CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Khái niệm hệ thống tự động
Hệ thống điều khiển tự động là một tập hợp các phần tử tự động, có khả năng quản lý và điều chỉnh các quy trình diễn ra trong tự nhiên và cuộc sống mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người.
Hiện nay, hệ thống tự động xuật hiện ngày càng phổ biến,gần như mọi lĩnh vực trong đời sống đều gắn với hệ thống tự động
Tự động hóa trong quy trình khám chữa bệnh và chăm sóc sức khỏe đang ngày càng phổ biến, với nhiều bệnh viện áp dụng robot trong các hoạt động như khám bệnh, chẩn đoán và quản lý Việc này không chỉ giảm tải cho các cơ sở y tế mà còn giúp khắc phục tình trạng thiếu hụt nhân lực trong ngành y tế.
Hình 2.1 Robot cảnh sát giao thông
Nhiều hoạt động như tìm kiếm xe cứu hộ và phòng tránh ùn tắc giao thông đã được tự động hóa, giúp giám sát và cung cấp thông tin kịp thời cho người dân Hệ thống này góp phần quan trọng trong việc kiểm soát giao thông, hỗ trợ người dân trong các hoạt động di chuyển hàng ngày.
Trong sinh hoạt hàng ngày:
Biến tần được ứng dụng hiệu quả trong các thiết bị thông dụng, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí cho người sử dụng, đồng thời vẫn đảm bảo công suất hoạt động ổn định.
Tieu luan hoạt động mạnh mẽ thuận tiện trong quá trình sử dụng.
The thesis explores the topic of water resources management, emphasizing the importance of sustainable practices It highlights the challenges faced in water conservation and the need for effective policies The research also examines the impact of climate change on water availability and quality By analyzing various case studies, the thesis provides insights into innovative solutions for water management Ultimately, it advocates for collaborative efforts among stakeholders to ensure the sustainable use of water resources for future generations.
Tự động hóa máy mọc nông nghiệp:
Phát triển nông nghiệp thông minh là yếu tố quan trọng để cung cấp thực phẩm sạch Để xây dựng nền nông nghiệp thông minh, cần sự kết hợp giữa nhiều lĩnh vực công nghệ Đặc biệt, việc ứng dụng tự động hóa và số hóa trong các thiết bị máy móc là cần thiết để tạo ra chuỗi giá trị cho sản phẩm.
Giải pháp tự động hóa đang được triển khai rộng rãi, tác động đến hầu hết các giai đoạn sản xuất Việc áp dụng tự động hóa cho các thiết bị không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo sản xuất thực phẩm sạch đạt tiêu chuẩn Do đó, doanh nghiệp và cá nhân cần kiểm soát chặt chẽ từng khâu trong quy trình sản xuất để giảm thiểu sai sót.
Hình 2.2 Máy cày tự hành của CNH Industrial
Tự động hóa máy móc công nghiệp:
Hình 2.3 Robot lắp ráp công nghiệp
Viện Điện tử Viễn Thông
Tự động hóa trong công nghiệp đang phát triển mạnh mẽ, với các doanh nghiệp nhận thức rõ tầm quan trọng của việc ứng dụng tự động hóa trong quy trình sản xuất Các nhà máy và dây chuyền sản xuất hiện nay đã được trang bị hệ thống tự động và robot, mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là trong các ngành sản xuất độc hại.
Giải pháp tự động hóa đã giảm bớt sức lao động của con người và hỗ trợ thực hiện những quy trình khó khăn, độc hại, từ đó tăng năng suất lên gấp đôi hoặc gấp ba Trong ngành công nghiệp, các quy trình thường được thiết kế và lập trình với các bộ điều khiển chung trong quá trình xử lý Hiện nay, xu hướng tại các doanh nghiệp đang ngày càng tăng cường sử dụng robot để thực hiện các chức năng kiểm tra và hướng dẫn xử lý.
Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống tự động
Tăng thông lượng hoặc năng suất.
Cải thiện chất lượng hoặc tăng khả năng dự báo về chất lượng.
Cải thiện mạnh mẽ (thống nhất), quy trình hay sản phẩm.
Tăng tính nhất quán của đầu ra.
Giảm chi phí nhân công trực tiếp và chi phí nhân lực
Cung cấp công việc ở cấp cao hơn trong việc phát triển, triển khai, bảo trì và hoạt động của các quá trình tự động.
Thực hiện nhiệm vụ đó là vượt quá khả năng của con người về kích thước, trọng lượng, tốc độ, sức chịu đựng, vv
Hệ thống tự động có thể dễ bị hư hỏng do giới hạn trí thông minh và có thể gặp trục trặc, dẫn đến những sự cố ngoài ý muốn Vì vậy, việc kiểm tra và bảo trì định kỳ là rất cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định.
Chi phí phát triển cho tự động hóa một quy trình có thể vượt quá mức tiết kiệm mà tự động hóa mang lại, do đó, việc dự đoán chi phí là rất khó khăn.
Chi phí ban đầu cho việc tự động hóa sản phẩm hoặc nhà máy mới thường rất cao, vượt xa chi phí đơn vị của từng sản phẩm.
Đề tài "Hệ thống tuổi nước tự động" trong luận văn tốt nghiệp đại học tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp tự động hóa trong quản lý tài nguyên nước Mặc dù chi phí cho việc tự động hóa có thể được phân bổ qua nhiều sản phẩm và thời gian, nhưng lợi ích từ việc tối ưu hóa sử dụng nước và nâng cao hiệu quả quản lý là rất đáng kể Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Đối mặt với tình trạng thất nghiệp: Khi các máy móc tự động hóa thay thế lao
Động tay chân trong công việc có thể dẫn đến hiệu suất làm việc thấp hơn hoặc yêu cầu người lao động cần có kiến thức chuyên môn cao để có khả năng thay đổi công việc.
Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cây trồng
Công trường thực vật đại diện cho nền tảng sản xuất nông nghiệp hiện đại hóa, nơi toàn bộ quy trình được điều khiển tự động nhằm giảm sức lao động và tăng sản lượng Mặc dù tự động hóa trong tưới tiêu đã được áp dụng từ lâu, nhưng chủ yếu chỉ phát triển ở các nước phát triển Ngược lại, các nước chậm phát triển, mặc dù có nền nông nghiệp lớn, vẫn chậm chạp trong việc áp dụng công nghệ tự động hóa Hiện nay, nhờ sự hỗ trợ từ nước ngoài, các nước đang phát triển, đặc biệt là Việt Nam và các nước Đông Nam Á, đang từng bước đưa tự động hóa vào sản xuất và đời sống.
Hình 2.4 Hệ thống tưới nước nhỏ giọt
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, cùng với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã tạo ra giải pháp tự động hóa cho mọi lĩnh vực, không chỉ riêng nông nghiệp Tự động hóa đang trở thành xu hướng tất yếu cho bất kỳ quốc gia hay vùng lãnh thổ nào muốn phát triển kinh tế trên toàn cầu.
Các dạng chính của tưới tự động
Hệ thống tưới nước tự động có 4 dạng chính:
2.4.1 Tưới phun mưa: Đây là hệ thống tưới nước tạo các tia nước bắn ra xung quanh nhờ đầu phun tạo mưa, phun trực tiếp lên bề mặt lá cây Hệ thống này giúp bà con nông dân tưới cây nhanh hơn, hiệu quả hơn, nâng cao hiệu quả kinh tế Phương pháp này có tác dụng làm tăng độ ẩm cho đất và làm mát cho cây trồng, tạo điều kiện
Tài liệu này trình bày về đề tài "Thông tư về nước tưới" trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp đại học Nước tưới đóng vai trò quan trọng trong việc kích thích sự phát triển của cây trồng Thông tư này sẽ cung cấp hướng dẫn và quy định liên quan đến việc sử dụng nước tưới hiệu quả, nhằm nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng Việc áp dụng đúng các quy định trong thông tư sẽ giúp nông dân tối ưu hóa nguồn nước và bảo vệ môi trường.
Viện Điện tử Viễn Thông đã phát triển hệ thống tưới tiêu tiên tiến, phù hợp với nhiều mô hình canh tác từ hoa màu đến cây ăn quả và cây công nghiệp Hệ thống này sử dụng vòi phun và béc phun để tạo ra dạng mưa, giúp nước phân bổ đều và có khả năng văng xa tùy theo áp lực nước Những ưu điểm này làm cho hệ thống tưới này trở thành lựa chọn phổ biến cho nông dân.
Tưới phun mưa có hiệu quả sử dụng rất cao vì hạn chế cao độ tổn thất nước do bốc hơi vì tia phun ngắn.
Cường độ tưới phun mưa và diện tích làm ướt có thể được điều chỉnh để phù hợp với sự tăng trưởng của cây trồng, giúp tối ưu hóa hiệu quả tưới Phương pháp này không tạo ra dòng chảy trên mặt đất, đồng thời không làm phá vỡ cấu trúc đất nhờ vào kích thước hạt mưa nhỏ.
Do toàn bộ hệ thống đường ống tưới phun mưa đặt ngầm nên tiết kiệm đất.
Hệ thống tưới phun mưa mang lại sự thuận tiện trong việc chăm sóc và canh tác trên đồng ruộng, đồng thời dễ dàng tự động hóa từng phần hoặc toàn bộ quy trình tưới Việc cơ khí hóa và tự động hóa thiết bị điều khiển giúp quản lý hệ thống từ xa theo chương trình đã lập sẵn, nhờ đó tiết kiệm sức lao động và nâng cao năng suất tưới.
Nâng cao năng suất tưới và năng suất các khâu canh tác nông nghiệp khác.
Sử dụng áp lực làm việc trung bình và thấp trong hệ thống tưới phun mưa không chỉ tiết kiệm năng lượng và nước mà còn cải tạo vi khí hậu khu vực tưới Phương pháp này giúp hạn chế sự phát triển của sâu bệnh và cỏ dại, đồng thời có thể kết hợp hiệu quả với việc phun thuốc trừ sâu và bón phân hóa học Đây là giải pháp lý tưởng cho các cây trồng mềm yếu như hoa, cây ươm, và cây đang ra hoa, thụ phấn.
Thiết bị tưới phun mưa không chỉ cho phép người dùng pha thêm dung dịch an toàn chống sâu bệnh mà còn đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng Việc tiếp xúc thường xuyên với các chất này có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe, do đó sản phẩm này giúp giảm thiểu rủi ro Hơn nữa, với khả năng phun đều, thiết bị này kiểm soát lượng nước và chất phòng ngừa sâu hại, ngăn ngừa tình trạng ngập úng hay dư thừa chất bảo vệ thực vật.
Các loại béc tưới phun mưa dễ bị tắc nghẽn (khi nước tưới có nhiều tạp
Các hệ thống tưới tự động đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho cây trồng, đặc biệt là đối với các vòi phun sương mù (Mist Sprayer) có các lỗ tưới phun Việc áp dụng hệ thống tưới tự động giúp tiết kiệm nước và tăng hiệu quả sử dụng nước, đồng thời giảm thiểu lãng phí nước và hạn chế sự phát triển của cỏ dại.
Tieu luan mưa rất nhỏ.
Yêu cầu trình độ nhất định trong thiết kế xây dựng và quản lý hệ thống tưới phun mưa
Vốn đầu tư cho hệ thống tưới phun mưa ban đầu cao hơn so với các kỹ thuật tưới cổ điển.
Các đường ống tưới phun mưa và thiết bị thường gặp phải hư hỏng, mất mát và bị phá hoại do con người và côn trùng tại mặt ruộng, điều này đặc biệt phổ biến ở Việt Nam.
Hình 2.5 Hệ thống tưới nước phun mưa
Tưới phun sương là hệ thống tưới nước áp suất cao, sử dụng máy bơm tăng áp để nén nước qua các vòi đặc biệt, tạo ra sương siêu mỏng dễ khuếch tán Hệ thống này thường được sử dụng trong các khu vườn ươm, nhà kính trồng hoa, rau hữu cơ, rau thủy canh và tưới cảnh quan Những ưu điểm của tưới phun sương bao gồm khả năng tiết kiệm nước, cung cấp độ ẩm đồng đều và giảm thiểu bệnh tật cho cây trồng.
Hạt nhỏ, mịn có tác dụng ngăn bụi và điều hòa vi khí hậu, giúp không khí luôn mát mẻ Ngoài ra, việc tưới cây có thể kết hợp phun các loại thuốc bổ trợ, an toàn cho hoa và cây trồng mà không gây hại.
Thiết bị tưới phun sương đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm nước, giúp người trồng trọt giảm thiểu lãng phí so với phương pháp tưới thủ công Sản phẩm này không chỉ bảo vệ nguồn tài nguyên nước mà còn nâng cao hiệu quả tưới tiêu cho cây trồng.
Nước là yếu tố quý giá và không thể thiếu đối với sự sống của cây trồng Cường độ tưới nước cần được điều chỉnh hợp lý để đảm bảo cây phát triển khỏe mạnh và đạt năng suất cao Việc áp dụng các phương pháp tưới hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm nước và tối ưu hóa quá trình sinh trưởng của cây Do đó, nghiên cứu về tưới nước là một phần quan trọng trong nông nghiệp hiện đại, góp phần vào việc nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường.
Viện Điện tử Viễn Thông đã điều chỉnh thiết bị tưới cây để phù hợp với từng loại cây trồng, giúp tưới trên diện rộng Nhờ đó, thiết bị này không chỉ giảm thiểu lãng phí nước mà còn tiết kiệm thời gian tưới cây hiệu quả.
Thiết bị này mang lại lợi thế lớn cho người trồng trọt, giúp giảm bớt công sức tưới cây hoặc thuê người làm Thay vì tốn hàng giờ chỉ để tưới cây, chủ vườn có thể tận dụng thời gian đó cho các công việc khác hoặc thư giãn ngắm nhìn khu vườn đầy hoa trái Ngoài việc tiết kiệm nước, thiết bị còn giúp tiết kiệm công sức lao động, xứng đáng là một khoản đầu tư đáng cân nhắc.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Giới thiệu về mô hình hệ thống
Hệ thống gồm 4 phần chính : Phần thứ nhất là khối thu thập dữ liệu gồm các cảm biến nhiệt độ-độ ẩm DHT-
Cảm biến mưa thu thập thông tin về môi trường và truyền dữ liệu đến trung tâm xử lý thông qua công nghệ không dây Bộ điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ cảm biến và xử lý thông tin, sau đó gửi đến người dùng qua wifi.
Khối thiết bị trong hệ thống bao gồm máy bơm nước, hoạt động khi hệ thống điều khiển đạt đủ điều kiện Máy bơm sẽ tự động bật hoặc tắt để cung cấp nước cho cây trồng.
Phần thứ 4 của thiết bị bao gồm một màn hình LCD 16x2, cho phép hiển thị các thông số hiện tại ngay tại vị trí lắp đặt Bên cạnh đó, thông tin cũng được truyền tải qua phần mềm trên hệ điều hành Android, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống
Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống
The thesis focuses on the topic of water quality monitoring through the use of automated systems It emphasizes the importance of assessing water quality to ensure environmental safety and public health The research explores various methodologies for effective water quality assessment, highlighting the role of technology in enhancing monitoring processes By implementing automated systems, the study aims to provide timely and accurate data, which is crucial for managing water resources efficiently Overall, the thesis contributes to the understanding of modern approaches to water quality monitoring and their significance in environmental management.
Viện Điện tử Viễn Thông
Chức năng của từng khối
Vi điều khiển là một máy tính tích hợp trên một chip, chủ yếu được sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Nó bao gồm một vi xử lý hiệu suất vừa đủ và giá thành thấp, kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, module vào/ra, và các module chuyển đổi tín hiệu Khác với máy tính, nơi các module thường được xây dựng bởi các chip và mạch ngoài, vi điều khiển tích hợp tất cả các thành phần này trên một chip duy nhất.
Vi điều khiển là thành phần quan trọng trong việc xây dựng các hệ thống nhúng, thường được ứng dụng trong nhiều thiết bị điện và điện tử như máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện và dây chuyền tự động.
KIT điều khiển ESP8266 NodeMCU
Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là một bộ phát triển dựa trên chip Wifi SoC ESP8266, nổi bật với thiết kế thân thiện và dễ sử dụng Người dùng có thể lập trình và nạp code trực tiếp bằng trình biên dịch Arduino, giúp đơn giản hóa quá trình phát triển các ứng dụng trên nền tảng ESP8266.
Khả năng lưu trữ và xử lý mạnh mẽ của Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 cho phép tích hợp dễ dàng với các bộ cảm biến, vi điều khiển và thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua GPIOs với chi phí thấp và PCB tối giản Với mức độ tích hợp cao, bao gồm anten chuyển đổi balun và bộ chuyển đổi quản lý điện năng, sản phẩm này rất phù hợp cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt trong lĩnh vực IoT.
ESP8266 là một giải pháp kết nối mạng Wi-Fi hoàn chỉnh, cho phép lưu trữ các ứng dụng và giảm tải chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ bộ xử lý ứng dụng.
Bằng cách sử dụng giao diện UART hoặc giao diện cầu CPU AHB, có thể dễ dàng thêm khả năng truy cập internet không dây vào bất kỳ thiết kế vi điều khiển nào, nhờ vào chức năng của bộ chuyển đổi Wi-Fi.
Khả năng lưu trữ và xử lý mạnh mẽ giúp tích hợp hiệu quả với các bộ cảm biến, vi điều khiển và thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua các GPIOs.
Đề tài "Hệ thống tuổi nước tự động" trong luận văn tốt nghiệp đại học tập trung vào việc phát triển một hệ thống tự động để theo dõi và quản lý tuổi nước, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước và giảm thiểu lãng phí Hệ thống này yêu cầu một phí tối thiểu và một PCB tối thiểu, với mức độ tích hợp cao trên chip Bao gồm các anten chuyển đổi balun và bộ chuyển đổi quản lý điện năng, hệ thống hứa hẹn sẽ mang lại những giải pháp công nghệ tiên tiến trong quản lý tài nguyên nước.
Hình 3.2 Hình ảnh thực tế ESP8266 NodeMCU
Thông số kỹ thuật Chip điều khiển ESP8266EX WiFi 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n Điện áp hoạt động 3.3 V Điện áp đầu vào 5V (thông qua cổng USB)
Số chân I/O 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One- wire, trừ chân D0)
Số chân Analog Input 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
Hỗ trợ bảo mật WPA/WPA2
Tích hợp giao thức TCP/IP
Lập trình trên các ngôn ngữ C/C++, Micropython, NodeMCU - Lua
Viện Điện tử Viễn Thông
Sơ đồ chân ESP8266 Node MCU
Hình 3.3 Sơ đồ chân của ESP8266 NodeMCU
Chức năng của các chân:
Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển.
Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển.
RST: chân reset, kéo xuống mass để reset.
10 chân GPIO từ D0 – D8, có chức năng PWM, IIC, giao tiếp SPI, 1- Wire và ADC trên chân A0.
Tính năng của NODEMCU ESP8266:
WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n, hỗ trợ WPA/WPA2.
Điện áp cung cấp : DC 5 ~ 9V.
Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến115200
Tích hợp ngăn xếp giao thứcTCP / IP.
The thesis focuses on the topic of water quality management, exploring the significance of effective monitoring and regulation systems It emphasizes the importance of sustainable practices to ensure safe water access for communities The research highlights various methods for assessing water quality and the impact of pollution on public health Additionally, it discusses the role of government policies and community involvement in maintaining water standards Ultimately, the study aims to provide actionable insights for improving water management strategies and promoting environmental sustainability.
Tích hợp chuyển đổi TR, balun, LNA, bộ khuếch đại công suất và phù hợp với mạng.
Hỗ trợ nhiều loại anten.
Wake up và truyền các gói dữ liệu trong