kiến chân thật nhóm ln học hỏi khắc phục để có kết tốt Nhóm em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG xii LỜI MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tình hình nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết đạt .3 Kết cấu đồ án tốt nghiệp Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Nhu cầu công nghệ IoTs lĩnh vực trang trại nông nghiệp 1.1.1 Công nghệ IoTs 1.1.2 Đáp ứng công nghệ IoTs lĩnh vực nông nghiệp 1.1.3 Hiệu mang lại từ việc áp dụng công nghệ IoTs nông nghiệp 1.2 Nhiệm vụ cần thực nhằm giải vấn đề cho nông nghiệp IoTs 11 1.3 Phạm vi giới hạn 11 Chương 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 13 2.1 Xu hướng tính chất IoT 13 2.1.1 Sự thông minh 13 2.1.2 Kiến trúc dựa kiện 13 2.1.3 Là hệ thống phức tạp 13 2.1.4 Kích thước 13 2.1.5 Vấn đề không gian, thời gian 13 iii 2.1.6.Luồng lượng 14 2.2 Những thách thức ảnh hưởng đến phát triển mơ hình IoT 14 2.2.1 Chưa có chuẩn hóa 14 2.2.2 Hàng rào subnetwork 15 2.2.3 Chi phí phát triển mạng 15 2.3 Phần cứng phần mềm node mạng mơ hình ứng dụng IoT 16 2.3.1 Phần cứng 16 2.3.2 Phần mềm 16 2.4 Lựa chọn công nghệ truyền thông cho IoT 17 2.5 Chuẩn truyền thông Wifi 17 2.6 Giới thiệu số ứng dụng hệ thống nông nghiệp lĩnh vực IoTs 19 2.7 Các giải pháp đưa đáp ứng cho hệ thống 25 2.7.1 Tại quản lý nhiệt độ – độ ẩm lại quan trọng 25 2.7.2 Kiểm soát nhiệt độ độ ẩm nhà kính 25 2.7.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trồng 26 2.7.4 Một số phương pháp kiểm sốt mơi trường nhà kính 28 2.8 Các giải pháp đưa áp dụng cho mô hình đề tài 29 2.9 Giới thiệu hệ thống điều khiển giám sát trang trại nông nghiệp IoTs.30 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 32 3.1 Mô tả phương pháp 32 3.2 Phân tích chọn lựa thiết bị linh kiện phần cứng 32 3.2.1 Arduino Uno R3 .32 3.2.2 Node MCU ESP8266 .36 3.2.2 Module DHT22 41 3.2.3 Cảm biến khí gas MQ-2 43 3.2.5 Cảm biến ánh sáng CDS 45 3.2.6 Module cảm biến độ ẩm đất 46 3.2.7 Màn hình LCD 20x4 47 3.2.8 Mạch chuyển đổi I2C cho LCD 49 3.2.9 Bơm mini 12V 50 3.2.10 Máy bơm phun mini 12V 51 3.2.11 Led dây 12V 5050 52 iv Blynk.virtualWrite(V3, z);//gas Blynk.virtualWrite(V7, w);//as } void setup() { // Serial port for debugging purposes Serial.begin(9600); Blynk.begin(auth, ssid, password); pinMode(tb1, OUTPUT); //ngõ pinMode(tb2, OUTPUT); pinMode(tb3, OUTPUT); pinMode(tb4, OUTPUT); pinMode(btnPin1, INPUT_PULLUP); pinMode(btnPin2, INPUT_PULLUP); pinMode(btnPin3, INPUT_PULLUP); pinMode(btnPin4, INPUT_PULLUP); pinMode(ledPin1, OUTPUT); pinMode(ledPin2, OUTPUT); pinMode(ledPin3, OUTPUT); pinMode(ledPin4, OUTPUT); digitalWrite(ledPin1, led1State); digitalWrite(ledPin2, led1State); digitalWrite(ledPin3, led1State); digitalWrite(ledPin4, led1State); timer.setInterval(500L, sendSensor); timer.setInterval(500L, checkPhysicalButton); // Initialize SPIFFS 134 if(!SPIFFS.begin()){ Serial.println("An Error has occurred while mounting SPIFFS"); return; } // Connect to Wi-Fi WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.println("Connecting to WiFi "); } // Print ESP32 Local IP Address Serial.println(WiFi.localIP()); // Route for root / web page server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to load style.css file server.on("/style.css", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ request->send(SPIFFS, "/style.css", "text/css"); }); // Route to set GPIO1 to HIGH server.on("/on1", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb1, LOW); digitalWrite(tb1, led1State); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); 135 }); // Route to set GPIO1 to LOW server.on("/off1", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb1, HIGH); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to set GPIO2 to HIGH server.on("/on2", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb2, LOW); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to set GPIO2 to LOW server.on("/off2", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb2, HIGH); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to set GPIO3 to HIGH server.on("/on3", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb3, LOW); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to set GPIO3 to LOW server.on("/off3", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb3, HIGH); 136 request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to set GPIO4 to HIGH server.on("/on4", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb4, LOW); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); // Route to set GPIO4 to LOW server.on("/off4", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ digitalWrite(tb4, HIGH); request->send(SPIFFS, "/index.html", String(), false, processor); }); server.on("/temperature", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ request->send_P(200, "text/plain", getTemperature().c_str()); }); server.on("/humidity", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ request->send_P(200, "text/plain", getHumidity().c_str()); }); server.on("/gas", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ request->send_P(200, "text/plain", getGas().c_str()); }); server.on("/anhsang", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){ request->send_P(200, "text/plain", getAnhsang().c_str()); }); // Start server 137 server.begin(); } void loop() { if(Serial.available() > ) { c = Serial.readString(); } Serial.println(c); x = c.toInt()/1000000; //lay phan nguyen y = c.toInt()/10000%100; z = c.toInt()%10000/100; w = c.toInt()%100; //lay phan du Serial.print("Nhiet do: "); Serial.println(x); Serial.print("Do am: "); Serial.println(y); Serial.print("Khi gas: "); Serial.println(z); Serial.print("Anh sang: "); Serial.println(w); delay(1000); Blynk.run(); timer.run(); } Code Websever 138 ESP8266 Web Server HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆP IoTs

• Điều khiển
• Giám sát
• Giới thiệu
• Sản phẩm
• Liên hệ

139 HOME

Trạng thái máy 1: %STATE1%

ON OFF

Trạng thái máy 2: %STATE2%

ON OFF

Trạng thái máy 3: %STATE3%

ON OFF

Trạng thái máy 4: %STATE4%

ON 140 OFF

Name Value Temperature %TEMPERATURE% °C Humidity 141 %HUMIDITY% % Gas %GAS% % Anhsang %ANHSANG% % 142 GT SP sadsadasdsad LH aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa\ setInterval(function ( ) { var xhttp = new XMLHttpRequest(); xhttp.onreadystatechange = function() { if (this.readyState == && this.status == 200) { document.getElementById("temperature").innerHTML = this.responseText; } }; xhttp.open("GET", "/temperature", true); xhttp.send(); 143 }, 1000 ) ; setInterval(function ( ) { var xhttp = new XMLHttpRequest(); xhttp.onreadystatechange = function() { if (this.readyState == && this.status == 200) { document.getElementById("humidity").innerHTML = this.responseText; } }; xhttp.open("GET", "/humidity", true); xhttp.send(); }, 1000 ) ; setInterval(function ( ) { var xhttp = new XMLHttpRequest(); xhttp.onreadystatechange = function() { if (this.readyState == && this.status == 200) { document.getElementById("gas").innerHTML = this.responseText; } }; xhttp.open("GET", "/gas", true); xhttp.send(); }, 1000 ) ; setInterval(function ( ) { var xhttp = new XMLHttpRequest(); xhttp.onreadystatechange = function() { if (this.readyState == && this.status == 200) { document.getElementById("anhsang").innerHTML = this.responseText; 144 } }; xhttp.open("GET", "/anhsang", true); xhttp.send(); }, 1000 ) ; CSS body { background-position: center; background-image: url("https://img2.thuthuatphanmem.vn/uploads/2019/03/07/anh-nen-xanh-la-chopower-point-dep_111223157.jpg"); font-family: 'Times New Roman', Times, serif; margin: 0px auto; text-align: center; } a{ color: rgba(255, 0, 64, 0.836); font-weight:bold; font-size: 20px; } a1 { color: #0004ff; 145 font-size: 40px; } a2 { color: #0004ff; font-size: 40px; } h1{ color: #0004ff; font-weight:bold; font-size: 40px; } h2,h4{ color: #ff00aa; font-weight:bold; font-size: 30px; } a3{ font-size: 30px; font-weight:bold; } span{ font-size: 30px; } strong{ 146 font-size: 30px; font-weight:bold; } th{ font-size: 30px; font-weight:bold; } button { display: inline-block; background-color: #008CBA; border: none; border-radius: 4px; color: rgb(255, 255, 255); padding: 10px 20px; text-decoration: none; font-size: 20px; /* khoảng cách nút nhấn margin*/ margin: 5px; cursor: pointer; } button2 { background-color: #ff0000; } units { font-size: 1.2rem; } sensor-labels { font-size: 30px; 147 vertical-align:middle; padding-bottom: 15px; } units{ font-size: 30px; } 148