Mô hình vườn thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH NGÀNH: Kỹ thuật điện, điện tử GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS.Nguyễn Hùng Sinh viên thực MSSV Lớp Tăng Đức Hòa An 11711020168 17DDCA1 Nguyễn Hữu Phước Điền 11711020123 17DDCA1 Nguyễn Văn Hải 11711020068 17DDCA1 TP.Hồ Chí Minh, Ngày 29 tháng năm 2021 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ:Chính quy (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm: 3) 1) Tăng Đức Hịa An Điện thoại: 0396433961 2) Nguyễn Hữu Phước Điền Điện thoại: 0347282137 3) Nguyễn Văn Hải Điện thoại: 0961580900 MSSV: 1711020168 Lớp: 17DDCA1 Email: hoaan0194z@gmail.com MSSV: 1711020123 Lớp: 17DDCA1 Email: phuocdien2006cr@gmail.com MSSV: 1711020068 Lớp: 17DDCA1 Email: nguyenhai142.99@gmail.com Ngành: Kỹ thuật điện- điện tử Chuyên ngành: Kỹ thuật điện- điện tử Tên đề tài đăng ký : Mơ hình vườn thơng minh tích hợp cảm biến đo độ ph đất, đo nhiệt độ, lọc khơng khí, hiển thị thơng số HDMI Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 11 tháng năm 2021 Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN HÙNG LỜI CAM ĐOAN Nhóm chúng em gồm thành viện:  Tăng Đức Hòa An; MSSV_1711020168  Nguyễn Hữu Phước Điền; MSSV_1711020123  Nguyễn Văn Hải; MSSV_1711020068 Xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 08 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN HÙNG LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm chúng em xin cảm ơn Q thầy ngành Điện-Điện tử tận tình truyền đạt kiến thức giúp đỡ em trình học tập trường Đặc biệt, em xin ghi nhớ nhiệt tình Thầy PGS.TS.Nguyễn Hùng, người trực tiếp hướng dẫn giúp chúng em hoàn thành đề tài Sau cùng, nhóm chúng em xin cảm ơn người bạn đóng góp ý kiến hỗ trợ thơng tin để hồn thiện đề tài Tuy nhiên, trình làm đồ án kiến thức chuyên ngành nhóm cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi vài thiếu sót trình bày đánh giá vấn đề.Rất mong nhận góp ý, đánh giá thầy cô môn để đề tài nhóm em thêm hồn thiện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN HÙNG MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN .II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC HÌNH VII LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án Kết cấu đồ án gồm có chương cụ thể sau: Chương 1: Giới thiệu mơ hình vườn thơng minh Chương 2: Tổng quan giải pháp Chương 3: Phương pháp giải Chương 4: Quy trình thiết kế mơ hình Chương 5: Thi cơng mơ mơ hình Chương 6: Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN HÙNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Tổng quan IoT 2.2 Lịch sử IoT 2.3 Các tính chất hệ thống IoT 10 2.4 Ứng dụng IoT 13 2.5 Lợi ích việc ứng dụng IoT nơng nghiệp 16 2.6 Các giải pháp vườn thông minh có Việt Nam 17 CHƯƠNG 21 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 21 3.1 Các phương pháp đặc tính thiết kế 21 3.1.1 Giám sát tự động hệ thống trồng thủy canh 21 3.1.2 Giám sát hệ thống tưới nhỏ giọt 22 3.1.3 Giám sát tự động kết hệ thống tưới phun sương 23 3.1.4 Phương pháp vườn đứng 24 3.1.5 Kết luận đặc tính thiết kế 24 3.2 Các phương pháp điều khiển 24 3.3 Các phương pháp hiển thị giám sát 28 3.4 Chọn giải pháp cuối 32 CHƯƠNG 33 QUY TRÌNH THIẾT KẾ VƯỜN THÔNG MINH 33 4.1 Bo mạch ESP8266 NodeMCU 33 4.2.Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 43 4.3 Cảm biến độ ẩm đất 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS NGUYỄN HÙNG 4.4 Màn hình Nextion 3.5 inch NX4832T035 47 4.5 Module relay Opto cách ly 5VDC 52 4.6 Đầu phun sương siêu âm 24VDC 53 4.7 Động bơm 12VDC 54 4.8 Đèn led 5050 màu trắng 55 4.9 Mạch giảm áp LM2596 56 4.10 Nguồn tổ ong 24VDC 2A 57 4.11 Arduino IDE 58 4.12 Blynk 66 CHƯƠNG 69 THỰC HIỆN MƠ HÌNH VƯỜN THÔNG MINH 69 5.1 Nguyên lý hoạt động 69 5.2 Chế tạo khung trục 70 5.3 Gắn khung Mica 71 5.4 Thi công bo mạch 72 5.5 Lập trình code cho mơ hình thơng qua chương trình adruino IDE 74 5.8 Lưu đồ thuật tốn 77 Lưu đồ kiểm tra kết nối WiFi 77 5.9 Sơ đồ mạch proteus 80 5.10 Giao diện hình 81 CHƯƠNG 6: 82 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 6.1 Kết đạt 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lưu đồ chương trình tự động MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH Bắt đầu Cập nhật giá trị cài đặt từ app S Độ ẩm giá trị cài đặt Đ Đ Bơm nước mở Quạt mở, phun sương mở Bơm nước tắt Quạt tắt,phun sương tắt Kết thúc 79 S ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH 5.9 Sơ đồ mạch proteus Hình 5.8 Sơ đồ nối dây 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH 5.10 Giao diện hình Hình 5.9 Giao diện giám sát hình Hình 5.10 Giao diện điều khiển hình Hồn thành giao diện trình chiếu hiển thị thơng số điều chỉnh phần mềm Nextion 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết đạt -Xây dựng nguyên lý hoạt động thuật toán phù hợp cho mơ hình -Xây dựng chương trình phần mềm Arduino IDE -Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển cho hình phần mềm Nextion Editor -Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển app blynk -Hồn thiện mơ hình với đầy đủ chức đề 6.2 Hướng phát triển đề tài Sau hoàn thành đề tài, với nội dung đạt được, bên cạnh đề tài cịn nhiều điểm cần cải thiện tương lai: -Mơ hình dạng mô phỏng, chưa vào giai đoạn thực nghiệm thực tế, chưa có sản phẩm cụ thể đầu hướng tới rau -Tối ưu phần khung để tăng tính thẩm mỹ hiệu việc áp dụng vào thực tế -Test cảm biến mơi trường thực để đưa số xác -Mở rộng theo dõi, giám sát điều khiển tảng website, tích hợp thêm chức khác truy xuất liệu bất kì, tổng hợp liệu, 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH Tài liệu tham khảo [1] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện- điện tử, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2011 [2] Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 [3] MQTT - Tài liệu Lập trình IoT với ESP8266 Arduino (https://arduino.esp8266.vn/) [4] Bi Văn Minh, Giáo trình lập trình điều khiển xa với ESP8266-ESP32 Arduino, nhà xuất Thanh Niên [5] Nguyễn Thanh Phương, Giáo trình điều khiển tự động, Đại học cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh (Hutech) [6] http://arduino.vn/bai-viet/893-cach-dung-module-dieu-khien-dong-co-l298ncau-h-de-dieu-khien-dong-co-dc [7] https://arduinokit.vn/cai-dat-esp8266-voi-blynk/?amp=1 [8] https://teky.edu.vn/blog/cong-nghe-iot-la-gi/ [9] https://truetech.com.vn/internet-of-things-iot-internet-van-vat-trong-doi-songva-doanh-nghiep/ [10] http://viryatechnologies.com/iot-trong-cham-soc-suc-khoe-y-te/ [11] https://www.vnecotec.com/6-ung-dung-iot-trong-toa-nha-va-nha-o-thongminh/ [12] https://hachi.com.vn/ [13] https://hachi.com.vn/ [14] https://danviet.vn/da-nang-bo-chon-phon-hoa-8x-ve-que-trong-vuon-rauthong-minh-40-dau-tien-tai-viet-nam-20210412155420233.htm [15] https://resources.cystack.net/http-va-https-la-gi [16] https://taowebsite.com.vn/danh-gia-000webhost-cho-thiet-ke-web-wordpress/ [17] https://dientu360.com/nodemcu-lua-wifi-esp8266 [18] https://tapit.vn/chuc-nang-nhap-xuat-tin-hieu-gpio-tren-nodemcu-esp32-devkit-va-nhung-luu-y-khi-su-dung/ [19] https://storelinhkien.com/san-pham/dht11/ 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH [20] https://howtomechatronics.com/projects/arduino-radar-project/ [21] https://vietmachine.com.vn/huong-dan-su-dung-cam-bien-nhiet-do-va-do-amcua-dht11-dht22-bang-arduino.html [22] https://nshopvn.com/product/man-hinh-cam-ung-nextion-nx4024t032-3-2inch/ [23] https://nshopvn.com/product/man-hinh-cam-ung-nextion-nx4024t032-3-2-inch/ [24] https://banlinhkien.shop/man-hinh-cam-ung-hmi-uart-nextion-5-inchnx8048k050 [25] https://banlinhkien.shop/man-hinh-cam-ung-hmi-uart-nextion-5-inchnx8048k050 [26] https://banlinhkien.shop/man-hinh-cam-ung-hmi-uart-nextion-5-inchnx8048k050 [27] https://banlinhkien.shop/man-hinh-cam-ung-hmi-uart-nextion-5-inchnx8048k050 [28] https://banlinhkien.shop/man-hinh-cam-ung-hmi-uart-nextion-5-inchnx8048k050 [29] https://nshopvn.com/product/module-4-relay-voi-opto-cach-ly-5vdc/ [30] https://shopee.vn/%C4%90%E1%BA%A7u-phun-s%C6%B0%C6%A1ngsi%C3%AAu-%C3%A2m-350ml-h-c%C3%B3-%C4%91%C3%A8n-LEDi.83243015.2296002345 [31] https://nshopvn.com/product/dong-co-bom-365-12vdc/ [32] https://chieusangphilips.com.vn/den-led-thanh-5050-12v-sieu-sang/ [33] https://nshopvn.com/product/mach-giam-ap-dc-lm2596-3a/ [34] https://nguonled.vn/nguon-tong-24v2a 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH Phụ Lục Chương trình hoạt động hệ thống: #include "DHTesp.h" #ifdef ESP32 #pragma message(THIS EXAMPLE IS FOR ESP8266 ONLY!) #error Select ESP8266 board #endif #include "Nextion.h" DHTesp dht; #define BLYNK_PRINT Serial #include #include char auth[] = "5srvxI5c5a_J4iE61oJqozQXyHPnll3U"; // PASTE YOUR AUTHENTICATION CODE HERE // Your WiFi credentials char ssid[] = "Quang Dinh"; //WIFI NAME char pass[] = "888888889"; //PASSWORD uint32_t statepump; uint32_t statefan; uint32_t statehumi; uint32_t stateled; 85 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH uint32_t stateauto; int vpump=1; int vfan=1; int vhumi=1; int vled=1; float tempset,humiset; void setup() { Serial.begin(9600); nexInit(); // Blynk.begin(auth, ssid, pass); WiFi.begin(ssid,pass); Blynk.config(auth); if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { Blynk.connect(5); } Serial.println(); Serial.println("Status\tHumidity (%)\tTemperature (C)\t(F)\tHeatIndex (C)\t(F)"); String thisBoard= ARDUINO_BOARD; Serial.println(thisBoard); dht.setup(16, DHTesp::DHT11); // D0-DHT22 pinMode(A0,INPUT);//độ ẩm đất pinMode(5,OUTPUT);//pump-D1-IN1 pinMode(4,OUTPUT);//fan-D2 IN2 pinMode(12,OUTPUT);//humi-D6-IN3 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH pinMode(13,OUTPUT);//led-D7-IN4 digitalWrite(5,HIGH); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); digitalWrite(13,HIGH); } BLYNK_WRITE(V0) { vpump = param.asInt(); //0-on } BLYNK_WRITE(V1) { vfan = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V2) { vhumi = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V3) { vled = param.asInt(); } 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH BLYNK_WRITE(V8) { tempset = param.asInt(); } BLYNK_WRITE(V9) { humiset = param.asInt(); } NexDSButton btpump = NexDSButton(1,12, "btpump"); NexDSButton btfan = NexDSButton(1,13, "btfan"); NexDSButton bthumi = NexDSButton(1,14, "bthumi"); NexDSButton btled = NexDSButton(1,15, "btled"); NexDSButton btauto = NexDSButton(1,17, "btauto"); void loop() { //Blynk.run(); if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { if (Blynk.connected() == true) { Blynk.run(); } else { Blynk.connect(5); Blynk.run(); 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH } } delay(20); float humidity = dht.getHumidity(); float temperature = dht.getTemperature(); int value=analogRead(A0); int value1=100-map(value,0,1023,0,100); delay(20); Blynk.run(); delay(20); btauto.getValue(&stateauto); delay(5); btpump.getValue(&statepump); delay(5); btfan.getValue(&statefan); delay(5); bthumi.getValue(&statehumi); delay(5); btled.getValue(&stateled); delay(5); if(!stateauto)// manual { if(statepump||vpump==0) { digitalWrite(5,LOW); } 89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THÔNG MINH else { digitalWrite(5,HIGH); } if(statefan||vfan==0) { digitalWrite(4,LOW); } else { digitalWrite(4,HIGH); } if(statehumi||vhumi==0) { digitalWrite(12,LOW); } else { digitalWrite(12,HIGH); } if(stateled||vled==0) { digitalWrite(13,LOW); } 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH else { digitalWrite(13,HIGH); } } else//auto { if(value1tempset) { digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(12,LOW); } else { digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); } } 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THÔNG MINH delay(20); Blynk.virtualWrite(V4, temperature); Blynk.virtualWrite(V5,humidity); Blynk.virtualWrite(V6,value1); String command1 ="tempe.txt=\""+String(temperature,1)+"\""; Serial.print(command1 ); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); String command2 ="humie.txt=\""+String(humidity,1)+"\""; Serial.print(command2); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); String command3 ="humis.txt=\""+String(value1)+"\""; Serial.print(command3); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); 92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH String command4 ="vtempset.txt=\""+String(tempset)+"\""; Serial.print(command4); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); String command5 ="vhumiset.txt=\""+String(humiset)+"\""; Serial.print(command5); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); Serial.write(0xff); } 93