Tính cấp thiết của đề tài
Ngành nông nghiệp cần tìm kiếm phương thức hiệu quả hơn để nâng cao sản xuất, và áp dụng công nghệ mới là giải pháp tối ưu Mặc dù ít khi nông nghiệp đưa ra các phát kiến công nghệ, nhưng lĩnh vực này lại thường xuyên tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ mới trên cánh đồng Việc tỷ lệ ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp ngày càng tăng không còn là điều bất ngờ.
Hiện nay, nhiều nhà đầu tư đang nghiên cứu và phát triển IoT trong nông nghiệp, nhằm cải thiện quy trình sản xuất Các ứng dụng nông nghiệp thông minh dựa trên IoT không chỉ tập trung vào hoạt động nông nghiệp truyền thống mà còn thúc đẩy các xu hướng như canh tác hữu cơ, canh tác gia đình và nâng cao tính minh bạch trong ngành nông nghiệp.
Trong những năm gần đây, công nghệ IoT đã trở thành yếu tố then chốt trong việc tự động hóa ngành nông nghiệp và tăng cường sản xuất để đáp ứng nhu cầu dân số ngày càng tăng Mặc dù việc áp dụng IoT trong nông nghiệp vẫn còn ở giai đoạn đầu, nhưng nó đã tạo ra ảnh hưởng lớn bằng cách tự động hóa quy trình canh tác hàng ngày và giảm chi phí lao động Công nghệ IoT cho phép thu thập dữ liệu lớn, giúp đưa ra quyết định kịp thời và hiệu quả về các vấn đề như tỷ lệ sử dụng hóa chất, phân bón và hạt giống, từ đó tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp.
Tình hình nghiên cứu
Hệ thống bao gồm 5 bộ phận chính: thiết bị giám sát cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm đất, không khí và ánh sáng; nền tảng đám mây nhận dữ liệu từ thiết bị giám sát; phần mềm quản lý tưới chính xác; ứng dụng trên thiết bị đầu cuối cho phép người dùng tự điều khiển tưới nước; và bộ điều khiển nhận dữ liệu để bơm nước Nhờ vào công nghệ hiện đại, trang trại tiết kiệm 30% – 50% nước tưới, đồng thời duy trì độ ẩm cho cây trồng ở mức 60%, giúp cây phát triển tốt hơn.
Tất cả thông tin về cây trồng tại trang trại được quản lý qua điện thoại thông minh, mang lại sự tiện lợi và dễ dàng cho người quản lý dù ở bất kỳ đâu Dựa trên các thông số gửi về, người quản lý có thể điều chỉnh chế độ chăm sóc cây trồng, bao gồm thời gian và phương pháp tưới nước như tưới phun hoặc nhỏ giọt, nhằm đáp ứng nhu cầu cụ thể của cây.
Công nghệ IoT trong nông nghiệp tự động hóa việc giám sát nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng cho cây trồng thông qua các cảm biến, giúp nông dân lập kế hoạch và tính toán chi phí, doanh thu chính xác trên thiết bị thông minh Nhờ đó, sản lượng dưa lưới tăng 10% và chất lượng sản phẩm đồng đều hơn so với phương pháp truyền thống IoT cung cấp khả năng lưu trữ lớn và theo dõi thông tin trên các thiết bị điện tử như Laptop, PC và di động, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng Các ứng dụng IoT trong nông nghiệp bao gồm tưới tiêu, phân bón, theo dõi nhiệt độ và độ ẩm, với dữ liệu được truyền tải nhanh chóng qua Internet đến thiết bị di động của bạn.
Mục đích nghiên cứu
vô cùng phải chăng Từ đó giúp nhà nông:
Tiết kiệm tối đa chi phí vận hành, nhân công, …
Nâng cao chất lượng nông sản
Tối ưu hóa thời gian quản lý vườn
Nâng cao sản lượng nông sản
Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu cách thức hoạt động của các mô hình nhà IoT.
Tìm hiểu các chuẩn truyền thông như UART, I2C, One-Wire.
Tìm hiểu về Board mạch Arduino Nano V3 và module ESP8266 Node MCU
Thiết kế giao diện để điều khiển và giám sát: Web server, App android.
Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển gồm các chế độ: Manual, Auto thông qua app và web.
Thiết kế và thi công mô hình vườn kính có các chức năng thông minh
Viết chương trình điều khiển cho Arduino và ESP8266, nạp code và chạy thử
nghiệm sản phẩm, chỉnh sửa và hoàn thiện hệ thống.
Phương pháp nghiên cứu
Để truy cập website từ các thiết bị khác, chúng tôi sử dụng công cụ Visual Studio để phát triển web và ứng dụng Blynk nhằm lập trình Arduino cho thiết bị phần cứng Quá trình này cho phép kết nối các cảm biến với nhau, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh.
Kết quả đạt được
Hệ thống website quản lý giá trị nhiệt độ, độ ẩm dễ sử dụng, đáp ứng nhu cầu thực tiễn
Cập nhật dữ liệu lên website thành công
Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm trên màn hình LCD và trên app, website
Hệ thống website điều khiển thiết bị dễ sử dụng, tiện lợi, đáp ứng nhu cầu cơ bản về sử dụng thiết bị của người dùng
Các cảm biến hoạt động khá ổn định, sai số tương đối không quá 2%
Module Wifi ESP 8266 V1 hoạt động tốt nhiệm vụ truyền nhận dữ liệu vàbắtWifi
GIỚI THIỆU
Nhu cầu công nghệ IoTs trong lĩnh vực trang trại nông nghiệp hiện nay
IoT, hay Internet of Things, là hệ thống kết nối các thiết bị công nghệ với nhau thông qua mạng Internet Đầu tư vào IoT đang gia tăng mạnh mẽ, với dự báo thị trường toàn cầu đạt 1.567 tỷ USD vào năm 2025, tăng từ 110 tỷ USD vào năm 2017 Tốc độ tăng trưởng hàng năm kép (CAGR) ước tính đạt 39% trong giai đoạn từ 2017 đến 2025.
Theo nghiên cứu của Business Insider, dự báo đến năm 2023 sẽ có 12 triệu thiết bị cảm biến nông nghiệp được lắp đặt trên toàn cầu Thị trường nông nghiệp thông minh dự kiến đạt 15.344 triệu USD vào cuối năm 2025, gấp ba lần so với năm 2016 (5.098 triệu USD) và có tốc độ tăng trưởng CAGR trên 13,09% từ năm 2017 đến 2025.
Hình 1.2: Số lượng thiết bị IoT lắp đặt trên toàn cầu từ 2015-2025
Mạng lưới làm việc thông minh có khả năng lưu trữ và sử dụng thông tin cho nhiều mục đích khác nhau Trong nông nghiệp, hệ thống IoT cho phép các thiết bị như hệ thống tưới, rèm và phân bón hoạt động tự động dựa trên số liệu thu thập được Điều này mang lại cho các thiết bị kỹ thuật trí thông minh nhân tạo, giúp chúng giao tiếp và hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người.
IoT có khả năng ứng dụng rộng vô cùng, có thể kể ra như sau:
Quản lý thiết bị cá nhân
Quản lý vườn nông sản
Các tòa nhà tự động hóa
IoT mang lại sự nhanh chóng, tiện lợi và thông minh cho nhiều lĩnh vực Ứng dụng IoT cho phép con người thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi độ chính xác cao và khả năng tính toán phức tạp, đồng thời lưu trữ và cung cấp thông tin liên tục mà không cần sự can thiệp của con người Hệ thống IoT có khả năng phân tích nhiều chỉ số cùng lúc, từ đó đưa ra giải pháp tối ưu cho các vấn đề Hơn nữa, việc áp dụng IoT còn giúp tiết kiệm đáng kể nhân lực trong quá trình vận hành và quản lý, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp, hướng tới nông nghiệp thông minh.
1.1.2 Đáp ứng công nghệ IoTs trong lĩnh vực nông nghiệp Nhiều nông dân Việt Nam quen với kiểu canh tác sản xuất theo kinh nghiệm cảm tính “trông trời, trông đất, trông mây, trông mưa, trông nắng, trông ngày, trông đêm” Hiện nay trong hoàn cảnh thời tiết thường xuyên thay đổi đột ngột do tác động của biến đổi khí hậu, thì nông dân khó mà có thể ứng phó kịp thời với sự thay đổi đó.
Xu hướng ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang ngày càng phát triển, giúp giải quyết hiệu quả các vấn đề trong quản lý cây trồng Bằng cách sử dụng cảm biến được lắp đặt hợp lý trong khu vực nông nghiệp, các chỉ số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng được thu thập liên tục Dữ liệu này sau đó được gửi về các bộ vi xử lý để điều khiển hệ thống tưới tiêu, làm mát và chiếu sáng, đảm bảo điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây trồng.
Để đầu tư vào hệ thống tưới nước hiệu quả trong nông nghiệp, người nông dân cần xem xét nhiều yếu tố như quy mô sản xuất, yêu cầu tưới nước của từng loại cây, điều kiện nguồn nước, kỹ thuật vận hành hệ thống, chi phí đầu tư và khả năng lợi nhuận Việc lựa chọn một hệ thống tưới tự động chính xác dựa trên nền tảng IoT sẽ mang lại hiệu quả cao, do đó, nông dân cần nắm vững những yếu tố này để đưa ra quyết định đúng đắn.
Đầu tư hệ thống tưới tiêu là một giải pháp quan trọng cho các loại cây rau, củ, quả trồng cách xa nhau và ở những nơi có nguồn nước khan hiếm Trong trường hợp này, hệ thống tưới nước nhỏ giọt tự động là lựa chọn phù hợp để tiết kiệm nước Lý do là vì những loại rau củ này có rễ không rộng, giúp giảm thiểu lãng phí nguồn nước, đồng thời mang lại hiệu quả cao trong việc chăm sóc cây trồng.
IoT đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giải pháp công nghệ tự động hóa trong nông nghiệp, nhưng không có giải pháp nào hoàn hảo cho tất cả mọi người Mỗi công nghệ đều có ưu và nhược điểm riêng, và chỉ có sự sáng tạo và cải tiến mới giúp khắc phục những hạn chế đó Câu chuyện về các kỹ sư và nông dân Đất Sen hồng (Đồng Tháp) đã chứng minh rằng việc sáng chế máy móc nông nghiệp ưu việt hơn máy ngoại nhập là khả thi Hy vọng rằng nhiều nông dân Việt Nam sẽ tiếp tục viết nên câu chuyện thành công này bằng cách ứng dụng IoT và các công nghệ hiện đại trong cuộc cách mạng 4.0 vào nông nghiệp.
Nông dân Việt Nam đang không ngừng ứng dụng công nghệ cao để nâng cao thu nhập và chất lượng cuộc sống Họ không đơn độc trong hành trình này, mà có thể tận dụng sức mạnh tập thể thông qua các hội quán nông dân và hợp tác xã Sự liên kết với doanh nghiệp và sự hỗ trợ từ đội ngũ trí thức khoa học công nghệ sẽ tạo nên sức mạnh đoàn kết, giúp phát triển nền nông nghiệp Việt Nam đạt được những thành tựu lớn, hướng tới một nền nông nghiệp thông minh.
1.1.3 Hiệu quả mang lại từ việc áp dụng công nghệ IoTs trong nông nghiệpIoT trong nông nghiệp số là các thiết bị thông minh và các thiết bị cảm biến kết nối và điều khiển tự động trong suốt quá trình sản xuất giúp ứng phó với biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính Bên cạnh đó, nó sẽ giúp nâng cao chất lượng, bảo đảm vệ sinh an toàn thực phẩm và nâng cao giá trị sản phẩm.
Ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang trở thành xu hướng toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia có nền nông nghiệp phát triển như Việt Nam Việc giám sát trang trại qua webserver giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và quản lý nông nghiệp.
IoT sẽ chuyển đổi nông nghiệp từ sản xuất định tính sang sản xuất chính xác thông qua việc thu thập, tổng hợp và phân tích dữ liệu.
Việc ứng dụng IoT trong nông nghiệp mang lại năng suất và sản lượng cao, đồng thời giúp nông dân tiếp cận công nghệ tiên tiến IoT không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đem lại nhiều lợi ích đáng kể cho người sử dụng, trở thành chìa khóa thành công cho nhiều thương hiệu nông sản lớn.
Áp dụng IoT trong nông nghiệp mang lại hiệu quả vượt trội, giúp nông dân đạt năng suất cao trong thời gian ngắn Công nghệ này tạo điều kiện cho cây trồng phát triển trong môi trường lý tưởng thông qua hệ thống tưới tiêu và bón phân tự động, dựa trên nhu cầu thực tế, cùng với robot thu hoạch tự động.
Nhiệm vụ cần thực hiện nhằm giải quyết vấn đề cho nông nghiệp IoTs
Giải pháp công nghệ hiện đại giúp giám sát môi trường nông nghiệp hiệu quả, bao gồm việc theo dõi tình trạng cây trồng thông qua cảm biến lắp đặt trong trang trại để đo độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng Người dùng có thể điều khiển thiết bị nông nghiệp từ xa thông qua ứng dụng hoặc trực tiếp bằng nút nhấn, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong quản lý trang trại.
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP
Xu hướng và tính chất của IoT
Sự thông minh và tự động trong điều khiển không phải là yếu tố chính trong khái niệm IoT Các máy móc có khả năng nhận biết và phản ứng với môi trường xung quanh (ambient intelligence) cũng như tự điều khiển mà không cần kết nối mạng.
Tích hợp trí thông minh vào IoT cho phép thiết bị và phần mềm thu thập, phân tích dấu vết điện tử từ tương tác của con người, từ đó phát hiện tri thức mới về cuộc sống, môi trường, tương tác xã hội và hành vi con người Kiến trúc dựa trên sự kiện là một phần quan trọng trong quá trình này.
Các thiết bị và máy móc trong IoT sẽ phản hồi theo các sự kiện diễn ra trong thời gian thực Một số nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng mạng lưới cảm biến là một thành phần cơ bản trong hệ sinh thái IoT.
2.1.3 Là một hệ thống phức tạp Trong một thế giới mở, IoT sẽ mang tính chất phức tạp bởi nó bao gồm một lượng lớn các đường liên kết giữa những thiết bị, máy móc, dịch vụ với nhau, ngoài ra còn bởi khả năng thêm vào các nhân tố mới.
2.1.4 Kích thước Một mạng lưới IoT có thể chứa 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng Một người trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi.
2.1.5 Vấn đề không gian, thời gian
Trong IoT, việc xác định vị trí địa lý chính xác của một đối tượng là cực kỳ quan trọng Hiện tại, Internet chủ yếu phục vụ cho việc quản lý thông tin do con người xử lý.
Thông tin về địa điểm, thời gian và không gian của đối tượng không phải là yếu tố quan trọng, vì người xử lý có thể quyết định tính cần thiết của chúng và bổ sung khi cần Trong khi đó, IoT lý thuyết có khả năng thu thập lượng lớn dữ liệu, bao gồm cả dữ liệu thừa về địa điểm, dẫn đến việc xử lý dữ liệu không hiệu quả Hơn nữa, việc xử lý khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian ngắn để phục vụ cho hoạt động của các đối tượng đang là một thách thức lớn hiện nay.
2.1.6.Luồng năng lượng mới Hiện nay, IoT đang trải qua giai đoạn phát triển "bộc phát" và điều này xảy ra nhờ vào một số nhân tố, trong đó gồm IPv6, 4G, chi phí, tính sẵn có của công nghệ ARM đã "nhanh chân" trong việc nhận ra rằng, ổ đĩa có xu hướng sử dụng các bộ vi điều khiển 32-bit là giải pháp cho những người có ý định thực hiện một số quyết định của riêng họ theo một cách tự động Gary tin rằng, khả năng của các bộ vi điều khiển này ngày càng tăng, điều này có nghĩa là người dùng có thể làm những điều mà trước đây là bất khả.
Axel Pawlik, Giám đốc quản lý của RIPE NCC, nhấn mạnh tầm quan trọng của IPv6 cho tương lai của IoT, vì nó cung cấp một lượng địa chỉ phong phú, cho phép gán địa chỉ cho từng thiết bị và chip Điều này không chỉ giúp các giải pháp trở nên đơn giản và dễ dàng hơn, mà còn cho phép phục hồi đến từng địa chỉ riêng biệt, mở ra một phạm vi phát triển vô cùng lớn cho công nghệ.
Những thách thức ảnh hưởng đến sự phát triển của mô hình IoT
Sự chuẩn hóa trong giao tiếp giữa các thiết bị trên Internet được hiểu như một ngôn ngữ chung Internet kết nối các thiết bị, nhưng để chúng có thể giao tiếp hiệu quả, cần có các giao thức (protocols) chuyên biệt Một trong những giao thức phổ biến nhất là HyperText Transfer Protocol (HTTP), thường được sử dụng để tải trang web Các máy chủ web, mail và FTP thường không cần giao tiếp nhiều, nhưng với các thiết bị IoT, việc trao đổi dữ liệu trở nên phức tạp hơn do chúng phải tương tác với nhiều loại thiết bị khác nhau Hiện tại, vẫn chưa có sự đồng thuận rõ ràng về các giao thức cho IoT, điều này gây khó khăn trong việc đảm bảo khả năng giao tiếp giữa các thiết bị.
2.2.2 Hàng rào subnetwork Như đã nói ở trên, thay vì giao tiếp trực tiếp với nhau, các thiết bị IoT hiện nay chủ yếu kết nối đến một máy chủ trung tâm do hãng sản xuất, một nhà phát triển nào đó quản lí Cách này cũng vẫn ổn, những thiết bị vẫn hoàn toàn nói được với nhau thông qua chức năng phiên dịch của máy chủ Thế nhưng mọi chuyện không đơn giản như thế, cứ mỗi một mạng lưới như thế tạo thành một subnetwork riêng, và vấn đề là các máy móc nằm trong subnetwork này không thể giao tiếp tốt với subnetwork khác.
Một số vấn đề trong kiến trúc mạng và kết nối giữa các thiết bị như Wifi, Bluetooth, và NFC tương đối dễ khắc phục với công nghệ không dây hiện nay Tuy nhiên, các vấn đề liên quan đến giao thức lại phức tạp hơn nhiều, tạo ra rào cản lớn trong việc phát triển Internet of Things.
2.2.3 Chi phí phát triển mạngCách duy nhất để các thiết bị IoT có thể thật sự giao tiếp đó là khi có một động lực kinh tế đẩy mạnh khiến các nhà sản xuất đồng ý chia sẻ quyền điều khiển cũng như dữ liệu mà các thiết bị của họ thu thập được, hiện tại các động lực này không nhiều Ví dụ: một công ty thu gom rác muốn kiểm tra xem các thùng rác có đầy hay chưa Khi đó, họ phải gặp nhà sản xuất thùng rác, đảm bảo rằng họ có thể truy cập vào hệ thống quản lí của từng thùng một Điều đó khiến chi phí bị đội lên, và công ty thu gom rác có thể đơn giản chọn giải pháp cho một người chạy xe kiểm tra từng thùng một.
Phần cứng và phần mềm của một node mạng trong mô hình ứng dụng IoT
Cấu trúc phần cứng cơ bản của nút mạng trong mô hình IoT bao gồm thiết bị truyền thông, bộ vi xử lý, cảm biến/thiết bị truyền động và nguồn cung cấp Cảm biến và thiết bị truyền động cho phép nút mạng tương tác với thế giới vật lý, trong khi bộ vi xử lý chuyển đổi dữ liệu từ cảm biến Thiết bị truyền thông giúp các nút mạng kết nối và giao tiếp với nhau, gửi dữ liệu cảm biến ra bên ngoài và nhận dữ liệu từ các nút mạng khác.
Hình 2.1: Kiến trúc phần cứng của hai đối tượng thông minh được trang bị các loại thiết bị truyền thông khác nhau.
2.3.2 Phần mềm Mọi hoạt động của một nút mạng được xác định bởi phần mềm chạy trên bộ vi điều khiển Các chương trình phần mềm thường được viết tương tự như các chương trình phần mềm cho các máy tính Các chương trình được viết bằng một ngôn ngữ lập trình, chẳng hạn như C và được biên dịch với một trình biên dịch mã máy cho vi điều khiển Các mã máy được ghi vào ROM của bộ vi điều khiển khi các node cảm biến được sản xuất Khi các nút mạng được bật nguồn thì bộ vi điều khiển sẽ chạy các phần mềm Chức năng cơ bản của hệ điều hành bao gồm việc trừu tượng hóa tài nguyên cho các thiết bị phần cứng khác nhau, quản lý ngắt và lập lịch các nhiệm vụ, điều khiển đồng thời và hỗ trợ mạng Dựa trên các dịch vụ được cung cấp bởi hệ điều hành, người lập trình ứng dụng có thể thuận tiện sử dụng các giao diện lập trình ứng dụng mức cao (APIs) độc lập với phần cứng lớp dưới.
Lựa chọn công nghệ truyền thông cho IoT
WiFi cung cấp kết nối Internet với ưu điểm tiêu thụ điện năng thấp và phạm vi phủ sóng tốt, nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng hơn khi sử dụng cho các thiết bị như máy tính xách tay Đối với các thiết bị IoT nhỏ, WiFi không phải là lựa chọn tối ưu do nguồn tài nguyên năng lượng hạn chế Trong trường hợp chỉ có mạng điện thoại di động, truyền dữ liệu di động trở thành giải pháp duy nhất để kết nối.
Bảng 2.1: Bảng so sánh các công nghệ truyền thông
Công nghệ Tốc độ Phạm vi Tần số
915 MHzCellular 3G 14.4 Mbps/ 5.8 Mbps m – Km 800MHz, 1900 MHzWired (Ethernet) 100 Mbps – 1 Gbps m – Km
Chuẩn truyền thông Wifi
Wi-Fi, viết tắt của Wireless Fidelity hay mạng 802.11, là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, tương tự như điện thoại di động, truyền hình và radio Hệ thống này đã được triển khai tại nhiều địa điểm công cộng như sân bay, quán cafe, thư viện và khách sạn, cho phép người dùng truy cập Internet mà không cần cáp nối Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), Wi-Fi cũng có thể được thiết lập tại nhà riêng.
Tên gọi 802.11 xuất phát từ Viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), nơi phát triển nhiều tiêu chuẩn cho các giao thức kỹ thuật Viện này sử dụng hệ thống số để phân loại các chuẩn, trong đó bốn chuẩn WiFi phổ biến hiện nay là 802.11a, 802.11b, 802.11g và 802.11n.
Truyền thông qua mạng không dây là hình thức truyền thông vô tuyến hai chiều, trong đó thiết bị adapter không dây của máy tính chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu vô tuyến và phát đi qua ăng-ten Router không dây nhận và giải mã các tín hiệu này, sau đó gửi thông tin tới Internet qua kết nối Ethernet Quy trình này cũng diễn ra ngược lại, khi router nhận thông tin từ Internet, chuyển đổi thành tín hiệu vô tuyến và gửi đến adapter không dây của máy tính.
Hình 2.2: Mô hình thu phát sóng Wifi
Sóng vô tuyến WiFi tương tự như sóng vô tuyến cho điện thoại di động và thiết bị cầm tay, cho phép truyền và nhận tín hiệu Chúng chuyển đổi mã nhị phân 1 và 0 thành sóng vô tuyến và ngược lại Tuy nhiên, sóng WiFi có những điểm khác biệt riêng so với các loại sóng vô tuyến khác.
Chúng hoạt động trên tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz, cao hơn so với các tần số của điện thoại di động, thiết bị cầm tay và truyền hình Tần số cao cho phép tín hiệu truyền tải nhiều dữ liệu hơn.
Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên của công nghệ Wi-Fi, nổi bật với tốc độ chậm nhất và chi phí thấp nhất Mặc dù từng phổ biến, nhưng hiện nay nó đã trở nên ít được ưa chuộng hơn so với các chuẩn mới hơn Chuẩn này phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz và có khả năng xử lý dữ liệu lên đến 11 megabit/giây, sử dụng mã CCK (complimentary code keying).
Chuẩn 802.11g hoạt động ở tần số 2.4 GHz và có tốc độ xử lý lên đến 54 megabit/giây, nhanh hơn so với chuẩn 802.11b Sự cải tiến này đến từ việc sử dụng công nghệ mã hóa OFDM (multiplexing phân chia tần số vuông góc), giúp tăng hiệu quả truyền tải dữ liệu.
Chuẩn 802.11a hoạt động ở tần số 5 GHz và có tốc độ tối đa lên đến 54 megabit/giây, sử dụng mã OFDM Mặc dù có những chuẩn mới hơn như 802.11n với tốc độ nhanh hơn, nhưng 802.11n vẫn chưa phải là chuẩn cuối cùng.
Chuẩn 802.11n cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với chuẩn 802.11a, tốc độ xử lý đạt 300 megabit/giây.
Chuẩn WiFi 802.11ac hoạt động ở tần số 5 GHz và có khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa ba tần số khác nhau Tính năng này giúp giảm thiểu nhiễu sóng, cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây đồng thời mà không gặp trở ngại.
Giới thiệu một số ứng dụng hệ thống nông nghiệp trong lĩnh vực IoTs
Nông nghiệp thông minh là một hệ thống hiện đại, yêu cầu vốn đầu tư lớn và công nghệ tiên tiến nhằm sản xuất thực phẩm sạch cho người tiêu dùng Hệ thống này dựa trên việc ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) để tối ưu hóa quy trình sản xuất nông nghiệp.
Trong ngành nông nghiệp dựa trên IoT, hệ thống giám sát trồng trọt sử dụng cảm biến để theo dõi ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ và độ ẩm của đất, đồng thời tự động hóa hệ thống tưới tiêu Nhờ đó, nông dân có thể theo dõi điều kiện đồng ruộng từ xa, mang lại hiệu quả vượt trội so với phương pháp nông nghiệp truyền thống.
Nông nghiệp thông minh dựa trên IoT không chỉ tập trung vào chăn nuôi quy mô lớn mà còn tạo ra những cơ hội mới để thúc đẩy các xu hướng phát triển khác trong lĩnh vực nông nghiệp, bao gồm canh tác hữu cơ, chăn nuôi gia đình và cải thiện quy trình canh tác liên tục.
Hình 2.3: Nông nghiệp thông minh
Các ứng dụng của IoT trong nông nghiệp Canh tác chính xác
Nông nghiệp chính xác, hay còn gọi là nông nghiệp thông minh, là phương pháp canh tác tối ưu hóa quy trình nuôi gia súc và trồng trọt thông qua việc kiểm soát chính xác Phương pháp này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ thông tin cùng với các thiết bị như cảm biến, hệ thống điều khiển, robot, xe tự trị và công nghệ tỷ lệ biến đổi, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý trang trại.
Nông nghiệp chính xác, một trong những ứng dụng nổi bật của IoT trong lĩnh vực nông nghiệp, đang được nhiều tổ chức trên toàn cầu áp dụng CropMetrics là một trong những tổ chức tiên phong trong lĩnh vực này, chuyên cung cấp các giải pháp nông nghiệp hiện đại và hiệu quả.
Công nghệ drone trong nông nghiệp đã có sự phát triển mạnh mẽ, biến nông nghiệp thành một ngành công nghiệp chủ chốt trong việc ứng dụng máy bay không người lái Hiện nay, drones được sử dụng để nâng cao hiệu quả canh tác qua việc đánh giá sức khỏe cây trồng, quản lý thủy lợi, giám sát mùa màng, phun thuốc trừ sâu, trồng trọt và phân tích đất đai.
Hình 2.4: Drones trong nông nghiệp Giám sát chăn nuôi
Các chủ trang trại lớn có thể áp dụng công nghệ IoT không dây để thu thập dữ liệu về vị trí và sức khỏe của gia súc Thông tin này giúp xác định nhanh chóng các động vật bị bệnh, từ đó tách riêng chúng để ngăn ngừa lây lan dịch bệnh Việc này không chỉ bảo vệ đàn gia súc mà còn giảm chi phí nhân công, nhờ vào việc sử dụng cảm biến IoT để theo dõi tình trạng sức khỏe của gia súc một cách hiệu quả.
Để kiểm soát môi trường trong nhà kính thông minh, việc sử dụng các cảm biến đo lường các thông số môi trường là rất quan trọng Chúng ta có thể thiết lập một máy chủ đám mây để dễ dàng truy cập từ xa vào hệ thống khi kết nối với IoT.
Hình 2.6: Một số ứng dụng IoTs trong trang trại nông nghiệp
Hình 2.7: Lắp đặt thiết bị cảm biến IoTs
Hình 2.8: Giám sát thông số môi trường nuôi tôm cá
Hình 2.9: Giám sát đồng ruộng bằng UAV
Các giải pháp đưa ra đáp ứng cho hệ thống
2.7.1 Tại sao quản lý nhiệt độ – độ ẩm lại quan trọng Độ ẩm cao hoặc nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp khiến cây dễ bị stress Cây bị stress, sức đề kháng yếu là điều kiện thuận lợi để sâu bệnh hại tấn công Môi trường được kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm tốt sẽ tăng năng suất cây trồng Và tăng tốc độ thoát hơi nước để hấp thụ dinh dưỡng, dẫn đến chất lượng sản phẩm ngon hơn Tăng khả năng kiểm soát cây theo chu kỳ tăng trưởng Do vậy, để phát triển khỏe mạnh, điều quan trọng cây được nuôi dưỡng trong môi trường sống phù hợp Hay còn gọi là môi trường vi khí hậu (micro climate).
2.7.2 Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong nhà kính
Lò sưởi, lưới thông gió và quạt là những công cụ quan trọng giúp nông dân kiểm soát nhiệt độ trong nhà kính Mặc dù nhà kính được thiết kế để tối ưu hóa ánh sáng, nhưng trong những ngày lạnh và nhiều mây, việc bổ sung lò sưởi là cần thiết để đảm bảo cây trồng phát triển với tốc độ tối ưu.
Vụ hè nhiệt độ khoảng từ 24° đến 29°C vào ban ngày và 16° đến 24°C vào ban đêm.
Vào những ngày nhiều mây, phạm vi nhiệt độ nên thấp hơn một chút Vì cây trồng không sản xuất nhiều đường như thường lệ.
Mùa đông: nhiệt độ có thể thấp tới 7°C vào ban đêm mà không làm hỏng các loại cây ăn lá Và không nên thấp hơn 18° đến 21°C vào ban ngày.
Cây mùa xuân có sở thích nhiệt độ khác nhau; ví dụ, các loại cây như cà chua và bí cần nhiệt độ ban đêm tối thiểu 13°C và nhiệt độ ban ngày từ 18°C đến 27°C để phát triển tốt.
Cây cảnh thường yêu cầu nhiệt độ ban đêm không dưới 13°C, trong khi các loại cây nhiệt đới cần nhiệt độ từ 16°C trở lên Trước khi lắp đặt hệ thống nhà kính và hệ thống sưởi ấm, hãy điều tra kỹ các yêu cầu nhiệt độ của cây mà bạn dự định trồng để đảm bảo đáp ứng đầy đủ nhu cầu sưởi ấm cho cây trồng.
Hình 2.11: Mô hình nhà kính 2.7.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới cây trồng
Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sinh lý của cây trồng như quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước, và hấp thu nước cũng như dinh dưỡng Khi nhiệt độ tăng, tốc độ của những quá trình này cũng gia tăng, nhưng mức độ phản ứng với nhiệt độ lại khác nhau tùy thuộc vào từng loại cây Chẳng hạn, cây bông vải thích nghi tốt với nhiệt độ cao, trong khi cây khoai tây lại ưa thích môi trường có nhiệt độ thấp.
Nhiệt độ có tác động đáng kể đến hoạt động của vi sinh vật trong đất, với nhiệt độ thấp làm giảm hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa Đồng thời, pH cũng có thể giảm khi nhiệt độ tăng do sự gia tăng hoạt động của vi sinh vật Ngoài ra, nhiệt độ đất còn ảnh hưởng đến khả năng hấp thu nước và dinh dưỡng của cây trồng.
Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình trồng và sinh trưởng của cây Trước đây, nông dân thường điều chỉnh nhiệt độ dựa vào kinh nghiệm và hiểu biết của mình Tuy nhiên, với giải pháp công nghệ nông nghiệp của HiFarm, nông dân có thể tiết kiệm thời gian và chi phí, tối ưu hóa quản lý và nâng cao năng suất cây trồng.
Độ ẩm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước và sự sinh trưởng của cây trồng Việc kiểm soát độ ẩm thông qua tưới tiêu là cần thiết để đảm bảo cây hấp thu dinh dưỡng hiệu quả Trong giai đoạn phát triển mạnh, độ ẩm nên duy trì ở mức 70-85%, trong khi mức độ 90-95% có thể gây ra sự phát triển yếu và gia tăng nguy cơ bệnh nấm Để giảm độ ẩm, cần thông gió hoặc sử dụng quạt hút không khí ẩm và chỉ tưới nước khi thực sự cần thiết Đối với những vùng khí hậu khô cằn, việc phun nước lên sàn nhà kính có thể giúp tăng cường độ ẩm cho cây trồng.
Kiểm soát độ ẩm tương đối trong nhà kính là một thách thức, nhưng có thể điều chỉnh bằng cách duy trì sự lưu thông không khí trong tán cây và toàn bộ cấu trúc Cây cối không phát triển tốt trong môi trường không khí tù đọng, vì vậy cần đảm bảo không khí trong nhà kính luôn được lưu chuyển trong suốt cả ngày.
Ánh sáng mặt trời không chỉ hỗ trợ quá trình quang hợp của cây mà còn ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của chúng theo nhiều cách khác nhau.
Cây có khả năng sống mà không cần đất, nhưng ánh sáng và nước là hai yếu tố thiết yếu cho sự phát triển của chúng Hiện nay, con người đã phát triển công nghệ chiếu sáng nhân tạo với quang phổ phù hợp, giúp thay thế ánh sáng tự nhiên từ mặt trời.
Dù bạn sử dụng ánh sáng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo để trồng cây, việc nắm vững kiến thức về ánh sáng là rất quan trọng để đảm bảo sự phát triển tối ưu cho cây trồng.
2.7.4 Một số phương pháp kiểm soát trong môi trường nhà kính
Có nhiều phương pháp hiệu quả để kiểm soát môi trường trong nhà kính, bao gồm việc sử dụng hệ thống quạt, thông gió, tường ướt, lưới cắt nắng, nhiệt bức xạ và phun sương Những phương pháp này giúp duy trì điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây trồng.
Có 2 loại quạt được sử dụng để đảm bảo không khí trong nhà kính được chuyển động nhất quán Thứ nhất là quạt gió ngang (HAF), được gắn trên mái và hai bên vách nhà kính HAF là loại quạt giúp tăng tính sự đồng nhất nhiệt bên trong nhà với chi phí tiết kiệm Giúp cây trồng phát triển tương đồng Thứ hai là quạt hút Quạt hút làm mát nhà kính bằng cách hút không khí từ bên ngoài và trao đổi với không khí bên trong Sử dụng quạt hút giúp giữ cho nhà kính mát mẻ hơn và làm giảm độ ẩm.
Hệ thống phun sương trong nhà kính giúp kiểm soát môi trường sống cho cây trồng, mở rộng vụ mùa và bảo vệ cây khỏi giá rét và khô hạn Để đạt hiệu quả tối ưu, người trồng cần có kiến thức vững về cây trồng và áp dụng linh hoạt các công nghệ hiện đại trong sản xuất.
Các giải pháp đưa ra áp dụng cho mô hình đề tài
Tạo ứng dụng với giao diện thân thiện và dễ sử dụng giúp người dùng dễ dàng tương tác Phát triển website quản lý thiết bị cho phép điều khiển và giám sát hoạt động của các thiết bị một cách ổn định, hỗ trợ hiệu quả cho công tác bảo trì tại trang trại.
Giám sát được các thông tin về môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, khí độc thông qua web và app
Thiết bị có khả năng tự động bật tắt theo điều kiện môi trường, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng Với thiết kế phần cứng nhỏ gọn và dễ di chuyển, thiết bị này rất phù hợp cho việc lắp đặt tại các trang trại.
Dựa trên các thông số thu thập được có thể đưa ra những khuyến cáo hợp lý.
Giới thiệu hệ thống điều khiển và giám sát trang trại nông nghiệp IoTs.30 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Sơ đồ khối mô tả Hệ thống điều khiển và giám sát trang trại nông nghiệp IoTs
Hình 2.13: Sơ đồ khối hệ thống
Hệ thống điều khiển và giám sát Iots bao gồm:
Phần mềm trên máy chủ:
Phần mềm App Blynk được cài đặt trên hệ thống máy chủ đám mây, cho phép người dùng truy cập qua website hoặc ứng dụng di động Người dùng có thể dễ dàng cài đặt tham số và điều khiển các thiết bị, đồng thời giám sát các thông số thu thập từ cảm biến, trạng thái thiết bị và lịch sử hoạt động của các thiết bị.
The website enables users to monitor and control devices using a local IP address Users can manage their modem by configuring the local server for Wi-Fi connectivity and retrieving data from the Blynk app server to establish a seamless connection.
Cảm biến được sử dụng để giám sát và truyền dữ liệu lên sever, trong khi cổng IoT kết nối thiết bị với người dùng qua mạng wifi, thu thập dữ liệu từ cảm biến và tự động điều khiển thiết bị hoặc thông qua tín hiệu từ người dùng.
Thiết bị điều khiển đóng ngắt có khả năng kết nối trực tiếp hoặc thông qua khởi động từ với các thiết bị tiêu thụ điện xoay chiều như bơm, quạt, đèn, chuông báo, và nhiều thiết bị khác.
Access the web server interface and the Blynk app through a computer or smartphone The control system utilizes the Blynk app available on the device's app store, along with a locally programmed web interface created by the user.
Mô tả phương pháp
Nhóm đã phát triển một phương pháp giải quyết nhu cầu bằng cách lập trình phần mềm chức năng trên Arduino IDE và thiết kế giao diện website sử dụng HTML, CSS, và JavaScript qua công cụ Visual Studio Giao diện trên App Blynk được thiết kế để điều khiển và giám sát thiết bị từ xa, không cần có mặt tại trang trại Họ cũng thi công website IP local để người dùng có thể sử dụng an toàn tại trang trại và thiết kế tủ điều khiển với nút nhấn trực tiếp nhằm nâng cao khả năng bảo trì thiết bị và đảm bảo an toàn cho người dùng.
Phân tích chọn lựa các thiết bị linh kiện phần cứng
Arduino là một board mạch vi xử lý tích hợp, giúp xây dựng các ứng dụng tương tác hiệu quả Phần cứng của Arduino bao gồm một board mạch nguồn mở dựa trên vi xử lý AVR Atmel 8 bit hoặc ARM Atmel 32-bit Các model hiện tại được trang bị 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số, tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.
Bảng 3.1: Một vài thông số lựa chọn Arduino trong các board Arduino phổ biến.
Thông số kỹ thuật Arduino Uno Arduino Nano Arduino Mega
Chip điều khiển Atmega328 Atmega328 Atmega2560 Điện áp khuyên dùng 7 – 12 VDC 7 – 12 VDC 7 – 15 VDC
Số chân Digital I/O – PWM – Analog 14 – 6 – 6 14 – 6 – 8 54 – 15 – 16 Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30mA 40mA 40mA
Tốc độ 16MHz 16MHz 16MHz
Arduino Uno là lựa chọn hợp lý với giá cả phải chăng và cấu hình phù hợp với yêu cầu của đề tài Mặc dù Arduino Nano có giá rẻ hơn, nhưng nó dễ bị cháy khi đoản mạch do không có khả năng tự ngắt nguồn Trong khi đó, Arduino Mega có giá cao hơn và nhiều chân không cần thiết cho dự án này.
Bảng 3.2: Thông số Arduino Uno R3
Vi điều khiển Atmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động 16MHz
Dòng tiêu thụ Khoảng 30.ma Điện áp khuyên dùng 7 – 12 VDC Điện áp vào giới hạn 6 – 20 VDC
Số chân digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối dă mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ Flash 32 KB (Atmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
Cấu tạo chính của Arduino Uno R3 bao gồm các phần sau:
Cổng USB là một giao tiếp quan trọng giúp nạp code từ máy tính lên vi điều khiển, đồng thời cũng cho phép truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và PC thông qua giao tiếp serial.
Jack nguồn: để chạy Arduino thì có thể lấy nguồn từ cổng USB ở trên hoặc một nguồn từ 9V đến 12V Với các chân điện như sau:
GND (Ground) là cực âm của nguồn điện cung cấp cho Arduino UNO Khi sử dụng các thiết bị có nguồn điện riêng, cần phải nối các chân GND với nhau để đảm bảo hoạt động ổn định.
5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO,nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
IOREF trên Arduino UNO cho phép đo điện áp hoạt động của vi điều khiển, luôn duy trì ở mức 5V Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không nên sử dụng chân này để cấp nguồn 5V, vì chức năng chính của nó không phải là cung cấp điện.
RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Arduino Uno R3 là một trong những dòng board Arduino phổ biến nhất, với 14 chân digital cho phép đọc hoặc xuất tín hiệu Các chân này chỉ có hai mức điện áp là 0V và 5V, với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ngoài ra, mỗi chân đều được tích hợp các điện trở pull-up nội bộ trong vi điều khiển ATmega328, mặc dù chúng không được kết nối theo mặc định.
Chân Serial 0 (RX) và 1 (TX) trên Arduino Uno được sử dụng để truyền (TX) và nhận (RX) dữ liệu TTL Serial, cho phép giao tiếp với các thiết bị khác, ví dụ như kết nối Bluetooth không dây Các chân PWM (~) 3, 5, 6, 9, 10 và 11 cho phép xuất xung PWM với độ phân giải 8bit, tương ứng với giá trị từ 0 đến 255 (0V đến 5V) thông qua hàm analogWrite().
Chân giao tiếp SPI bao gồm 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO) và 13 (SCK) Ngoài việc thực hiện các chức năng cơ bản, bốn chân này còn hỗ trợ truyền dữ liệu qua giao thức SPI với các thiết bị khác.
LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân này được sử dụng LED này sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10 bit (0
Để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V đến 5V, chúng ta sử dụng chân AREF trên board để cung cấp điện áp tham chiếu cho các chân analog Khi cấp điện áp 2.5V vào chân AREF, các chân analog có thể đo điện áp trong khoảng từ 0V đến 2.5V với độ phân giải 10bit Ngoài ra, Arduino UNO còn có hai chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.
3.2.2 Node MCU ESP8266 Để có thể đáp ứng được đầy đủ các chức năng cần thiết của hệ thống thì cần có một vi điều khiển, hiện nay có rất nhiều vi điều khiển hỗ trợ lâp trình ứng dụng trên thị trường như: các dòng PIC, ARM, các Arduino Do module đáp ứng đầy đủ nhu cầu cần thiết trong mạch là có thể giao tiếp tốt với các module cần sử dụng trong mạch, hỗ trợ đầy đủ các chân UART, ngoài ra còn có thể tận dụng chip ESP
Module Node MCU ESP8266 được tích hợp sẵn khả năng kết nối wifi ổn định và có thể phát wifi tạm thời, cho phép cấu hình wifi từ điện thoại Nó hỗ trợ truyền, nhận dữ liệu và xử lý tín hiệu qua Internet Với tiêu chí lựa chọn vi điều khiển như giá thành hợp lý, dễ sử dụng, nhiều thư viện và cộng đồng lớn, Node MCU ESP8266 là lựa chọn tối ưu nhất cho người dùng.
Chip ESP-12E ESP8266 sử dụng bộ xử lý RISC 32-bit LX106 với tần số xung nhịp từ 80-160MHz và hỗ trợ RTOS, đi kèm với 128 KB RAM và 4 MB bộ nhớ FLASH, đáp ứng tốt nhu cầu IOT hiện nay Nó tích hợp bộ thu phát WIFI, cho phép kết nối mạng WIFI và tương tác với Internet, đồng thời thiết lập mạng riêng để các thiết bị khác có thể kết nối trực tiếp Điều này làm cho module NODE MCU ESP8266 trở nên linh hoạt và đa năng hơn.
Các nguồn vào ra Module
Hình 3.3: Các nguồn của module NODE MCU ESP8266
Hầu hết các module cảm biến hiện nay đều sử dụng nguồn 3.3V, vì vậy module ESP8266 cũng cung cấp nguồn 3.3V để thuận tiện cho việc kết nối Để duy trì điện áp ổn định ở mức 3.3V, module này được trang bị bộ chỉnh điện áp LDO (Low DropOut).
Để cấp nguồn cho module NODE MCU ESP8266, người dùng có thể sử dụng đầu nối Micro USB trên bo mạch Bên cạnh đó, chân VIN cũng cho phép cấp nguồn trực tiếp cho module và các thiết bị ngoại vi liên quan.
Nút nhấn và đèn LED trên module NODE MCU ESP8266
Các chuẩn giao tiếp được sử dụng
Chuẩn giao tiếp 1 dây (one-wire) được phát triển bởi Dallas Semiconductor và được Maxim mua lại vào năm 2001 Là một trong những hãng sản xuất chip hàng đầu, Maxim sử dụng OneWire để truyền nhận dữ liệu qua một dây, mặc dù tốc độ truyền không cao Chuẩn này chủ yếu phục vụ cho việc thu thập và truyền nhận dữ liệu liên quan đến thời tiết và nhiệt độ, phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu tốc độ cao.
Giao tiếp trong hệ thống này là chuẩn không đồng bộ và bán song công (half-duplex), với mối quan hệ chủ-tớ chặt chẽ Trên cùng một bus, có thể kết nối một hoặc nhiều thiết bị slave, nhưng chỉ có một master duy nhất được phép kết nối với bus Khi không có dữ liệu truyền tải, bus dữ liệu sẽ ở trạng thái rảnh.
Hình 3.17: Truyền nhận dữ liệu one-wire 3.3.2 Chuẩn giao tiếp UART
UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có
Trong hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ, có một đường phát và một đường nhận dữ liệu mà không sử dụng tín hiệu xung clock Để đảm bảo việc truyền tải dữ liệu thành công, cả thiết bị phát và nhận cần tự tạo ra xung clock với tần số tương đồng, thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ như 2400 baud, 4800 baud, hoặc 9600 baud.
Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ UART sử dụng một dây kết nối cho mỗi chiều truyền dữ liệu, vì vậy việc tuân thủ các tiêu chuẩn truyền là rất quan trọng để đảm bảo quá trình truyền nhận dữ liệu thành công Dưới đây là các khái niệm quan trọng trong chế độ truyền thông này.
Tốc độ Baud là yếu tố quan trọng để đảm bảo việc truyền và nhận dữ liệu bất đồng bộ thành công, yêu cầu các thiết bị phải có sự thống nhất về thời gian truyền một bit Tốc độ Baud được định nghĩa là số bit truyền trong một giây; ví dụ, với tốc độ Baud là 9600 bit/giây, thời gian truyền cho mỗi bit là khoảng 104.167 microgiây.
Khung truyền (frame) trong truyền thông nối tiếp, đặc biệt là nối tiếp bất đồng bộ, rất quan trọng để đảm bảo dữ liệu không bị mất hoặc sai lệch Để truyền thông hiệu quả, cần tuân theo các quy cách nhất định, bao gồm tốc độ Baud và quy định về số bit trong mỗi lần truyền Khung truyền xác định các bit báo hiệu như bit Start và bit Stop, cùng với các bit kiểm tra như Parity Số lượng bit dữ liệu trong mỗi lần truyền cũng được quy định rõ ràng Quá trình truyền dữ liệu qua UART bắt đầu bằng việc gửi một START bit, theo sau là các bit dữ liệu, và kết thúc bằng STOP bit.
Trong quá trình truyền nhận dữ liệu, start bit là bit đầu tiên trong khung truyền, có chức năng thông báo cho thiết bị nhận biết rằng một gói dữ liệu sắp được gửi tới Start bit là thành phần bắt buộc trong khung truyền.
Dữ liệu cần truyền là thông tin quan trọng mà chúng ta gửi và nhận, không giới hạn ở gói 8 bit mà có thể là 5, 6, 7, 8 hoặc 9 bit Trong truyền thông nối tiếp USART, bit có ảnh hưởng nhỏ nhất được truyền trước, trong khi bit có ảnh hưởng lớn nhất được truyền sau cùng.
Parity bit là một loại bit được sử dụng để kiểm tra tính chính xác của dữ liệu truyền Có hai loại parity: parity chẵn và parity lẻ Parity chẵn yêu cầu tổng số bit 1, bao gồm cả bit parity, phải là số chẵn, trong khi parity lẻ yêu cầu tổng số bit 1 phải là số lẻ Chẳng hạn, với dữ liệu nhị phân 10111011, việc kiểm tra parity sẽ giúp xác định tính toàn vẹn của dữ liệu.
Trong hệ thống dữ liệu 6 bit, nếu sử dụng parity chẵn, bit parity sẽ có giá trị 0 để đảm bảo tổng số bit 1 là số chẵn Ngược lại, khi yêu cầu parity lẻ, bit parity sẽ có giá trị 1 Cần lưu ý rằng bit parity không phải là bắt buộc và có thể được loại bỏ khỏi khung truyền.
Stop bits là các bit quan trọng thông báo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu đã được gửi hoàn tất Sau khi nhận stop bits, thiết bị nhận sẽ kiểm tra khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Stop bits là thành phần bắt buộc trong khung truyền dữ liệu.
Khung truyền phổ biến nhất là (Start bit + 8 bit dữ liệu + stop bit).
3.3.3 Chuẩn giao tiếp I2C I2C là một chuẩn truyền theo mô hình chủ - tớ Một thiết bị chủ có thể giao tiếp với nhiều thiết bị tớ Muốn giao tiếp với thiết bị nào, thiết bị chủ phải gửi đúng địa chỉ để kích hoạt thiết bị đó rồi mới được phép ghi hoặc đọc dữ liệu.
Giao tiếp I2C bao gồm hai dây chính: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL) Trong đó, SDA là đường truyền dữ liệu hai chiều, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ một chiều Khi một thiết bị ngoại vi kết nối vào bus I2C, chân SDA của thiết bị sẽ được nối với dây SDA của bus, và chân SCL sẽ được kết nối với dây SCL.
Mỗi dây SDA và SCL được kết nối với nguồn điện dương thông qua điện trở kéo lên, điều này rất cần thiết vì chân giao tiếp I2C của các thiết bị ngoại vi thường ở trạng thái mở Giá trị của điện trở kéo lên này thay đổi tùy theo thiết bị và chuẩn giao tiếp, thường nằm trong khoảng từ 1k đến 4.7k.
Trong hệ thống bus I2C, nhiều thiết bị có thể kết nối cùng lúc mà không xảy ra nhầm lẫn, nhờ vào việc mỗi thiết bị được gán một địa chỉ duy nhất Quan hệ chủ tớ giữa các thiết bị được duy trì trong suốt quá trình kết nối, cho phép mỗi thiết bị hoạt động như thiết bị nhận, truyền dữ liệu hoặc cả hai Tùy thuộc vào vai trò của thiết bị, nó có thể được cấu hình là thiết bị chủ (master) hoặc tớ (slave) khi kết nối với bus I2C.
Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
Arduino IDE là một môi trường phát triển tích hợp đa nền tảng, giúp người dùng viết, biên dịch và tải code lên các bo mạch Arduino như Uno, Nano, Mega, Pro và Pro Mini Phần mềm hỗ trợ ngôn ngữ lập trình C và C++, phù hợp cho lập trình viên quen thuộc với hai ngôn ngữ này Với các tính năng nổi bật như làm nổi bật cú pháp và thụt đầu dòng tự động, Arduino IDE trở thành sự thay thế hiện đại cho các IDE khác Ngoài ra, thư viện code mẫu phong phú và sự phát triển ngày càng nhiều của OpenSource cho Arduino cũng giúp việc lập trình trở nên dễ dàng hơn.
Phần mềm Arduino là công cụ hỗ trợ viết và nạp code cho các bo mạch Arduino và NodeMCU Người dùng có thể truy cập trang chủ Arduino tại http://arduino.cc để tải và cài đặt phần mềm miễn phí, với phiên bản mới nhất là Arduino 1.8.5.
To use the NodeMCU ESP8266 module, you need to add the necessary library after downloading Go to File → Preferences, and in the Additional Board Manager URLs textbox, add the following link: `http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json`, then click OK.
Hình 3.22: Cài đặt thư viện Tiếp theo vào Tool→Board→Boards Manager
Để cài đặt thư viện Boards, hãy đợi một chút cho chương trình tìm kiếm Kéo xuống và chọn "ESP8266 by ESP8266 Community", sau đó nhấn vào "Install" Chờ phần mềm tự động tải về và cài đặt.
Hình 3.24: Cài đặt board ESP8266 Kết nối mudule USB-to-UART vào máy tính.
Chọn Tool → Board → Generic ESP8266 Module và xác định cổng COM phù hợp với module USB-to-UART Tiếp theo, thêm thư viện cho cảm biến nhiệt độ DHT11.
Phần mềm lập trình cho Websever (Visual Studio Code)
VSCode (Visual Studio Code) của Microsoft là một trong những công cụ soạn thảo văn bản lập trình hàng đầu, sở hữu nhiều tính năng mạnh mẽ tương tự như một IDE (Integrated Development Environment) Nó tích hợp trình soạn thảo, trình gỡ lỗi và công cụ thiết kế giao diện, đồng thời hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C/C++, Java, Objective-C, Python, Node.js, và SQL VSCode có khả năng chạy trên nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm Windows, Mac và Linux.
Tích hợp nhiều ngôn ngữ lập trình.
Mở file nhanh, tìm kiếm nhanh, tiện lợi.
Hổ trợ làm việc trên nhiều file cùng một lúc.
Giao diện trực quan, đẹp mắt.
Hệ thống quản lý mã nguồn với Git.
Công cụ gỡ lỗi mạnh mẽ.
Tự động nhận dạng ngôn ngữ lập trình từ các file.
Nhẹ, có khả năng mở rộng.
Chạy trên bất kì hệ điều hành nào.
Sức mạnh của VSCode đến từ việc cung cấp nhiều tiện ích miễn phí trong phần mở rộng ứng dụng, bao gồm các tiện ích hỗ trợ lập trình cho vi điều khiển, module và board phát triển.
3.5.2 Cài đặt phần mềmBước 1: Truy cập địa chỉ: https://code.visualstudio.com/ tải phiên bản phù hợp với hệ điều hành của máy tính.
Hình 3.26: Giao diện trang Web tải VSCodeBước 2: Sau khi hoàn tất cài đặt, tiến hành khởi động phần mềm.
QUY TRÌNH THIẾT KẾ
Giới thiệu
Hệ thống bao gồm ứng dụng Blynk và website điều khiển, cho phép quản lý các thiết bị kết nối mạng thông qua bộ điều khiển với ngõ ra công suất Bộ điều khiển nhận lệnh và xử lý việc điều khiển thiết bị, đảm bảo rằng các thiết bị hoạt động một cách thông minh và tiện lợi cho người dùng.
Nội dung thiết kế được trình bày bao gồm:
Sơ đồ khối hệ thống
Trình bày chức năng của từng khối
Tính toán và thiết kế mạch
THI CÔNG
Thi công hệ thống
1.1 Nhu cầu công nghệ IoTs trong lĩnh vực trang trại nông nghiệp hiện nay 1.1.1 Công nghệ IoTs
IoT, hay Internet of Things, là một hệ thống các thiết bị công nghệ liên kết với nhau qua mạng Internet Đầu tư vào IoT đang gia tăng mạnh mẽ, với thị trường toàn cầu dự kiến đạt 1.567 tỷ USD vào năm 2025, so với 110 tỷ USD vào năm 2017 Tốc độ tăng trưởng hàng năm kép (CAGR) của thị trường này ước tính đạt 39% trong giai đoạn từ 2017 đến 2025.
Theo nghiên cứu của Business Insider, dự báo đến năm 2023 sẽ có 12 triệu thiết bị cảm biến nông nghiệp được lắp đặt trên toàn cầu Thị trường nông nghiệp thông minh dự kiến đạt 15.344 triệu USD vào cuối năm 2025, gấp ba lần so với năm 2016 (5.098 triệu USD) và tăng trưởng với tỷ lệ CAGR trên 13,09% trong giai đoạn 2017-2025.
Hình 1.2: Số lượng thiết bị IoT lắp đặt trên toàn cầu từ 2015-2025
Mạng lưới làm việc thông minh được hình thành từ khả năng lưu trữ và sử dụng thông tin cho nhiều mục đích khác nhau Chẳng hạn, trong hệ thống IoT cho nông nghiệp, các thiết bị như hệ thống tưới, rèm và phân bón hoạt động tự động dựa trên dữ liệu thu thập được Điều này cho phép các thiết bị kỹ thuật sở hữu trí thông minh nhân tạo, giúp chúng giao tiếp và hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người.
IoT có khả năng ứng dụng rộng vô cùng, có thể kể ra như sau:
Quản lý thiết bị cá nhân
Quản lý vườn nông sản
Các tòa nhà tự động hóa
IoT mang lại sự nhanh chóng, tiện lợi và thông minh cho mọi hoạt động Với ứng dụng IoT, con người có thể thực hiện các nhiệm vụ yêu cầu độ chính xác cao và tính toán phức tạp, đồng thời lưu trữ và cung cấp thông tin liên tục mà không cần sự can thiệp của con người Hệ thống IoT còn có khả năng phân tích nhiều chỉ số cùng lúc, từ đó đưa ra giải pháp tối ưu cho các vấn đề Điều này cũng giúp tiết kiệm đáng kể nhân lực trong quản lý và vận hành Một trong những ứng dụng nổi bật của IoT là trong lĩnh vực nông nghiệp, cụ thể là nông nghiệp thông minh.
1.1.2 Đáp ứng công nghệ IoTs trong lĩnh vực nông nghiệp Nhiều nông dân Việt Nam quen với kiểu canh tác sản xuất theo kinh nghiệm cảm tính “trông trời, trông đất, trông mây, trông mưa, trông nắng, trông ngày, trông đêm” Hiện nay trong hoàn cảnh thời tiết thường xuyên thay đổi đột ngột do tác động của biến đổi khí hậu, thì nông dân khó mà có thể ứng phó kịp thời với sự thay đổi đó.
Xu hướng ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang ngày càng phát triển, giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến quản lý cây trồng một cách hiệu quả Các cảm biến được lắp đặt hợp lý trong vườn hoặc nông trại sẽ liên tục thu thập các chỉ số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng Dữ liệu thu thập được sẽ được gửi về các bộ vi xử lý, từ đó điều khiển hệ thống tưới tiêu, làm mát và chiếu sáng, đảm bảo điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây trồng.
Để đầu tư vào hệ thống tưới nước hiệu quả cho cây trồng, nông dân cần xem xét nhiều yếu tố quan trọng như quy mô sản xuất, yêu cầu tưới nước của từng loại cây, điều kiện nguồn nước, kỹ thuật vận hành hệ thống, chi phí đầu tư và khả năng sinh lợi Việc lựa chọn một hệ thống tưới chính xác tự động dựa trên nền tảng IoT sẽ mang lại hiệu quả cao hơn khi người nông dân hiểu rõ những yếu tố này, từ đó có thể đưa ra quyết định đầu tư hợp lý và phù hợp với nhu cầu của trang trại.
Đầu tư vào hệ thống tưới tiêu cho các loại rau, củ, quả trồng cách xa nhau và ở những khu vực khan hiếm nước là rất cần thiết Hệ thống tưới nước nhỏ giọt tự động là giải pháp tối ưu, giúp tiết kiệm nước nhờ vào việc cung cấp nước trực tiếp đến rễ cây, giảm thiểu lãng phí và đảm bảo cây trồng phát triển tốt.
IoT đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giải pháp công nghệ tự động hóa nông nghiệp, tuy nhiên không có giải pháp nào hoàn hảo cho tất cả Mỗi công nghệ đều có ưu và nhược điểm riêng, và chỉ có sự sáng tạo trong cải tiến mới giúp khắc phục những hạn chế này, mang lại hiệu quả như mong muốn Câu chuyện về các kỹ sư và nông dân ở Đất Sen hồng (Đồng Tháp) đã chứng minh rằng việc sáng chế máy móc nông nghiệp vượt trội hơn hàng ngoại là khả thi Hy vọng rằng nhiều nông dân Việt Nam sẽ tiếp tục viết nên câu chuyện thành công này bằng cách ứng dụng IoT và các nền tảng công nghệ hiện đại trong cuộc cách mạng 4.0 vào nông nghiệp.
Nông dân Việt Nam đang không ngừng chinh phục những đỉnh cao công nghệ để nâng cao thu nhập và chất lượng cuộc sống Họ không đơn độc trong hành trình này, mà có thể tận dụng sức mạnh tập thể thông qua các hội quán nông dân và hợp tác xã Sự liên kết với doanh nghiệp và sự hỗ trợ từ đội ngũ trí thức khoa học công nghệ sẽ tạo ra sức mạnh đoàn kết, giúp phát triển nền nông nghiệp Việt Nam đạt được những thành tựu to lớn, hướng tới một nền nông nghiệp thông minh và bền vững.
1.1.3 Hiệu quả mang lại từ việc áp dụng công nghệ IoTs trong nông nghiệpIoT trong nông nghiệp số là các thiết bị thông minh và các thiết bị cảm biến kết nối và điều khiển tự động trong suốt quá trình sản xuất giúp ứng phó với biến đổi khí hậu và hiệu ứng nhà kính Bên cạnh đó, nó sẽ giúp nâng cao chất lượng, bảo đảm vệ sinh an toàn thực phẩm và nâng cao giá trị sản phẩm.
Ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang trở thành xu hướng toàn cầu, đặc biệt ở các quốc gia có nền nông nghiệp phát triển như Việt Nam Việc giám sát trang trại qua webserver giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và quản lý nông nghiệp.
IoT sẽ chuyển đổi nông nghiệp từ sản xuất định tính sang sản xuất chính xác nhờ vào việc thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu thống kê.
Việc ứng dụng IoT trong nông nghiệp không chỉ nâng cao năng suất và sản lượng cho người nông dân, mà còn giúp họ tiếp cận với công nghệ tiên tiến nhất IoT mang lại nhiều lợi ích đáng kể, trở thành chìa khóa thành công cho nhiều thương hiệu nông sản lớn.
Áp dụng IoT trong nông nghiệp mang lại hiệu quả vượt trội, giúp nhà nông đạt năng suất cao trong thời gian ngắn Công nghệ này đảm bảo cây trồng luôn trong môi trường lý tưởng để phát triển thông qua hệ thống tưới tiêu và bón phân tự động dựa trên nhu cầu, cùng với robot thu hoạch tự động.
Lắp ráp và kiểm tra
Sau khi hoàn thành thi công, nhóm đã tiến hành đóng gói bộ điều khiển Mạch được đặt trong một hộp chữ nhật với kích thước 30cm x 40cm x 20cm Board mạch chính được cố định, giúp việc tháo lắp trở nên dễ dàng.
Hình 5.10: Hình ảnh mạch bên trong tủ điện.
Sau khi lắp đặt mạch vào kệ bên trong tủ điện, tiến hành khoan lỗ trên mặt tủ để lắp đặt các nút nhấn Sử dụng keo dán hai mặt để cố định màn hình LCD.
Hình 5.11: Hình ảnh tủ điện phía mặt bên ngoài
Hình 5.12: Mô phỏng vị trí đặt bộ điều khiển
Hình 5.13: Mặt bên tủ thệ thống
Hình 5.14: Hình ảnh mô phỏng mặt bên mô hình
Hình 5.15: Hình ảnh mô phỏng mặt trướt mô hình
Hình 5.16: Hình ảnh mô phỏng mặt sau mô hình
Hình 5.17: Lắp đặt cảm biến khí cháy MQ2
Hình 5.18: Lắp đặt cảm biến ánh sáng
Hình 5.19: Lắp đặt cảm biến độ ẩm đất
Hình 5.20: Lắp đặt cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
Hình 5.21: Lắp đặt vị trí quạt hút
Hình 5.22: Lắp đặt vị trí quạt thổi
Hình 5.23: Lắp đặt vị trí đèn LED
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
Kết quả đạt được
Đề tài này có khả năng ứng dụng thực tiễn cao, cho phép giám sát trực tiếp trên Web Server và điều khiển hệ thống qua ứng dụng mà không cần đến trang trại Điều này đáp ứng nhu cầu thực tiễn của xã hội, đồng thời giúp kiểm soát các yếu tố môi trường, tạo điều kiện tối ưu cho nông nghiệp và nâng cao năng suất cây trồng.
Có thể kiểm soát các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến cây trồng như nhiệt độ, độ ẩm và độ ẩm của đất thông qua các biện pháp quản lý hiệu quả.
Bật tắt quạt để khống chế nhiệ độ trong ngưỡng cho phép.
Bật tắt bơm để đảm bảo độ ẩm cho đất.
Bật tắt phun sương đảm bảo độ ẩm cho cây.
Có thể điều khiển trực tiếp các thiết bị thông qua tủ điều khiển.
Có thế giám sát các các thông số môi trường.
Đánh giá kết quả thực tế
Bảng 6.1: Bảng thực nghiệm kết quả chạy thực tế
Công việc Số lần Số lần thành công
Thời gian đáp ứng cho việc đánh giá điều khiển các nút nhấn trực tiếp là 3-5 giây, đạt yêu cầu Đối với điều khiển các nút nhấn trên ứng dụng Blynk, thời gian đáp ứng là 2-4 giây, cũng đạt yêu cầu Tương tự, điều khiển các nút nhấn trên Webserver có thời gian đáp ứng từ 2-4 giây và cũng đạt tiêu chuẩn.
Hiển thị các thông số lên App Blynk 30 30 3-6 giây Đạt
Hiển thị các thông số lên Website 30 30 3-6 giây Đạt
Hiển thị các thông số lên LCD 20x4 30 30 2-5 giây Đạt ĐÁNH GIÁ CHUNG Đạt
Nhận xét
Nhìn chung mô hình hoạt động trên 90% yêu cầu ban đầu đặt ra.
Hệ thống sử dụng nguồn cấp nhỏ nên an toàn cho người sử dụng.
Ứng dụng trên điện thoại hoạt động ổn định có thể dễ dàng điều khiển từ xa.
Thời gian đáp ứng các điều khiển nhanh trong khoảng 2-3 giây.
Hệ thống hoạt động ổn định qua nhiều lần thử nghiệm.
Giám sát được nhiệt độ và độ ẩm của môi trường xung quanh.
Tốc độ điều khiển bằng tay tương đối nhanh.
Giao diện điều khiển trực quan, đẹp mắt.
Dễ dàng sử dụng, lắp đặt và bảo dưỡng.
Mạch điều khiển nhỏ gọn, hoạt động khá ổn định, thời gian đáp ứng khá nhanh.
Giao diện điều khiển và giám sát dễ sử dụng, thân thiện người dùng.
Mô hình hệ thống có độ chính xác, tính an toàn và dễ dàng thao tác với người dùng.
Phù hợp cho các hệ thống sử dụng trong hộ gia đình.
Mô hình hoạt động ổn định, có khả năng làm việc liên tục và đáp ứng 100% yêu cầu ban đầu Hệ thống còn được mở rộng với chức năng điều khiển bằng giọng nói, giúp người dùng thao tác một cách đơn giản và dễ dàng.
Tuy nhiên, do kiến thức hạn chế và thời gian thực hiện có giới hạn, cũng như nguồn tài liệu tham khảo chủ yếu từ internet, đề tài vẫn không tránh khỏi một số sai sót và hạn chế nhất định.
Mô hình quy mô nhỏ 44x31x31 cm3 đi dây cho mô hình chưa được đẹp, tính thẩm mỹ chưa cao.
Các thiết bị sử dụng có công suất nhỏ cần nhiều thời gian để đáp ứng các yêu cầu.
Không có nguồn năng lượng dự trữ và tín hiệu cảnh báo khi có sự cố mất đi
Kích thước sản phẩm còn thô, thiếu tính thẩm mỹ.
Số lượng thiết bị còn hạn chế
Hệ thống phụ thuộc vào tốc độ mạng Wifi, và sự ổn định của Server Cloud Blynk.
Thời gian phản hồi cũng như cập nhật các thông số lên app và web đôi khi còn chậm phụ thuộc nhiều vào tốc độ mạng.
Chưa tích hợp nhiều tính năng thành một hệ thống IoT hoàn chỉnh.
Định hướng phát triển
Hệ thống hiện tại đã có khả năng điều khiển các thiết bị hiệu quả Qua quá trình thực hiện, tôi nhận thấy đề tài này rất phổ biến và có tính ứng dụng cao trong nhiều dự án thực tế Do đó, tôi xin đưa ra một số đề xuất để cải tiến và nâng cấp hệ thống.
Mở rộng số lượng cũng như công suất thiết bị điều khiển.
Điều chỉnh độ sáng đèn, tốc độ quạt, nhiệt độ điều hòa,
Thiết kế nguôn điện dự phòng khi mất điện ưu tiên các nguồn năng lượng sạch như gió, mặt trời.
Thiết kế hệ thống camera quan sát.
Thiết kế hê thống cảnh báo khi có sự cố cháy nổ, mất điện.
Ứng dụng đề tài vào hệ thống thực tế.