Ứng dụng của IoT trong trồng hoa nhà kính 2.1.. Trang 19 Hình 2.2 Người nông dân can thi p thệ ủ công vào cây trồng trong nhà kính Một số lợi ích n i b t cổ ậ ủa ứng d ng IoT trong viụ
Tổng quan v IOT (internet of things) 9 ề 1.1 Khái niệm v ề IOT
Sự hình thành và phát tri n c ể ủa IoT
Ý tưởng về Internet of Things (IoT) đã xuất hiện từ khá lâu, cụ thể là vào những năm 1980 và 1990, khi mà khái niệm kết hợp cảm biến và trí thông minh vào các vật thể thông thường được thảo luận Tuy nhiên, tiến độ thực hiện các dự án IoT diễn ra chậm chạp do công nghệ thời điểm đó chưa phát triển đủ mạnh, với các chip quá lớn và thiếu khả năng giao tiếp hiệu quả giữa các đối tượng.
Vào năm 1999, Kevin Ashton, nhà khoa học sáng lập trung tâm Auto-ID tại MIT, đã giới thiệu cụm từ IoT (Internet of Things) Ông đã thiết lập các quy chuẩn cho RFID, một phương thức giao tiếp không dây sử dụng sóng radio, cùng với nhiều công nghệ khác Ban đầu, IoT chủ yếu phục vụ cho kinh doanh và sản xuất, được gọi là Machine to Machine (M2M) Hiện nay, IoT đã mở rộng để kết nối Internet với mọi ngóc ngách thông qua các thiết bị thông minh.
Năm 2000 – 2013, IoT được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi vào các lĩnh vực đời sống như đồ gia dụng, thiết bị chăm sóc sức khỏe
Năm 2014, số lượng thiết b di động và máy móc k t n i vị ế ố ới internet vượt dân s ố thế gi i lúc b y gi ớ ấ ờ
Và cuối cùng đến năm 2015, các mô hình robot IoT, trang trại IoT được công bố và đưa vào ứng dụng cũng như phát triển cho đến ngày nay
Hình 1.2 Ứng dụng IoT ở nhiều lĩnh vực
1.3 Cấu trúc của m t h ộ ệthống IoT
Hệ thống IoT bao gồm bốn thành phần chính: thiết bị (things), cổng kết nối (gateways), mạng và điện toán đám mây (network and cloud), cùng với các dịch vụ phân tích và xử lý dữ liệu (services - data creation and solution layers).
Things là một vật thể được trang bị các cảm biến thu thập dữ liệu và có thể được truyền qua mạng, đồng thời cho phép mọi thứ hoạt động (ví dụ: bật hoặc tắt đèn, mở hoặc đóng cửa, tăng hoặc giảm tốc độ quay của động cơ ).
- Gateways: Nơi kết nối các c m thiụ ết bị, để truy n tề ải thông tin đến h ệthống máy chủ hoặc đến các trạm kết n i khác ố
Hạ tầng mạng và điện toán đám mây bao gồm các thiết bị như router, switch, và các thiết bị khác để kiểm soát lưu lượng dữ liệu Những thiết bị này kết nối với mạng lưới viễn thông và cáp do các nhà cung cấp dịch vụ triển khai Các trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây tạo thành một hệ thống liên kết gồm nhiều máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối chặt chẽ.
Bộ phân tích và xử lý dữ liệu trong hệ thống bao gồm máy chủ quản lý, có khả năng phân tích dữ liệu thiết bị, từ đó đưa ra mệnh lệnh và giải pháp dựa trên các chương trình có sẵn.
Hình 1.3 Cấu trúc h thống IoT ệ
Các hệ thống IoT thường có những đặc điểm sau:
Các thiết bị IoT thường không đồng nhất do chúng sử dụng phần cứng và hệ thống khác nhau Tuy nhiên, các thiết bị này có thể tương tác với nhau thông qua sự liên kết giữa các hệ thống, tạo ra một mạng lưới kết nối đa dạng.
Hệ thống IoT cung cấp nhiều dịch vụ liên quan đến "things", bao gồm việc bảo vệ quyền riêng tư và đảm bảo tính toàn vẹn giữa thiết bị vật lý và phần mềm.
- Có s liên thông:ự Các h ệthống IoT có th k t n i v i nh ng th và thi t b khác ể ế ố ớ ữ ứ ế ị nhau thông qua mạng thông tin và cơ sở ạ ầ h t ng truy n thông t ng th ề ổ ể
IoT là một mạng lưới có khả năng kết nối từ 50.000 đến 100.000 đối tượng, cho phép theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng một cách hiệu quả Nhờ đó, nhiều thiết bị và máy móc sẽ được quản lý và giao tiếp với nhau trên quy mô lớn hơn rất nhiều so với số lượng máy tính hiện tại đang kết nối Internet Lượng thông tin được truyền tải bởi các thiết bị này vượt xa khả năng xử lý của con người.
Tính linh hoạt của thiết bị điện tử và máy móc cho phép thay đổi tự động, bao gồm các chức năng như bật/tắt nguồn, kết nối hoặc ngắt kết nối và xác định vị trí.
1.5 Nguyên lý hoạt động cơ bản của IOT
Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của IoT (Nguồn: Vin3S)
1.6 Ưu và nhược điểm của IoT
- IoT giúp truy cập thông tin t m i lúc, mừ ọ ọi nơi trên mọi thi t bế ị
- Cải thiện vi c giao ti p giệ ế ữa các thiế ị t b điệ ử được kết nốn t i
- Chuyển dữ liệu qua m ng internet giúp ti t kiạ ế ệm được thời gian và ti n bề ạc
- Tự ng hóa các nhiđộ ệm vụ giúp c i ả thiện chất lượng và d ch v ị ụ
- IoT giúp chúng ta thu thập được nhiều thông tin để ừ đó đưa ra đượ t c quyết định tốt nhất
IoT giúp tiết kiệm chi phí bằng cách tối ưu hóa năng lượng và tài nguyên một cách hiệu quả Việc áp dụng công nghệ và giám sát các thiết bị cho phép cảnh báo các trường hợp sự cố có thể xảy ra, từ đó giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn, sự cố và hư hỏng hệ thống.
Bên c nh nh ng lạ ữ ợi ích mà IoT đem lại thì cùng với đó IoT cũng tồ ạn t i nh ng ữ nhược như c điểợ m nhất định:
Khi các thiết bị và máy móc kết nối với internet, quyền riêng tư và tính bảo mật trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Dữ liệu của bạn có thể bị đánh cắp bởi các đối tượng xấu, như tin tặc, những người có thể khai thác lỗ hổng của phần mềm để xâm nhập vào hệ thống Họ có khả năng kiểm soát mọi thứ trong nhà bạn và sử dụng những dữ liệu bị đánh cắp đó cho mục đích xấu.
Các doanh nghiệp sẽ phải đối mặt với thách thức lớn trong việc quản lý và thu thập dữ liệu từ số lượng lớn thiết bị IoT Việc này đòi hỏi các giải pháp hiệu quả để xử lý và bảo mật thông tin từ các thiết bị kết nối.
Sự phức tạp của Internet vạn vật (IoT) đến từ tính đa dạng và quy mô rộng lớn của nó, khiến cho một lỗi nhỏ trong phần mềm hoặc phần cứng có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng.
1.7 Một s ố ứng d ng ph ụ ổbiến của IoT
IoT giúp cuộc sống trở nên thông minh và tiện lợi hơn, đồng thời tăng cường sự kết nối giữa con người và thiết bị Công nghệ IoT thúc đẩy việc khai thác và sử dụng dữ liệu hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, từ quản lý đến nghiên cứu sản xuất Nhờ đó, chất lượng sản phẩm và dịch vụ được cải thiện rõ rệt, mang lại nhiều lợi ích và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Sự tham gia của các thiết bị công nghệ và IoT giúp đơn giản hóa và tự động hóa công việc hàng ngày, nâng cao hiệu quả công việc và cải thiện chất lượng cuộc sống.
IoT s làm cho nhẽ à, văn phòng và phương tiện c a chúng ta tr nên thông minh ủ ở hơn, dễ đo lường hơn và tốt hơn.
Các thi t bế ị thông minh như Echo của Amazon và Google Home giúp phát nhạc dễ dàng, đặ ộ h n gi , t b ẹ ờ
Hệ thống các thi t b IoT trong nhà giúp chúng ta qu n lý mế ị ả ọi đồ v t m t cách t ậ ộ ự động kể cả khi không ở nhà
Đặc điểm của IoT
Các hệ thống IoT thường có những đặc điểm sau:
Các thiết bị IoT thường không đồng nhất do chúng sở hữu phần cứng và hệ thống khác nhau, nhưng có thể tương tác với nhau nhờ sự liên kết giữa các hệ thống.
Hệ thống IoT cung cấp các dịch vụ liên quan đến "things", bao gồm việc bảo vệ quyền riêng tư và tính toàn vẹn giữa thiết bị vật lý (Physical Things) và phần mềm (Virtual Things).
- Có s liên thông:ự Các h ệthống IoT có th k t n i v i nh ng th và thi t b khác ể ế ố ớ ữ ứ ế ị nhau thông qua mạng thông tin và cơ sở ạ ầ h t ng truy n thông t ng th ề ổ ể
IoT là mạng lưới có khả năng kết nối từ 50.000 đến 100.000 đối tượng, cho phép theo dõi di chuyển của từng đối tượng Điều này dẫn đến việc nhiều thiết bị và máy móc sẽ được quản lý và giao tiếp với nhau trên quy mô lớn hơn rất nhiều so với số lượng máy tính hiện tại đang kết nối internet Lượng thông tin được truyền tải bởi các thiết bị này vượt xa khả năng xử lý của con người.
Tính linh hoạt của thiết bị điện tử và máy móc cho phép tự động thay đổi trạng thái, bao gồm các chức năng như bật/tắt nguồn, kết nối hoặc ngắt kết nối, và xác định vị trí.
Nguyên lý ho ạt động cơ bả n c a IOT 12 ủ 1.6 Ưu và nhược điểm của IoT
Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của IoT (Nguồn: Vin3S)
1.6 Ưu và nhược điểm của IoT
- IoT giúp truy cập thông tin t m i lúc, mừ ọ ọi nơi trên mọi thi t bế ị
- Cải thiện vi c giao ti p giệ ế ữa các thiế ị t b điệ ử được kết nốn t i
- Chuyển dữ liệu qua m ng internet giúp ti t kiạ ế ệm được thời gian và ti n bề ạc
- Tự ng hóa các nhiđộ ệm vụ giúp c i ả thiện chất lượng và d ch v ị ụ
- IoT giúp chúng ta thu thập được nhiều thông tin để ừ đó đưa ra đượ t c quyết định tốt nhất
IoT giúp tiết kiệm chi phí bằng cách tối ưu hóa năng lượng và tài nguyên một cách hiệu quả Việc áp dụng công nghệ và giám sát các thiết bị cho phép cảnh báo kịp thời các trường hợp sự cố có thể xảy ra, từ đó giảm thiểu tắc nghẽn, sự cố và hư hỏng hệ thống.
Bên c nh nh ng lạ ữ ợi ích mà IoT đem lại thì cùng với đó IoT cũng tồ ạn t i nh ng ữ nhược như c điểợ m nhất định:
Quyền riêng tư và tính bảo mật là vấn đề quan trọng khi các thiết bị và máy móc kết nối internet Dữ liệu của bạn có thể bị đánh cắp bởi các hacker, những người có khả năng khai thác lỗ hổng của phần mềm để xâm nhập và kiểm soát mọi thứ trong nhà bạn Họ có thể sử dụng những dữ liệu bị đánh cắp đó cho mục đích xấu, gây ra những rủi ro nghiêm trọng cho an ninh cá nhân.
Các doanh nghiệp phải đối mặt với thách thức trong việc quản lý số lượng lớn thiết bị IoT và thu thập, quản lý dữ liệu từ các thiết bị này.
Sự phức tạp của IoT xuất phát từ tính đa dạng và quy mô rộng lớn của nó, vì vậy một lỗi duy nhất trong phần mềm hoặc phần cứng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
1.7 Một s ố ứng d ng ph ụ ổbiến của IoT
IoT giúp cuộc sống trở nên thông minh và tiện lợi hơn, đồng thời tăng cường sự kết nối giữa các thiết bị Công nghệ IoT thúc đẩy việc khai thác và sử dụng dữ liệu hiệu quả, cải thiện quy trình quản lý và nghiên cứu sản xuất Nhờ đó, chất lượng sản phẩm và dịch vụ được nâng cao, mang lại nhiều lợi ích cho người tiêu dùng Sự tham gia của các thiết bị công nghệ và IoT giúp đơn giản hóa và tự động hóa công việc hàng ngày, nâng cao hiệu quả công việc và cải thiện chất lượng cuộc sống.
IoT s làm cho nhẽ à, văn phòng và phương tiện c a chúng ta tr nên thông minh ủ ở hơn, dễ đo lường hơn và tốt hơn.
Các thi t bế ị thông minh như Echo của Amazon và Google Home giúp phát nhạc dễ dàng, đặ ộ h n gi , t b ẹ ờ
Hệ thống các thi t b IoT trong nhà giúp chúng ta qu n lý mế ị ả ọi đồ v t m t cách t ậ ộ ự động kể cả khi không ở nhà
Các thiết bị IoT trong hệ thống an ninh giúp kiểm soát và theo dõi ngôi nhà một cách tin cậy Thiết bị điều hòa thông minh có khả năng sưởi ấm hoặc làm mát căn nhà trước khi chúng ta trở về Hệ thống đèn thông minh cũng được điều khiển tự động ngay cả khi không có ai ở nhà IoT mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả hoạt động.
Lợi ích của IoT cho doanh nghiệp phụ thuộc vào việc triển khai cụ thể và truy cập vào nguồn dữ liệu về sản phẩm và quy trình của họ Doanh nghiệp đang tích hợp các cảm biến vào các thành phần của sản phẩm để giúp nó có khả năng kết nối và truyền tải dữ liệu, từ đó phát hiện lỗi trước khi sự cố xảy ra IoT đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo, nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro.
Ngành công nghiệp sản xuất đang tích cực áp dụng Internet of Things (IoT) và chuyển đổi kỹ thuật số, với IoT được coi là Internet công nghiệp của vật chất Công nghệ 4.0 và các giải pháp thông minh đang được sử dụng để nâng cao hiệu quả chuỗi cung ứng và hoạt động sản xuất Bên cạnh đó, IoT cũng đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực y tế và sức khỏe, mang lại những cải tiến đáng kể trong quản lý và chăm sóc sức khỏe.
Việc áp dụng Internet of Things (IoT) trong chăm sóc sức khỏe mang lại ý nghĩa quan trọng, giúp các ngành công nghiệp thu thập dữ liệu từ thiết bị y tế Điều này không chỉ cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn hỗ trợ hiệu quả trong việc chăm sóc bệnh nhân.
IoT giúp phát hiện ngã và hỗ trợ người già hoặc người tàn tật sống độc lập, đồng thời đo lường mức độ tia UV để cảnh báo mọi người không phơi nắng quá lâu Những ứng dụng này mang lại lợi ích to lớn cho ngành du lịch, giúp nâng cao trải nghiệm và an toàn cho du khách.
Hiện nay, nhi u công ty du lề ịch đang dần s d ng IoT vào trong hoử ụ ạt động của họ, v i mong mu n ti p c n khách hàng b ng nhi u cách khác nhau ớ ố ế ậ ằ ề
Triển khai IoT vào hoạt động, ngành du l ch s có công c ị ẽ ụ để ph c v khách hàng ụ ụ một cách tốt hơn và tăng hiệu quả hoạt động
Ứng dụng IoT trong ngành khách sạn giúp cải thiện trải nghiệm khách hàng thông qua hệ thống phòng khách thông minh Nhân viên khách sạn có thể sử dụng công nghệ để theo dõi tình trạng phòng, từ đó điều chỉnh nhiệt độ và tiết kiệm năng lượng hiệu quả hơn.
Sử dụng IoT trong nông nghiệp giúp nông dân dễ dàng thu thập dữ liệu về độ ẩm, không khí và nhiệt độ phù hợp với cây trồng, từ đó giám sát việc sử dụng nước hiệu quả Công nghệ này nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp với số lượng công nhân ít hơn, giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí nhân công và tăng năng suất cây trồng, cải thiện đời sống của nông dân.
Chương 2 Ứng dụng của IoT trong trồng hoa nhà kính
2.1 Thực trạng nền trồng hoa, cây cảnh hiện nay Đi cùng với s phát tri n c a các ngành nông nghi p ự ể ủ ệ ở Việt Nam hi n nay, ngành ệ trồnghoa và cây cảnh đã và đang có những bước phát tri n v ể ề năng suất, chất lượng cũng như hiêun quả kinh tế Mang đến nguồn thu nhập cho các hộ gia đình nói riêng, góp phần vào việc phát triển n n kinh t nói chung ề ế
Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên khí hậu đa dạng với nhiều đặc điểm nhiệt đới và ôn đới, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nhiều loại hoa Đặc biệt, sự phong phú về địa hình góp phần làm tăng thêm sự đa dạng của các loài hoa, bao gồm cả những loại hoa quý hiếm và có giá trị cao trên thị trường trong nước và quốc tế.
Việc trồng hoa trong nhà kính đã trở nên phổ biến tại Việt Nam, với hệ thống nhà kính được bao bọc bởi nilon Phương pháp này giúp ngăn chặn sâu bệnh xâm nhập và hạn chế tác động của thời tiết đến quá trình trồng hoa.
Ứng dụ ng c a IoT trong tr ng hoa nhà kính 16 ủ ồ 2.1 Thực trạng n n tr ng hoa, cây c nh hi n nay 16ềồảệ 2.2 Lợi ích sử d ng IoT vào viụ ệc trồ ng hoa trong nhà kính
Tác động c ủa IoT đế n ngành tr ng hoa 17 ồ 2.2.2 Ứng d ng cụ ủa IoT trong trồng hoa nhà kính
Mỗi loài hoa yêu cầu điều kiện nước và độ ẩm khác nhau, điều này ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng Việc giám sát độ ẩm giúp con người thu thập dữ liệu hiệu quả từ quá trình trồng hoa đến khâu xử lý và thu hoạch sản phẩm.
Lợi ích của việc sử ụ d ng IoT trong trồng hoa trong nhà kính
Công nghệ IoT đã mang lại bước tiến lớn cho ngành trồng hoa trong nhà kính, hoàn toàn thay đổi cách thức quản lý và sản xuất.
Hệ thống IoT hoàn toàn khác biệt so với canh tác truyền thống, giúp nông dân tối ưu hóa năng suất và phân tích các yếu tố ngoại cảnh như đất đai, dịch bệnh và khí hậu Đặc biệt trong việc trồng hoa trong nhà kính, việc can thiệp thủ công có thể gây tổn thất lớn về sản lượng, năng lượng và chi phí lao động Sử dụng IoT để xây dựng nhà kính thông minh sẽ là giải pháp hiệu quả hơn Nhờ IoT, nông dân có thể dễ dàng kiểm soát khí hậu và phân tích các yếu tố môi trường trong nhà kính.
Việc ứng dụng IoT trong trồng hoa là một bước tiến quan trọng, với nhiều quốc gia đang nghiên cứu và triển khai công nghệ này trong nhà kính, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
Hình 2.2 Người nông dân can thi p thệ ủ công vào cây trồng trong nhà kính
Một số lợi ích n i b t cổ ậ ủa ứng d ng IoT trong viụ ệc trồng hoa trong nhà kính:
- Kiểm soát và điều chỉnh điều kiện môi trường sinh trưởng phù hợp cho từng loài hoa
- Tối ưu lượng nhân lực lao động: Khi đã có sự hỗ trợ c a máy móc s giủ ẽ ảm được chi phí lao động trong quá trình trồng hoa
Kiểm soát và tối ưu hóa thời gian, liều lượng phân bón, hóa chất và thu hoạch sâu bệnh là rất cần thiết Mỗi loại hoa sẽ yêu cầu một liều lượng khác nhau, vì vậy IoT sẽ hỗ trợ người nông dân trong việc tính toán liều lượng phù hợp và cần thiết cho từng loại cây hoa.
Nâng cao chất lượng sản phẩm thông qua hệ thống IoT giúp tối ưu hóa thời gian phát triển và thu hoạch cây hoa, từ đó cung cấp ra thị trường những sản phẩm tốt nhất.
Phủ sóng ngành trồng hoa nhà kính: Công nghệ IoT kết nối chặt chẽ giữa nông dân và người tiêu dùng trên toàn quốc, giúp nông dân dễ dàng đưa sản phẩm của mình đến tay người tiêu dùng.
Hình 2.3 Kết nối, đồng b vộ ới các hệ thống IoT khác
IoT là một công nghệ cách mạng cho ngành trồng hoa nhà kính, giúp người nông dân quản lý chất lượng cây trồng một cách chính xác Công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm, mang lại lợi ích lớn cho ngành nông nghiệp.
2.2.2 Ứ ng d ụ ng c a IoT trong ủ tr ồ ng hoa nhà kính
2.2.2.1 Trong tr ồ ng tr ọ t g Ứng d ng IoT trong h ụ ệthống ánh sáng Để quản lý thường xuyên và đảm bảo chất lượng đất cho cây trồng, các nhà sản xuất đã cung cấp hệ thống ánh sáng để điều chính được độ sáng cho phù hợp với từng loại cây hoa
Các loài hoa như hoa lan và hoa hồng cổ điển thường phát triển tốt trong môi trường có nhiều ánh sáng, nhưng nhiều loại hoa phong lan cũng có khả năng phát triển ở nơi có ánh sáng thấp Nhờ vào công nghệ IoT, nông dân có thể điều chỉnh ánh sáng trong nhà kính để phù hợp với từng loại hoa, tối ưu hóa điều kiện phát triển và nâng cao năng suất.
Cẩm tú cầu là loài hoa phổ biến trong trồng nhà kính, cần độ ẩm cao để phát triển tối ưu Việc ứng dụng IoT trong quản lý phân bón giúp tối ưu hóa lượng dinh dưỡng cho cây trồng, đảm bảo cẩm tú cầu nhận đủ chất cần thiết để phát triển khỏe mạnh.
Việc bón phân cần tuân thủ liều lượng nhất định và chính xác, bởi sử dụng quá nhiều phân bón không chỉ gây thiệt hại về tài chính mà còn làm giảm chất lượng đất, ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng.
Các phương pháp bón phân trong công nghệ IoT giúp ước tính được chính xác các mô hình không gian v nhu c u cề ầ ủa chất dinh dưỡng
Hình 2.4 Một số đầu vào chính, các quy trình liên quan và đầu ra có thể có của canh tác thông minh
Cơ hội và thách thức khi ứng dụng IoT trong trồng hoa trong nhà kính
Công nghệ IoT giúp nông dân theo dõi quá trình phát triển của cây trồng một cách hiệu quả Nhờ vào việc thu thập dữ liệu chính xác, nông dân có thể điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho cây hoa, từ đó tối ưu hóa năng suất và chất lượng sản phẩm.
2.3 Cơ hội và thách th c khi ng d ng IoT trong tr ng hoa trong nhà kính ứ ứ ụ ồ
2.3.1 Cơ hộ i m ở ra cho n gành tr ồ ng hoa trong nhà kính khi ứ ng d ụ ng IoT Đến thời điểm hiện tại, tất cả các ngành ngh u là cu c chề đề ộ ạy đua không ngừng nghỉ, và nông nghiệp, đặc bi t là ngành trệ ồng hoa trong nhà kính cũng không thể đứng ngoài các cuộc đua đó Người nông dân b t bu c ph i c i thi n và hoàn thiắ ộ ả ả ệ ện hơn sản phẩm của mình trước khi đưa ra thị trường
IoT đã trở thành một xu hướng toàn cầu, đặc biệt trong nông nghiệp thông minh Việc ứng dụng công nghệ IoT trong quản lý nhà kính không chỉ nâng cao năng suất cây trồng mà còn giúp nông dân tiếp cận gần hơn với khoa học kỹ thuật Sự chuyển mình này cho thấy máy móc đang dần thay thế sức lao động của con người, mang lại hiệu quả vượt trội trong sản xuất nông nghiệp.
Việc áp dụng IoT trong nông nghiệp giúp người nông dân theo dõi sản phẩm của mình trong thời gian thực và điều kiện thực tế Nhờ vào các công cụ thu thập và phân tích dữ liệu, họ có thể nhận được thông tin chi tiết nhanh chóng, từ đó dự đoán và phòng tránh các vấn đề có thể gây hại cho cây trồng, giảm thiểu thiệt hại Bên cạnh đó, việc này cũng giúp giảm thiểu tài nguyên cần sử dụng.
Việc ứng dụng IoT trong trồng hoa trong nhà kính mang lại nhiều lợi ích quan trọng Đầu tiên, IoT giúp giảm thiểu công sức lao động của con người, từ đó giảm lượng nhân công cần thiết Thông qua việc phân tích dữ liệu thu thập được, nông dân có thể tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên như nước, năng lượng và đất đai Bên cạnh đó, IoT cũng hỗ trợ quy trình trồng hoa trở nên sạch hơn bằng cách tiết kiệm năng lượng và sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón với liều lượng hợp lý Cuối cùng, ứng dụng IoT giúp cải thiện chất lượng hoa, tạo ra điều kiện tốt nhất cho cây trồng và nâng cao giá trị sản phẩm khi đưa ra thị trường.
Công nghệ IoT đang trở thành một phần thiết yếu trong phát triển nông nghiệp, đặc biệt là trong ngành trồng hoa Việc áp dụng IoT giúp tối đa hóa hiệu quả hoạt động và giảm thiểu chi phí lao động, từ đó cải thiện toàn diện mọi khía cạnh của nông nghiệp.
Hình 2.5 C n cậ ảnh vườn hoa trong nhà kính
Hình 2.6 Cận cảnh vườn hoa trong nhà kính
IoT là một công nghệ tiên tiến, hỗ trợ con người trong nhiều lĩnh vực khác nhau Tuy nhiên, tại Việt Nam, công nghệ này vẫn chưa được phổ biến rộng rãi Khi áp dụng IoT vào việc trồng hoa trong nhà kính, vẫn gặp phải nhiều thách thức đáng kể.
- Chi phí đầu tư lớn: Doanh nghiệp sẽ phải đầu tư một khoản lớn cho việc xây dựng h t ng, kạ ầ ết nố ữ liệu và phí duy trì hi d ệ thống
Việc tìm kiếm nhà cung cấp IoT tại Việt Nam gặp nhiều khó khăn do phần lớn các nhà cung cấp lớn đến từ nước ngoài Họ thường không hiểu rõ thực trạng sản xuất, các chính sách và kế hoạch không phù hợp với quy định địa phương.
- Việc nghiên c u và ng d ng cứ ứ ụ ủa IoT trong lĩnh vực nông nghi p hi n nay còn ệ ệ khá đơn lẻ, chưa tập trung vào phát triển cả hệ thống.
Xây d ng h ự ệ thố ng giám sát
Mô hình bài toàn
Hiện nay, khi kinh tế phát triển và mức sống của người dân nâng cao, nhu cầu về hoa và cây cảnh ngày càng tăng Đây không chỉ là nhu cầu về tinh thần mà còn là một ngành kinh tế nông nghiệp sinh thái đô thị mang lại lợi ích cao Tuy nhiên, tình trạng ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu đang gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến không khí, nguồn nước và đất đai, làm gia tăng dịch bệnh và sâu bệnh, tác động tiêu cực đến việc canh tác Để khắc phục những thách thức này, nông dân cần đảm bảo quy trình nuôi trồng chính xác và hiệu quả Việc ứng dụng IoT được xem là giải pháp hữu hiệu để giải quyết các vấn đề trên.
Nhóm chúng em đề xuất xây dựng mô hình giám sát nông nghiệp ứng dụng IoT trong trồng hoa nhà kính Với các loại hoa như hoa lan, hoa hồng, hoa cẩm tú cầu và thảo mộc, giải pháp IoT sẽ giúp điều chỉnh độ ẩm và ánh sáng phù hợp, từ đó tối ưu hóa các yếu tố cần thiết để hoa phát triển một cách tốt nhất.
Mô hình ứng dụng IoT trong nông nghiệp bao gồm các hệ thống như lọc không khí, năng lượng mặt trời, báo cháy, bảo mật, tưới nước tự động, và giám sát nhiệt độ, độ ẩm Việc sử dụng IoT giúp bảo vệ môi trường, giảm thiểu lãng phí tài nguyên và tiết kiệm chi phí Điều này không chỉ tăng năng suất và chất lượng cây trồng mà còn cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân.
3.2 Mô ph ng mô hình IOT ỏ trồng hoa trong nhà kính
Mô hình Vườn hoa trong nhà kính sẽ bao gồm:
Trong nhà kính s d ng các thi t b ử ụ ế ị IoT được k t n i không dây v i Home ế ố ớ gateway
Quản lý các thiết bị IoT thông qua server được cài đặt từ xa với địa chỉ 192.168.2.2/255.255.255.0, sử dụng tên đăng nhập và mật khẩu là admin Việc giám sát bể có thể thực hiện bằng laptop kết nối với home gateway hoặc thông qua Central Office Server và Cell Tower để phát sóng 3G/4G, đồng thời có thể sử dụng smartphone kết nối mạng 3G/4G để theo dõi.
Hình 3.1 Các h ệthống trong nhà kính
Mô phỏng mô hình tr ng hoa trong nhà kính 25 ồ 1 Thiết lập ban đầu
3.2.2 Chi tiết các h ệthống trong nhà lưới
Hình 3.3 Hệ thống c a khi không có chuyử ển động
- Motion Detector: máy dò chuyển động đượ ắp đặt ở ửc l c a ra vào
- RFID Reader: đầu đọc thẻ RFID
Tên Điều kiện Hành động
Mở cửa Đầu đọc RFID Status is
Valid Set Cửa Lock to Unlock
Set Webcam On to true Đóng cửa Đầu đọc RFID Status is
Invalid Set Cửa Unlock to Lock
Set Webcam On to true
RFID hợp lệ Đầu đọc RFID Card
ID01 Set Đầu đọc thẻ RFID
RFID không hợp lệ Đầu đọc RFID Card
ID≠1001 Set Đầu đọc thẻ RFID
Mở máy dò chuyển động Match any:
Máy dò chuyển động On is true Đầu đọc RFID Status is Invalid
Set Đèn On to true
Tắt máy dò chuyển động Match any:
Máy dò chuyển động On is false Đầu đọc RFID Status is Valid
Set Đèn On to false
Bảng 3.1 Các điều kiện của hệ thống cửa
Hệ thống hoạt động của cửa sử dụng camera và đầu đọc RFID để kiểm soát ra vào Khi đầu đọc RFID nhận thẻ hợp lệ (Card ID01), cửa sẽ mở Ngược lại, nếu thẻ không hợp lệ (Card ID≠1001), cửa sẽ đóng Khi cửa mở, hệ thống đèn tự động bật và gửi thông báo đến người dùng.
Hình 3.4 Hệ thống c a khi có chuyử ển động 3.2.2.2 H ệ th ố ng giám sát nhi ệt độ
Hình 3.5 Hệ thống giám sát nhiệt độ ở trạng thái t t ắ
Hệ thống giám sát nhiệt độ ồm: g
- Temperature Monitor: C m bi n nhiả ế ệt độ trong phòng và hi n thể ị lên màn hình
Bộ điều nhiệt, hay còn gọi là thermostat, là thiết bị giúp người dùng điều chỉnh nhiệt độ trong không gian sống Thông qua cảm biến nhiệt độ, người dùng có thể tăng (làm ấm) hoặc giảm (làm mát) nhiệt độ để tạo ra môi trường thoải mái và phù hợp với nhu cầu.
- Air Cooler: Bộ ph n làm mát phòng ậ
- Heating Element: Bộ phận làm ấm phòng.
Tên Điều kiện Hành động
Bật làm mát Cảm biến nhiệt độ >= 28.0 °C
Set Máy điều nhiệt 1 Status to Cooling Set Máy điều nhiệt 2 Status to Cooling Bật làm ấm Cảm biến nhiệt độ 8
Set Ống thoát nước Status to true Set Ống thoát nước Status to true Đóng ống thoát nước Kiểm tra mực nước 0.5 Set Quạt Status to High
Lọc khí mức độ trung bình Máy dò CO2 Level is between
0.1 and 0.5 Set Quạt thải Status to Low
Tắt lọc khí Máy dò CO2 Level < 0.1 Set Quạt Status to Off
Bảng 3.7 Các điều kiện của hệ thống dò CO 2
Quá trình hoạt động của thiết bị khí thải được chia thành ba trạng thái: không hoạt động, hoạt động với năng suất trung bình và hoạt động với năng suất cao Năng suất của thiết bị phụ thuộc vào nồng độ CO2 được phát hiện, với các mức độ khác nhau tương ứng.
Hình 3.17 Hệ thống lọc khí được bật
3.2.2.8 H ệ th ống năng lượ ng m ặ t tr ờ i
Hình 3.18 Hệ thống năng lượng m t tr i ặ ờ
Hệ thống năng lượng mặt trời gồm:
Tấm năng lượng mặt trời là thiết bị chuyển đổi năng lượng ánh sáng từ mặt trời thành điện năng, cung cấp nguồn năng lượng sạch và bền vững Năng lượng được tạo ra từ tấm pin mặt trời có thể được sử dụng để sạc pin hoặc cung cấp điện cho các thiết bị khác, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí năng lượng.
- Power Meter: Đồng hồ điện hiển thị mức điện trên một đường dây.
Tên Điều kiện Hành động
Tấm năng lượng mặt trời Status >= 30
Wh Đồng hồ điện Status >= 30 Watts
Set thiết bị On to true
Tấm năng lượng mặt trời Status < 30 Wh Đồng hồ điện Status < 30 Watts pin Available power < 30 %
Set thiết bị On to false
Bảng 3.7 Các điều ki n c a hệ ủ ệ thống năng lượng mặt trời
Cách hoạt động của thiết bị bế ị phụ thuộc vào việc sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời Để thiết bị hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo các điều kiện sau: năng lượng mặt trời hấp thụ đạt trên 30Wh, đồng hồ điện đo được trên 30Watts, và pin được tích trữ trên 30% Khi các tiêu chí này được đáp ứng, thiết bị sẽ có đủ nguồn điện để hoạt động.
Hình 3.19 Máy châm phân tự động
Hệ thống châm phân t ng gự độ ồm:
- Water Level Monitor: C m biả ến độ dinh dưỡng của đất
- Lawn Sprinkler: Máy châm phân
Tên Điều kiện Hoạt động
Bật thiết bị châm phân Độ Ph < 6 Set Máy châm phân 1 Status to true
Set Máy châm phân 2 Status to true
Tắt thiết bị châm phân Độ Ph >= 7 Set Máy châm phân 1 Status to false
Set Máy châm phân 2 Status to false
Bảng 3 Các điều kiện của hệ thống tưới phân tự động8
Hệ thống châm phân tự động hoạt động dựa trên các điều kiện được cài đặt sẵn trên thiết bị điều khiển từ xa Độ pH thích hợp cho hoa hồng nằm trong khoảng 6 đến 6,5 Máy châm phân sẽ tự động bật khi độ pH trong đất nhỏ hơn 6 và tắt khi pH lớn hơn hoặc bằng 7, nhằm đảm bảo hoa hồng phát triển khỏe mạnh với sự cân bằng về độ pH và chất dinh dưỡng.