Các nghiên cứu tiến xa hơn trong việc tự động hóa quá trình chăm sóc hồ cá thông qua việc sử dụng các cảm biến, hệ thống điều khiển tự động và phân tích dữ liệu để tối ưu hóa môi trường
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ HỆ THỐNG IOT ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO HỒ CÁ GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: TÔN THỊ THANH THẢO TRẦN ĐỨC DUY SKL011033 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG IOT ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO HỒ CÁ GVHD: TS Nguyễn Văn Thái SVTH: Tôn Thị Thanh Thảo MSSV: 19151018 Trần Đức Duy MSSV: 19151107 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Tôn Thị Thanh Thảo MSSV: 19151018 Họ tên sinh viên 2: Trần Đức Duy MSSV: 19151107 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa TÊN ĐỀ TÀI : Thiết kế hệ thống IoT điều khiển giám sát cho hồ cá NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu lý thuyết quy trình chăm sóc cá cảnh yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe cá Thiết kế phần cứng bể lọc hồ nuôi cá Thiết kế, thi công mạch điều khiển sử dụng ESP32 thiết bị Viết chương trình giám sát điều khiển cho mơ hình hồ nuôi cá Thiết kế giao diện điều khiển giám sát thông số ứng dụng Android Lắp đặt thiết bị vào mơ hình bể cá kết nối với ứng dụng Chạy thử nghiệm hệ thống Cân chỉnh hệ thống cho phù hợp Viết sách luận văn Báo cáo đề tài tốt nghiệp SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI Mơ hình điều khiển thủ công tự động trình cho cá ăn, thay nước, bật đèn, điều hịa nhiệt độ Có thể giám sát thơng số nhiệt độ, mực nước, thức ăn cá Hiện thông báo ứng dụng mạch điều khiển kết nối với Wi-Fi Cấu hình thơng tin kết nối Wi-Fi thông qua giao diện web, tự động tạo điểm truy cập để kết nối cấu hình lại khơng tìm thấy mạng Wi-Fi lưu trữ gặp cố kết nối, tự động kết nối lại Wi-Fi bị không ổn định Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 06/02/2023 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/6/2023 i TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023 Trưởng Ngành ThS.Nguyễn Trần Minh Nguyệt Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Thái ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Tôn Thị Thanh Thảo MSSV: 19151018 Họ tên sinh viên 2: Trần Đức Duy MSSV: 19151107 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài : Thiết kế hệ thống IoT điều khiển giám sát cho hồ cá NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Nhóm sinh viên thiết kế thi cơng mơ hình hồ cá, qua thực điều khiển trình thay nước, cho cá ăn, điều hịa nhiệt độ mơi trường sống cá điều khiển chiếu sáng Từ phát triển hệ thống IoT điều khiển giám sát thông qua ứng dụng Android cho phép người dùng giám sát điều khiển hệ thống từ xa Nhóm sinh viên thực điều khiển giám sát hệ thống tự động thành cơng Ưu điểm: Đề tài nhóm sinh viên thực thành công việc thay đổi phương pháp quản lý bể cá truyền thống hệ thống tự động lập trình điều khiển Hệ thống cho phép người dùng có khả can thiệp điều khiển hoạt động thay nước, cung cấp thức ăn điều chỉnh nhiệt độ môi trường sống cho cá Hồ cá có hệ thống lọc tràn Overflow giúp xử lý chất thải, cung cấp oxy, giúp việc thay nước trở nên thuận tiện hơn, khơng cần khoan hồ cá để thay nước Mơ hình thiết kế có khả điều khiển giám sát từ xa, giúp giảm phụ thuộc vào người Điều đồng nghĩa với việc người dùng quan sát tình trạng hồ cá liên tục suốt 24/7 Mơ hình cho phép người dùng thiết lập thông số quan trọng cho bể cá, điều đảm bảo hệ thống phù hợp với hầu hết loại cá thơng dụng ni Có chức cấu hình Wi-Fi thơng qua giao diện web, khôi phục lại mật khẩu, nhập mã để điều khiển thiết bị để bảo mật cho người dùng người thực dự án thực quản lý nhiều hồ cá iii Khi kết nối Wi-Fi chạy tự động chương trình theo thời gian thực lúc chờ kết nối lại điều khiển trực tiếp cơng tắc bên ngồi tủ điện Đặc biệt, đề tài mang tính thực tiễn cao dễ dàng lắp đặt, phù hợp với nhu cầu nuôi cá cảnh nhà đa số người dùng Hệ thống giúp tối ưu hóa thời gian cơng sức người dùng, đồng thời đảm bảo sống cá môi trường điều chỉnh tối ưu Khuyết điểm: Chỉ sử dụng điện thoại Android Khơng có hình hiển thị thơng số bên ngồi hồ cá, xem thơng số ứng dụng điện thoại Khi Wi-Fi, hệ thống không cập nhật thông số từ cảm biến lên ứng dụng Chỉ điều khiển qua hai cách điều khiển qua ứng dụng điện thoại công tắc tủ điện Khi điều khiển thơng qua tủ điện trạng thái hồn tồn offline, không cập nhật trạng thái thiết bị cập nhật liệu lên ứng dụng Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:…………….(Bằng chữ:… ) TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên TS Nguyễn Văn Thái iv BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên 1: Tôn Thị Thanh Thảo MSSV: 19151018 Họ tên sinh viên 2: Trần Đức Duy MSSV: 19151107 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài : Thiết kế hệ thống IoT điều khiển giám sát cho hồ cá Giảng viên Hướng dẫn : TS.Nguyễn Văn Thái Giảng viên Phản biện : TS.Vũ Văn Phong Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét chung nội dung đề tài Nội dung đề tài khối lượng thực hiện: phù hợp với đồ án tốt nghiệp ngành Điều Khiển Tự Động Hóa Tuy nhiên đề tài khơng có nhiều điều Điều khiển đơn giản (On/Off) Thực giám sát thông số hiển thị smartphone Ý kiến kết luận (ghi rõ nội dung cần bổ sung, hiệu chỉnh) Ưu điểm: Sinh viên thực thiết kế từ đầu đề tài có tính ứng dụng Nhược điểm: Nội dung đề tài đơn giản phần kết đề tài sơ sài cần bổ sung đồ án Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để bảo vệ: Không bảo vệ: Câu hỏi phản biện (Giảng viên không cho SV biết trước) Nhóm sinh viên có thực khảo sát tìm hiểu yếu tố quan tâm nuôi cá hồ không? 2.Nếu cần cải tiến, đề tài cần cải tiến điều ? Điểm đánh giá đề tài: 7.9 /10 (Bảy Chín) TP HCM, ngày 13 tháng năm 2023 Người nhận xét TS Vũ Văn Phong v LỜI CAM ĐOAN Nhóm thực đề tài – Tôn Thị Thanh Thảo Trần Đức Duy xin cam đoan đề tài đồ án nhóm thực cách minh bạch, cơng khai Tất nghiên cứu nhóm thực độc lập với giúp đỡ giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Thái, khơng có hành vi chép đạo nhái, không chép kết đề tài khác Và phần kiến thức tham khảo sử dụng đề tài trích dẫn đầy đủ ghi rõ nguồn gốc báo cáo phần tham khảo Nhóm chúng em xin chịu trách nhiệm nhà trường sai phạm Người thực Trần Đức Duy Tôn Thị Thanh Thảo I LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, nhóm sinh viên thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy/Cô khoa Điện - Điện Tử, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Chúng em trân trọng kiến thức quý báu mà Thầy/Cô truyền đạt cho chúng em, dẫn định hướng trình học tập Đây tiền đề quan trọng giúp chúng em hoàn thành đề tài phát triển nghiệp sau Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn đến cha mẹ, đồng hành chúng suốt chặng đường thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Thái, người tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt thời gian thực Đồ Án Tốt Nghiệp Chúng em biết ơn không kiến thức mà Thầy chia sẻ, mà gương mẫu mực mà Thầy đại diện Thầy truyền đạt cho chúng em giá trị nghề nghiệp quan trọng trở thành nguồn cảm hứng hành trình học tập phát triển sau Mặc dù nhóm cố gắng hồn thành nhiệm vụ đảm bảo thời hạn, kiến thức hạn chế, chắn có thiếu sót khơng tránh khỏi Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp từ Thầy/Cơ bạn sinh viên để nhóm hồn thiện nâng cao chất lượng đề tài Nhóm xin chân thành cảm ơn tất người đồng hành ủng hộ trình thực đề tài II TÓM TẮT Nhằm mục đích phát triển hệ thống ni cá theo quy trình áp dụng khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao giá trị phát triển theo hướng ứng dụng công nghệ cao Nhóm thực đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG IOT ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO HỒ CÁ” Ở đề tài nhóm thực tính tốn thiết kế mơ hình cho hồ ni cá tự động, thi cơng bể lọc kết hợp với hệ thống IoT thiết lập quy trình điều khiển giám sát thay nước, cho cá ăn, chiếu sáng điều hòa nhiệt độ phù hợp cho cá cảnh cuối áp dụng vào hệ thống thực tế đánh giá chất lượng hệ thống III Phụ Lục Hình 6.16: Cài đặt thư viện Firebase Bước 7: Thư viện cảm biến DS18B20, DS3231, SRF-05 hỗ trợ cấu hình Wi-Fi khơng cần nạp lại code: Hình 6.17: Thư viện cảm biến SRF-05 Hình 6.18: Thư viện cảm biến DS18B20 DS3231 Hình 6.19: Thư viện hỗ trợ cấu hình Wi-Fi Kết nối Android Studio Firebase Bước 1: Mở Android Studio, tạo project chọn MainActivity dạng Empty Activity Phụ Lục Bước 2: Tại console Firebase, vào mục Project Overview sau ấn vào nút chọn tích hợp vào Android Sau có sửa sổ thị để nhập package name project name Nhập vào tên package tên project giống project vừa tạo Android Studio Hình 6.20: Đăng ký ứng dụng liên kết với Firebase Sau tải file google-services.json copy vào thư mục ứng dụng Android Studio Hình 6.21: Tải file google-services.json Bước 3: Thực cấu hình thư viện Android Studio Trong Android Studio, mở file build.gradle (project) thêm dòng sau: buildscript { dependencies { // Add this line classpath 'com.google.gms:google-services:3.1.0' } } Phụ Lục Trong file build.gradle (ứng dụng) thêm dòng sau vào cuối: dependencies { //Add this line compile 'com.google.firebase:firebase-database:11.8.0' } ứng dụngly plugin: 'com.google.gms.google-services' Tại phía góc bên phải Android Studio ấn Sync Now Vậy hoàn thành cấu hình FireBase lên Android Studio [11] Các hàm dùng code ứng dụng Android: - Các file XML: Phụ Lục Phụ Lục = ThucAnInterval) { lastThucAnTime = millis(); hongngoai(); } if (choan_sunday && (currentDayOfWeek == 0)) { { if ((hour_choan_sunday == current_hour) && (minute_choan_sunday == current_minute)) { choan_auto_tomtat(); } } } } void get_nhietdotb() { Firebase.RTDB.getInt(&fbdo, "NhietDoAuto/maxTemperature"); nhietdo_max = fbdo.intData(); Firebase.RTDB.getInt(&fbdo, "NhietDoAuto/minTemperature"); nhietdo_min = fbdo.intData(); if (nhietdo_min >= nhietdo_max) { temp = nhietdo_min; // Lưu giá trị nhietdo_min tạm thời nhietdo_min = nhietdo_max; // Gán giá trị nhietdo_max cho nhietdo_min nhietdo_max = temp; // Gán giá trị tạm thời (ban đầu nhietdo_min) cho nhietdo_max Phụ Lục } Serial.println(nhietdo_min); Serial.println(nhietdo_max); nhietdo_trungbinh = (nhietdo_min + nhietdo_max) / 2; } void chedo_test() { Firebase.RTDB.getBool(&fbdo, "auto_mode"); bool auto_mode = fbdo.boolData(); bool manual_mode = !auto_mode; auto_mode // manual_mode có giá trị đảo ngược int current_mode = auto_mode ? : 1; // Gán giá trị auto_mode true, ngược lại gán giá trị switch (current_mode) { case 0: // chế độ tự động if (!auto_mode_enabled) { Firebase.RTDB.setBool(&fbdo, "manual_mode", false); Firebase.RTDB.setBool(&fbdo, "auto_mode", true); auto_mode_enabled = true; manual_mode_enabled = false; Serial.println("auto_mode"); } break; case 1: // chế độ thủ công if (!manual_mode_enabled) { Firebase.RTDB.setBool(&fbdo, "auto_mode", false); Firebase.RTDB.setBool(&fbdo, "manual_mode", true); manual_mode_enabled = true; auto_mode_enabled = false; Serial.println("manual_mode"); } Phụ Lục break; } } if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { Serial.println("Ket noi on"); digitalWrite(led_wifi, LOW); counter = counter + 1; if (counter >= 100) counter = 0; String counterStr = String(counter); Firebase.RTDB.setString(&fbdo, "WifiCheck", counterStr.c_str()); } S K L 0