Ứng dụng công nghệ iot và blockchain trong chăm sóc và truy xuất nguồn gốc dâu tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT MÁY TÍNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT VÀ BLOCKCHAIN TRONG CHĂM SÓC VÀ TRUY XUẤT NGUỒN GỐC DÂU TÂY GVHD: TH.S TRƯƠNG QUANG PHÚC SVTH : HỒNG XN ĐẠT PHẠM CƠNG MINH SKL011173 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT VÀ BLOCKCHAIN TRONG CHĂM SÓC VÀ TRUY XUẤT NGUỒN GỐC DÂU TÂY SVTH: Hồng Xn Đạt – 19119084 Phạm Cơng Minh – 19119115 GVHD: Th.S Trương Quang Phúc TP.Hồ Chí Minh, 07/2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 07 năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hoàng Xuân Đạt MSSV: 19119084 Phạm Công Minh MSSV: 19119115 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Giảng viên hướng dẫn: Th.S Trương Quang Phúc Ngày nhận đề tài: 12/02/2023 Ngày nộp đề tài: 26/06/2023 Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ IoT Blockchain chăm sóc truy xuất nguồn gốc dâu tây Các tài liệu ban đầu:  Kiến thức môn Mạch điện, Cơ sở ứng dụng IoT  Các tài liệu liên quan lập trình ESP, Website, Application  Các tài liệu nghiên cứu ứng dụng công nghệ Blockchain vào truy xuất nguồn gốc sản phẩm Nội dung thực đề tài:  Tìm hiểu, tính tốn thiết kế hệ thống  Lập trình cho hệ thống  Chạy thử hệ thống  Kiểm tra chỉnh sửa toàn hệ thống  Thi cơng mơ hình tồn hệ thống  Viết báo cáo cho hệ thống  Bảo vệ đồ án tốt nghiệp Sản phẩm: Hệ thống IoT Blockchain hỗ trợ chăm sóc truy xuất nguồn gốc dâu tây TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 07 năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Hoàng Xuân Đạt MSSV: 19119084 Phạm Công Minh MSSV: 19119115 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Tên đề tài: Ứng dụng cơng nghệ IoT Blockchain chăm sóc truy xuất nguồn gốc dâu tây Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Trương Quang Phúc NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……… (Bằng chữ: ) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự Do – Hạnh phúc KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Tp HCM, ngày 12 tháng năm 2022 BẢN GIẢI TRÌNH CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CNKT MÁY TÍNH Tên đề tài: Ứng dụng cơng nghệ IoT Blockchain chăm sóc truy xuất nguồn gốc dâu tây Tên sinh viên: Hoàng Xuân Đạt MSSV: 19119084 Tên sinh viên: Phạm Công Minh MSSV: 19119115 GVHD: Trương Quang Phúc Hội đồng bảo vệ HĐ 1, phòng A4-401, ngày tháng năm 2023 Giải trình chỉnh sửa báo cáo đồ án tốt nghiệp: TT Nội dung góp ý Hội đồng Thống định dạng đề mục Đã thống định dạng đề mục bảng hình bảng hình Định dạng lại tài liệu tham khảo Làm rõ mục tiêu cho Blockchain mục tiêu đề tài chương Nêu Kết chỉnh sửa, bổ sung rõ công dụng Đã định dạng lại tài liệu tham khảo Đã làm rõ mục tiêu cho Blockchain mục tiêu đề tài chương trang ví Đã cơng dụng ví Metamask truy xuất nguồn Metamask truy xuất nguồn gốc chương gốc chương trang 25 Bổ sung cách thêm thông Đã bổ sung cách thêm tin xuất xứ từ bên liên quan thông tin xuất xứ từ bên liên chương quan chương trang 51 i Ghi Chỉnh sửa lại lưu đồ giải thuật Đã chỉnh sửa lại lưu đồ giải thuật giao diện chương giao diện chương Thêm kiểm tra thống kê Đã thêm kiểm tra thống kê đánh giá hoạt động mơ hình nhà đánh giá hoạt động mơ hình nhà kính chương Làm rõ ý kính chương trang 59 nghĩa áp Blockchain chương Xác nhận trưởng ngành dụng Đã làm rõ ý nghĩa áp dụng Blockchain chương trang 63 Xác nhận GVHD (Ký họ tên) (Ký họ tên) ii Nhóm thực báo cáo (Ký họ tên) LỜI CẢM ƠN Thời điểm năm cuối khoảnh khắc quan trọng để sinh viên chúng em làm đồ án tốt nghiệp bước vào công việc thực tế Đây hội tốt cho chúng em vận dụng kiến thức học suốt năm học thời đại học vào ứng dụng thực tế Nhờ có dạy giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, chúng em tìm hiểu nghiên cứu để lấp đầy lỗ hổng kiến thức, đồng thời tiếp thu nhiều kinh nghiệm quý báu từ việc học tập đến việc áp dụng vào nhiều chủ đề sống Chúng em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Trương Quang Phúc, thầy hướng dẫn tận tình góp ý cho chúng em để đề tài trở nên hoàn thiện Thầy đề xuất cho chúng em nghiên cứu vấn đề cho nhóm lời khuyên hữu ích với đồ án tốt nghiệp nhóm Với hướng dẫn tận tình thầy, chúng em đạt mục tiêu đề tài lần Cuối cùng, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới tất giảng viên giúp đỡ chúng em suốt trình thực đề tài iii LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan việc thực đồ án khơng có hành vi chép nội dung hay kết cơng trình khác Các nội dung tham khảo trích dẫn đầy đủ Đại diện nhóm thực đồ án tốt nghiệp (Ký ghi rõ họ tên) iv d) e) Hình 4.4: Giao diện ứng dụng Android Hình 4.4 kết giao diện ứng dụng Android dùng để giám sát điều khiển thiết bị mơ hình nhà kính hệ thống Giao diện ứng dụng Android thiết kế theo cấu trúc chức cần có nhóm đề chương bao gồm giao diện sau: - Trang chủ (hình 4.4a): hiển thị thơng thu thập từ môi trường thông qua cảm biến, đồng thời hiển thị mã QR để dễ trang truy cập tới Website truy xuất nguồn gốc - Các trang giao diện giám sát điều khiển gồm: hình 4.4b trang nhiệt độ độ ẩm, hình 4.4c trang độ sáng, hình 4.4d trang độ ẩm đất, hình 4.4e trang thời tiết Các trang giao diện thiết kế hiển thị thông số liệu môi trường tương ứng, trang bị nút cho chế độ tự động thủ cơng, có cách kéo thả để cài đặt ngưỡng Góc bên phải giao diện trang bị thêm hướng dẫn cho người dùng chế độ tự động 54 4.1.3 Mô tả hoạt động mơ hình nhà kính 4.1.3.1 Trang nhiệt độ - độ ẩm a) b) c) d) Hình 4.5: Hoạt động trang nhiệt độ - độ ẩm Ở hình 4.5a động phun sương bật thủ cơng Relay cho động phun sương kích Led Relay sáng đèn báo hiệu, đồng thời động hoạt động hình 4.5c Khi bật chế độ tự động giao diện hình 4.5b động dừng hình 4.5d lúc giá trị nhiệt độ độ ẩm môi trường không thỏa điều kiện để bật động xét với giá ngưỡng 55 4.1.3.2 Trang độ sáng a) b) d) c) e) Hình 4.6: Hoạt động trang độ sáng Với giao diện hình 4.6a bóng đèn bật thủ công kết phần cứng thể hình 4.6d Khi chế độ tự động bật lên hình 4.6b với giá ngưỡng cài đặt bóng đèn tắt hình 4.6e lúc nhiệt độ độ sáng môi trường cao ngưỡng xét Hình 4.6c ta xét giá trị ngưỡng độ sáng lên cao độ sáng mơi trường bóng đèn bật lại hình 4.6d vừa 56 4.1.3.3 Trang độ ẩm đất a) b) c) d) Hình 4.7: Hoạt động trang độ ẩm đất Hình 4.7a hình 4.7c trạng thái đầu dò độ ẩm đất chưa tiếp xúc môi trường ẩm ướt trạng thái động tắt Hình 4.7b hình 4.7d chế độ tự động bật đầu dò độ ẩm đất tiếp xúc môi trường nước, độ ẩm thấp ngưỡng nên Led báo hiệu Relay động tưới nước sáng động bắt đầu bơm nước 57 4.1.3.4 Trang thời tiết a) b) c) d) Hình 4.8: Hoạt động trang thời tiết Khi chế độ tự động bật hình 4.8a, đồng thời độ sáng môi trường thấp ngưỡng cảm biến biến hình 4.8c khơng phát mưa, lúc Led báo hiệu động mái che bật hình 4.8c Ngược lại cảm biến phát có mưa hình 4.8d, độ sáng mơi trường thấp ngưỡng hình 4.8b động mái che ngừng hoạt động hình 4.8d 58 4.1.4 Đánh giá kết hoạt động mơ hình nhà kính Sau kiểm tra tính xác hoạt động giao diện, nhóm chạy kiểm thử tính ổn định thông kế kết quả hoạt động mơ hình phần cứng Kết thống kê bảng 4.1 bảng 4.2 Bảng 4.1: Bảng thống kê tình trạng hoạt động mơ hình Thời gian Các cảm biến Vi điều khiển Các thiết bị điều khiển Sau 30 phút Ổn định Ổn định Ổn định Sau tiếng Ổn định Ổn định Ổn định Nhóm thực chạy kiểm thử mơ hình vòng với nguồn cung cấp từ điện dân dụng 220VAC Trong suốt thời gian kiểm thử khơng xảy tình trạng sụt áp thiết bị ngưng hoạt động thao tác điều khiển hoạt động bình thường Kết cho thấy thiết bị mơ hình hoạt động hồn tồn ổn định sau thời gian kiểm thử Bảng 4.2: Bảng thống kê điều khiển thiết bị Số lần điều khiển Ứng dụng Android Phần cứng Trang nhiệt độ - độ ẩm Thành công 30/30 Thành công 30/30 Trang độ sáng Thành công 30/30 Thành công 30/30 Trang độ ẩm đất Thành công 30/30 Thành công 30/30 Trang thời tiết Thành công 30/30 Thành công 30/30 (Sau 30 lần) Đối với việc chạy kiểm tra tính xác điều khiển thiết bị, kết điều khiển cho thấy sau 30 lần thao tác điều khiển mơ hình tương tác ứng dụng Android phân cứng đạt kết thành cơng 30/30 Do hoạt động giao diện hoàn toàn ổn định xác 59 4.2 Blockchain truy xuất nguồn gốc kết hợp Website 4.2.1 Triển khai hợp đồng thông minh Hình 4.9: Triển khai hợp đồng thơng minh Hình 4.9 đại diện cho hợp đồng thông minh triển khai mạng lưới Blockchain Hợp đồng thông minh chứa thông tin quan trọng sản phẩm tên, giống lồi, ngày hết hạn thơng tin liên quan khác Các thông tin hiển thị rõ ràng cho người mua hàng, giúp họ có nhìn tồn diện sản phẩm Ngồi ra, hợp đồng thơng minh có liệu nhiệt độ, độ ẩm khơng khí đất, ánh sáng môi trường Nhưng, thông tin truy cập người kiểm duyệt có thẩm quyền, nhằm giúp đảm bảo tính xác thực độ tin cậy liệu Nhà phát triển có quyền truy cập vào thông tin để phát triển cải thiện hợp đồng thông minh Để triển khai hợp đồng thơng minh này, nhóm sử dụng ví điện tử Metamask, cơng cụ tiện lợi an tồn cho giao dịch Blockchain Phí giao dịch xác định dựa độ phức tạp hợp đồng thông minh, đảm bảo tính cơng linh hoạt trình giao dịch 4.2.2 Tương tác theo dõi liệu mạng lưới Blockchain Hình 4.10 hình 4.11 cho thấy rõ cách theo dõi thông tin yêu cầu nhận từ mạng lưới Blockchain thơng qua API INFURA 60 a) b) Hình 4.10: Theo dõi liệu với lựa chọn mạng Hình 4.11: Trạng thái yêu cầu Trong hình 4.10a, thấy yêu cầu gửi nhận thông tin từ mạng lưới Blockchain chọn Biểu đồ cung cấp thông tin thời gian số lượng yêu cầu thực Trong ví dụ này, nhóm sử dụng mạng lưới Goerli (Testnet) để thực yêu cầu Hình 4.10b giúp theo dõi tất yêu cầu tất mạng lưới Biểu đồ cung cấp thông tin chi tiết số lượng yêu cầu thời gian xác chúng 61 Hình 4.11 cho thông tin tổng quan hoạt động yêu cầu thông tin đến mạng lưới Blockchain trạng thái chúng Chúng ta thấy thơng tin tổng số yêu cầu, thời gian trung bình để phục vụ yêu cầu trạng thái yêu cầu (như thành công, thất bại, chờ xử lý) Điều giúp hiểu rõ cách yêu cầu thông tin xử lý trạng thái chúng Thông qua việc theo dõi phân tích thơng tin nhờ đồ thị dịch vụ INFURA, đánh giá hiệu suất tình trạng yêu cầu tương tác với mạng lưới Blockchain thông qua API INFURA để kiểm tra phát triển hợp đồng thông minh mạng lưới Blockchain cách dễ dàng an tồn 4.2.3 Hiển thị thơng tin từ Blockchain lên Website Hình 4.12: Website hiển thị thơng tin Tất thông tin công khai hợp đồng thông minh hiển thị Website nhóm thiết kế Điều cho phép khách hàng xem thông tin nguồn gốc sản phẩm cách nhanh chóng tiện ích Do tính chất tự nhiên yếu tố thời gian liên quan đến thu hoạch mã truy xuất, hai thơng tin thay đổi thời gian ngắn Vì vậy, khơng sử dụng mạng lưới Blockchain để lưu trữ thông tin này, tính chất khơng thể chỉnh sửa Blockchain Thay vào đó, đảm bảo thơng tin ngày thu hoạch mã truy xuất thay đổi Website dựa theo ngày thu hoạch Bằng cách này, khách hàng nhận 62 thông tin ngày thu hoạch, mã truy xuất tin tưởng vào chất lượng sản phẩm mà họ mua Để khách hàng tin tưởng thông tin đảm bảo an toàn lưu trữ Blockchain, người tiêu dùng nhận thông tin mã giao dịch hợp đồng thông minh Từ người tiêu dùng dựa vào mã giao dịch để đảm bảo lần thay đổi thông tin thông tin lưu trữ Blockchain bị thay đổi 4.2.4 Mã QR liên kết tới Website Hình 4.13: Mã QR dẫn đến Website Mã QR hình 4.13 liên kết với Website đích, cụ thể Website truy cập hình 4.14 Mỗi mã QR có mã truy xuất ngày thu hoạch khác với hộp dâu bán cho khách hàng dán mã QR để khách hàng truy cập vào Website cách dễ dàng nhanh chóng Hình 4.14: Website truy cập quét mã QR 63 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau khoảng thời gian tìm hiểu, nghiên cứu dựa mục tiêu đề tài mà nhóm đề từ đầu, nhóm thực hồn thành hệ thống đạt tiêu chí dựa yêu cầu ban đầu sau: - Thu thập thông số môi trường thông qua cảm biến - Thiết kế hệ thống điều khiển theo hai chế độ tự động thủ công - Thiết kế ứng dụng Android để giám sát điều khiển nhà kính - Thiết kế giao diện Website hỗ trợ truy xuất nguồn gốc với đầy đủ thông tin - Thành công lưu trữ thông tin nguồn gốc dâu tây tảng Blockchain - Kết hợp Blockchain Website để truy xuất nguồn gốc dâu tây thông qua mã QR 5.2 Hướng phát triển Với đề tài lần nhóm đề xuất ý tưởng phát triển sau: - Cải thiện hệ thống thu thập liệu môi trường với nhiều thông số là: độ pH, nồng độ chất lượng khơng khí - Cải thiện ứng dụng Android với nhiều chức hơn, giao diện đẹp dùng ứng dụng để điều khiển nhiều hệ thống nhà kính khác - Tăng thêm độ xác thời gian thực ứng dụng Android hệ thống phần cứng - Ứng dụng di động dùng để giám sát điều khiển nhà kính dùng hệ điều hành Android, phát triển để hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác - Cải thiện Website truy xuất nguồn gốc với khả tìm kiếm sản phẩm dựa mã truy xuất phân biệt quyền truy cập với người sản xuất người tiêu dùng - Mở rộng quy mô người tham gia vào quản lý Blockchain truy xuất nguồn gốc để mang lại hiệu tốt 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] V Anh, “Dự đoán sâu bệnh nông trại thông minh hệ thống ứng dụng IoT,” vietnamnet, 11/ 12/ 2022 [2] "Để nâng cao giá trị dâu tây Đà Lạt," lamdongtv.vn, 28/ 02/ 2023 [3] "Giải pháp Blockchain truy xuất sản phẩm lĩnh vực thời trang," Blog.akachain.io [4] tsport, "Ứng dụng công nghệ 4.0 làm nông nghiệp sạch," 2019 [5] B Sơn, "Ứng dụng công nghệ Blockchain chăn nuôi," Khoa học Công nghệ, p skhcn.tiengiang.gov.vn/, 2018 [6] Nguyễn Văn Tùng, Phan Hải Thanh, Phạm Ngọc Khoa, "Truy xuất nguồn gốc sản phẩm bưởi công nghệ Blockchain - ứng dụng công ty FOODTECH," Khoa học Công nghệ Thực phẩm, 09/ 09/ 2022 [7] L F M Gómez, "signeblock.com," "Blockchain Traceability in the agrifood sector: the unstoppable growth of a transformation", 26/ 5/ 2022 [8] F.-J Ferrández-Pastor, "sciencedirect.com," "Agricultural traceability model based on IoT and Blockchain: Application in industrial hemp production", 29/ 9/ 2022 [9] "Blockchain technology in healthcare: A systematic review," PMC, 11/ 04/ 2022 [10] M KAPFUNDE, "Blockchain In Fashion: Is It Ready?," INTERLINE, 10/ 03/ 2022 [11] "dautaydalat.vn," DaLaVi, [Online] Available: https://dautaydalat.vn/sanpham/dau-tay-my-da/ [Accessed 3/ 6/ 2023] [12] "1989.com.vn," 1989jsc, "3 Cách làm đất trồng dâu tây chậu dễ thực hiện", 24/ 11/ 2021 [13] digital.fpt.com.vn, "Truy xuất nguồn gốc với blockchain: Từ lý thuyết đến thực tiễn," FPT, 2020 [14] T Doan, "deviot.vn," "Tổng quan ESP32" [15] hshop, "Cảm biến độ ẩm đất đầu dò chống ăn mòn," https://hshop.vn/ 65 [16] hshop, "Cảm biến BH1750," https://hshop.vn/ [17] icdayroi, "Cảm biến DHT11," https://icdayroi.com/ [18] icdayroi, "Cảm biến mưa YL-83," https://icdayroi.com/ [19] "The Architecture of a Web 3.0 application," Preethi Kasireddy,22/09/2021 [20] "Quyết định phê duyệt đề án triển khai, áp dụng quản lý hệ thống truy xuất nguồn gốc," Thư viện pháp luật, Hà Nội, 2019 [21] "futurelearn.com," "What are Smart Contracts Used For?" [22] "https://cryptomarketpool.com/," "Auto send a percent of tokens to another address" [23] H Khattabi, Marmooz, "Hello World Web3 App | Full Stack", 23/ 12/ 2021 [24] Simplilearn, "What is Solidity Programming: Data Types, Smart Contracts, and EVM?," 26/ 05/ 2023 [25] J Chittoda, "Ethereum architecture," OREILLY 66 PHỤ LỤC 67 S K L 0