32CHƯƠNG 3.THIÊT KÊ MƠ HÌNH HỆ THỐNG...34 Trang 12 DANH MỤC CÁC TƯ VIÊT TẮTIOT: Internet Of ThingsUART: Universal Asynchronous Receiver / TransmitterI2C: Inter-Integrated CircuitI2S: In
TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và thiếu hụt tài nguyên thiên nhiên, nông nghiệp và đời sống nông dân đang chịu nhiều tác động tiêu cực Điều này đã thúc đẩy sự cải tiến trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là việc áp dụng công nghệ để tiết kiệm năng lượng và chi phí Những đổi mới này không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng mà còn cải thiện khả năng hồi phục cho cây trồng trong điều kiện khó khăn.
Vệ sinh an toàn thực phẩm là một vấn đề xã hội cấp bách, với thực phẩm sạch luôn là mối quan tâm hàng đầu của người tiêu dùng Những vụ việc liên quan đến thực phẩm bẩn vẫn tiếp diễn, cho thấy sự cần thiết phải nâng cao chất lượng sản phẩm Do đó, nông dân cần chủ động tìm kiếm những hướng đi mới để cải thiện chất lượng và năng suất cây trồng.
Canh tác trong nhà kính là giải pháp hiệu quả cho việc tiết kiệm năng lượng và nước, đồng thời bảo vệ cây trồng khỏi các yếu tố môi trường như không khí, độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng Nhà kính tạo điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây, giúp gia tăng năng suất quanh năm Việc ứng dụng công nghệ trong canh tác nông nghiệp trong nhà kính không chỉ giảm chi phí lao động mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết kiệm thời gian.
Mô hình nhà kính tại Việt Nam, kết hợp với hệ thống trồng rau thủy canh, mang lại năng suất cao và tiết kiệm chi phí so với phương pháp truyền thống Mô hình này giúp tiết kiệm nước bằng cách giữ lại hơi nước, duy trì độ ẩm cần thiết cho môi trường Ngoài ra, nhà kính bảo vệ đất, thân thiện với môi trường và loại bỏ mầm bệnh, nhờ vào việc vệ sinh giữa các mùa vụ và giảm thiểu ảnh hưởng của thời tiết khắc nghiệt Bằng cách hạn chế sự phá hoại của côn trùng, mô hình này giúp giảm lượng thuốc trừ sâu, tiết kiệm tài nguyên và năng lượng, đồng thời giảm thải độc hại từ sản xuất thuốc trừ sâu, góp phần nâng cao chất lượng thực phẩm và đời sống của con người.
Hiện nay, kỹ thuật hệ thống và cơ sở hạ tầng thông tin dựa trên Internet of Things (IoT) đang trở thành giải pháp hiệu quả cho các thách thức của nền công nghiệp 4.0, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp Giám sát qua IoT cho phép theo dõi thời gian thực và thu thập, xử lý dữ liệu, từ đó kiểm soát và điều chỉnh hiệu quả các thông số như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và hàm lượng CO2 trong nhà kính.
Mục tiêu của đề tài
Đề tài đồ án tốt nghiệp "Điều khiển và giám sát mô hình nhà vườn ứng dụng IoT" nhằm thiết kế hệ thống giám sát hiệu quả các thông số kỹ thuật và môi trường trong nhà kính Việc áp dụng công nghệ IoT vào nhà kính không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn hỗ trợ người nông dân trong việc quản lý và tối ưu hóa điều kiện trồng trọt.
Kiểm soát, hiệu chỉnh được các thông số môi trường bên trong nhà kinh;
Nhận thông báo về các trạng thái của nhà kinh một cách dễ dàng hơn;
Hệ thống giám sát được thiết kế với chi phi thấp, giảm chi phi lao động;
Các thông số môi trường bên trong nhà kinh được thể hiện trên ứng dụng Blynk để giám sát thuận tiện hơn.
Bài viết này sẽ khám phá các đặc điểm và tính năng của các module vi xử lý cũng như các cảm biến đo cường độ ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất Chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của những thiết bị này, từ đó hiểu rõ hơn về ứng dụng của chúng trong các hệ thống tự động hóa và giám sát môi trường.
Thiết kế và thi công phần cứng cho mô hình;
Lập trình hệ thống và thiết kế giao diện quản lý hệ thống;
Xây dưng và hoàn thiện mô hình.
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tich, thu thập từ những nguồn tài liệu, internet, sách báo, tạp chi,… có liên quan đến đề tài nghiên cứu.
Phương pháp thưc nghiệm: thiết kế, chế tạo, lắp ráp mô hình, thử nghiệm, kiểm tra hoạt động của mô hình và hoàn chỉnh nó.
Dù nhóm nghiên cứu đã hoàn thành đề tài trong thời gian ngắn, nhưng vẫn còn một số giới hạn do trình độ và kiến thức chuyên môn hạn chế.
Đề tài chỉ được giới hạn ở quy mô mô hình nhăm mô phỏng lại một hệ thống nhà kinh.
Thiết kế cấu trúc nhà kính chưa được tối ưu, dẫn đến việc không tận dụng tối đa nguồn ánh sáng tự nhiên từ bên ngoài Bên cạnh đó, hệ thống đối lưu không khí bên trong nhà kính cũng cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả hoạt động.
Mô hình chưa đạt tinh thẩm mỹ cao.
Các nguyên vật liệu chưa phải tiêu chuẩn dùng trong nông nghiệp.
Tại Việt Nam, mặc dù diện tích canh tác nông nghiệp lớn, nhưng phương thức truyền thống khiến sản lượng và chất lượng nông sản chưa hiệu quả Để nâng cao chất lượng và sản lượng, việc ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp là cần thiết Nhiều địa phương đã áp dụng công nghệ kết hợp canh tác trong nhà kính, mang lại hiệu quả và lợi nhuận cho nhà đầu tư Tuy nhiên, giá thành thiết bị nhà màng cao do nhập khẩu từ nước ngoài, khiến nhiều hộ nông dân vẫn gặp khó khăn trong việc tiếp cận.
Hình 1.1: Trồng cây trong vườn nhà kinh
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tich, thu thập từ những nguồn tài liệu, internet, sách báo, tạp chi,… có liên quan đến đề tài nghiên cứu.
Phương pháp thưc nghiệm: thiết kế, chế tạo, lắp ráp mô hình, thử nghiệm,kiểm tra hoạt động của mô hình và hoàn chỉnh nó.
Giới hạn đề tài
Dù nhóm nghiên cứu đã thực hiện trong thời gian ngắn và với trình độ chuyên môn hạn chế, vẫn tồn tại một số giới hạn trong đề tài nghiên cứu.
Đề tài chỉ được giới hạn ở quy mô mô hình nhăm mô phỏng lại một hệ thống nhà kinh.
Cấu trúc thiết kế nhà kính chưa được tối ưu, dẫn đến việc chưa tận dụng tối đa ánh nắng tự nhiên từ bên ngoài Hệ thống đối lưu không khí bên trong nhà kính cũng cần được cải thiện để đảm bảo sự thông thoáng và hiệu quả trong việc duy trì môi trường sống lý tưởng cho cây trồng.
Mô hình chưa đạt tinh thẩm mỹ cao.
Các nguyên vật liệu chưa phải tiêu chuẩn dùng trong nông nghiệp.
Tại Việt Nam, mặc dù diện tích canh tác nông nghiệp lớn, nhưng phương thức canh tác truyền thống dẫn đến sản lượng và chất lượng nông sản không hiệu quả Để nâng cao chất lượng và sản lượng, việc ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp là cần thiết Nhiều địa phương đã áp dụng công nghệ kết hợp với canh tác trong nhà kính, mang lại hiệu quả và lợi nhuận cho các nhà đầu tư Tuy nhiên, giá thành thiết bị trong nhà màng còn cao do phải nhập khẩu, khiến nhiều hộ nông dân gặp khó khăn trong việc tiếp cận.
Hình 1.1: Trồng cây trong vườn nhà kinh
Ý nghĩa thưc tế
Do vậy, đề tài “Điều khiển va giám sát mô hình nha vườn ứng dụng IoT” được lưa chọn để có thể:
Ứng dụng công nghệ để quản lý thiết bi điều khiển và giám sát;
Áp dụng công nghệ điều khiển vào nhà kinh để giảm bớt sức lao động, tiết kiệm nguồn nước, phân bón, thuốc trừ sâu;
Nâng cao sản lượng cũng như chất lượng của cây trồng để tạo ra lợi nhuận.
Bố cục luận văn
Luận văn được chia thành 5 chương với các nội dung sau:
Bài viết này sẽ trình bày rõ ràng vấn đề nghiên cứu, mục tiêu cụ thể của đề tài, nội dung chính được khảo sát, phương pháp nghiên cứu áp dụng, giới hạn của đề tài cũng như ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu Cuối cùng, bố cục đồ án sẽ được sắp xếp hợp lý để người đọc dễ dàng theo dõi và hiểu rõ nội dung.
CƠ SỞ LÝ THUYÊT
Công nghệ Internet of Things
2.2.1 Nguồn gốc va khái niệm IoT
Thuật ngữ “Internet of Things” (IoT) lần đầu tiên được sử dụng bởi Kevin Ashton, một chuyên gia về đổi mới kỹ thuật số tại Procter và Gamble (P&G) vào năm 1999 IoT mô tả hệ thống mà các đối tượng vật lý có thể kết nối với internet thông qua cảm biến, minh họa sức mạnh của việc kết nối sóng vô tuyến để tự động theo dõi và nhận dạng các đối tượng.
Hiện nay, không có định nghĩa thống nhất nào cho Internet of Things (IoT) trong cộng đồng người dùng toàn cầu Nhiều nhóm chuyên gia, học giả và nhà nghiên cứu đã cố gắng xác định thuật ngữ này Điểm chung giữa các định nghĩa là trong phiên bản đầu tiên của Internet, dữ liệu chủ yếu do con người tạo ra, trong khi ở phiên bản tiếp theo, dữ liệu được tạo ra từ mọi thứ xung quanh chúng ta.
Internet of Things (IoT) là một mạng lưới kết nối các đối tượng vật lý, không chỉ giới hạn trong máy tính mà còn mở rộng ra nhiều thiết bị khác nhau như xe cộ, điện thoại thông minh, thiết bị gia dụng, đồ chơi, máy ảnh, dụng cụ y tế, động vật, con người và tòa nhà Tất cả những thiết bị này giao tiếp và chia sẻ thông tin thông qua các giao thức quy định, nhằm đạt được sự sắp xếp thông minh, định vị, kiểm soát an toàn và giám sát trực tuyến thời gian thực, cũng như quản trị quy trình hiệu quả.
Hệ sinh thái IoT bao gồm các thiết bị thông minh hỗ trợ web, sử dụng hệ thống nhúng như bộ xử lý, cảm biến và phần cứng truyền thông Những thiết bị này có khả năng thu thập, gửi và xử lý dữ liệu từ môi trường xung quanh.
Các thiết bị IoT chia sẻ dữ liệu cảm biến qua kết nối với cổng IoT hoặc thiết bị biên khác, cho phép gửi dữ liệu lên đám mây để phân tích hoặc thực hiện phân tích cục bộ Ngoài ra, những thiết bị này có thể giao tiếp với nhau và hoạt động dựa trên thông tin mà chúng nhận được từ các thiết bị liên quan khác.
Các thiết bị hiện đại thực hiện hầu hết công việc mà không cần sự can thiệp của con người, tuy nhiên, người dùng vẫn có thể tương tác với chúng để thiết lập, cung cấp hướng dẫn hoặc truy cập dữ liệu.
Các giao thức kết nối và giao tiếp cho thiết bị IoT phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể được triển khai IoT có thể kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy để tối ưu hóa quá trình thu thập dữ liệu, giúp nó trở nên dễ dàng và linh hoạt hơn.
Kiến trúc của IoT hiện chưa được thống nhất do khái niệm liên quan rất đa dạng Trong tương lai, khả năng quan sát và cung cấp thông tin sẽ trở thành một yếu tố cốt lõi trong kiến trúc của internet, hỗ trợ cho việc ra quyết định hiệu quả.
Kiến trúc ba va năm lớp
Kiến trúc ba lớp, bao gồm lớp nhận thức, lớp mạng và lớp ứng dụng, là mô hình cơ bản và phổ biến trong IoT Hình 2.18 minh họa rõ ràng kiến trúc ba và năm lớp của IoT.
Hình 2.18: Kiến trúc 3 lớp (A); Kiến trúc 5 lớp (B)
Lớp nhận thức (Perception layer) là lớp chứa các cảm biến, giúp theo dõi trạng thái môi trường và thu thập thông tin về các biến vật lý như chuyển động, vị trí, nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng.
Lớp mạng (Network Layer) chịu trách nhiệm kết nối với các thiết bị thông minh, mạng và máy chủ Chức năng chính của lớp này là truyền và xử lý dữ liệu từ cảm biến.
Lớp ứng dụng trong IoT cung cấp các dịch vụ tiện ích cho người dùng, xác định các ứng dụng khác nhau mà IoT có thể triển khai, như nhà thông minh, thành phố thông minh và sức khỏe thông minh.
The five-layer architecture consists of the Perception layer, Transport layer, Processing layer, Application layer, and Business layer The functions of the Perception and Application layers are similar to those in a three-layer architecture.
Lớp vận chuyển (Transport layer): Là lớp sẽ đảm nhận việc chuyển mạng như không dây, 3G, LAN, Bluetooth và RFID;
Lớp xử lý, hay còn gọi là lớp phần mềm trung gian, đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ, phân tích và xử lý khối lượng lớn dữ liệu từ lớp vận chuyển Nó không chỉ quản lý mà còn cung cấp nhiều dịch vụ đa dạng cho các lớp thấp hơn Lớp này sử dụng các công nghệ tiên tiến như cơ sở dữ liệu, điện toán đám mây và các module xử lý dữ liệu lớn để đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý thông tin.
Lớp kinh doanh trong hệ thống IoT đóng vai trò quản lý tổng thể, bao gồm các ứng dụng, mô hình kinh doanh và quyền riêng tư của người dùng.
Giới thiệu phần mềm Arduino IDE
Arduino là nền tảng mã nguồn mở tích hợp phần cứng và phần mềm, cho phép người dùng dễ dàng lập trình các mô-đun như Arduino Mega, Arduino Uno, và Arduino Due Phần mềm đi kèm giúp viết và biên dịch mã hiệu quả, hỗ trợ đa dạng các ứng dụng.
Hình 2.20: Giao diện phần mềm Arduino
Thông tin của Arduino IDE
- Nền tảng: Windows, MacOS, Linux
- Loại ứng dụng: Công cụ
- Nhà phát hành: Arduino Software
- Tinh năng chinh của Arduino IDE
- Phần mềm lập trình mã nguồn mở miễn phi
Arduino, với tính đơn giản và dễ tiếp cận, đã trở thành nền tảng phổ biến cho hàng nghìn dự án và ứng dụng khác nhau Phần mềm của Arduino không chỉ thân thiện với người mới bắt đầu mà còn đủ linh hoạt để đáp ứng nhu cầu của người dùng nâng cao.
Arduino khác với các bo mạch lập trình truyền thống ở chỗ không cần phần cứng riêng để tải mã mới, chỉ cần sử dụng cáp USB Hơn nữa, Arduino IDE sử dụng phiên bản đơn giản của C++, giúp cho việc học lập trình trở nên dễ dàng hơn.
Tinh năng bảo mật thông tin của Arduino rất đáng tin cậy Khi phát hiện lỗi trong hệ thống, nhà phát hành sẽ nhanh chóng cải thiện và cập nhật, đảm bảo dữ liệu của người dùng không bị mất mát hay rò rỉ ra ngoài.
Arduino IDE là phần mềm mã nguồn mở, miễn phí cho người dùng tải về và sử dụng Người dùng có quyền sửa đổi, cải tiến và phát triển phần mềm theo các nguyên tắc chung mà nhà phát hành quy định, điều này khác biệt hoàn toàn so với các phần mềm nguồn đóng.
Có nhiều bộ vi điều khiển và nền tảng vi điều khiển như Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24, Phidgets, MIT's Handyboard, và nhiều loại khác, cung cấp chức năng tương tự cho tính toán vật lý Tất cả những công cụ này giúp đơn giản hóa lập trình vi điều khiển, biến những chi tiết phức tạp thành một gói dễ sử dụng Arduino cũng góp phần làm cho quá trình làm việc với vi điều khiển trở nên đơn giản hơn.
It tốn kém:Board mạch Arduino tương đối rẻ so với các nền tảng vi điều khiển khác;
Phần mềm Arduino IDE hỗ trợ đa nền tảng, hoạt động trên các hệ điều hành Windows, Macintosh OSX và Linux, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận và phát triển dự án với vi điều khiển Trong khi đó, nhiều hệ thống vi điều khiển thường chỉ tương thích với Windows.
Môi trường lập trình Arduino IDE mang đến sự đơn giản và rõ ràng, phù hợp cho cả người mới bắt đầu và những người dùng nâng cao Phần mềm này dễ sử dụng, giúp người học nhanh chóng làm quen với lập trình, đồng thời cung cấp các tính năng nâng cao để người dùng có thể tận dụng tối đa khả năng của nó.
Phần mềm mã nguồn mở cho phép lập trình viên mở rộng và tùy chỉnh thông qua các thư viện C++ và ngôn ngữ AVR C, mang lại sự linh hoạt và khả năng phát triển không giới hạn cho các ứng dụng.
Giới thiệu ứng dụng Blynk
Blynk là ứng dụng độc lập trên nền tảng Android và iOS, cho phép người dùng điều khiển và giám sát các thiết bị ngoại vi qua internet Ứng dụng này không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ phần cứng nào khác.
Bên cạnh đó, Blynk còn hỗ trợ cho các phần cứng như Arduino, ESP8266,Raspberry Pi Tổng quan về nền tảng Blynk trong Hình 2.21.
Hình 2.21: Giới thiệu ứng dụng Blynk
Blynk là phần mềm chuyên dụng cho Internet of Things (IoT), cho phép người dùng điều khiển thiết bị từ xa và hiển thị thông tin từ các cảm biến Ngoài ra, Blynk còn hỗ trợ lưu trữ dữ liệu trên đám mây Nền tảng Blynk bao gồm ba thành phần chính, được minh họa trong Hình 2.22.
Hình 2.22: Các thành phần chinh trong nền tảng Blynk
(1) Blynk App: Cho phép người dùng tạo giao diện quản lý trên điện thoại;
Blynk Server thực hiện vai trò quan trọng trong việc giao tiếp giữa Blynk và các thiết bị phần cứng Người dùng có thể lựa chọn sử dụng Blynk Cloud hoặc tự chạy máy chủ Blynk riêng tại chỗ.
Thư viện Blynk cho phép giao tiếp hiệu quả giữa các phần cứng phổ biến như Arduino và Raspberry Pi, đồng thời xử lý các lệnh một cách dễ dàng Lựa chọn Blynk là hợp lý nhờ vào giao diện thân thiện, dễ thao tác và chỉnh sửa Người dùng có thể thiết kế giao diện quản lý trên website hoặc ứng dụng di động với chi phí sử dụng khá hợp lý.
2.5 Nền tang ESP32 + Blynk IoT
Các thiết bị như ESP32 của Espressif được cấu hình sẵn để tương thích với nền tảng Blynk IoT, giúp các nhà phát triển dễ dàng kết nối thiết bị của họ và tận dụng các tính năng của thư viện Blynk.Edgent Những tính năng nổi bật bao gồm cấp phép động qua WiFi hoặc BLE, cập nhật chương trình cơ sở OTA, và khả năng tự động hóa cùng thông báo mà không cần mã hóa phức tạp.
Mức độ tích hợp và tính dễ sử dụng của công nghệ IoT giúp các nhà phát triển tiết kiệm thời gian và công sức trong việc phát triển các yếu tố cần thiết, từ đó cho phép họ tập trung vào chương trình cơ sở nhúng, xây dựng sản phẩm kết nối nhanh hơn.
Các thiết bị không được hỗ trợ đầy đủ yêu cầu nhiều cấu hình và mã hóa hơn để hoạt động với nền tảng Blynk IoT Mặc dù phương pháp này mang lại tùy chọn tùy chỉnh và linh hoạt, nhưng nó cũng có thể tốn thời gian và phức tạp, đặc biệt cho các nhà phát triển có kinh nghiệm hạn chế trong việc tạo phần mềm và chương trình cơ sở IoT.
Đối với các nhà phát triển muốn kết nối thiết bị với đám mây một cách nhanh chóng và dễ dàng, ESP32 là lựa chọn tối ưu nhờ khả năng hỗ trợ đầy đủ các tính năng IoT mạnh mẽ.
ESP32 là một bộ vi điều khiển chi phí thấp, tích hợp khả năng kết nối Wi-Fi và Bluetooth, lý tưởng cho các thiết bị di động, thiết bị điện tử đeo và ứng dụng Internet of Things (IoT).
ESP32 nổi bật với mức tiêu thụ điện năng cực thấp, cho phép kết nối Wi-Fi để truy cập internet hoặc thiết lập mạng không dây riêng Điều này làm cho ESP32 trở thành lựa chọn lý tưởng cho các dự án IoT và tự động hóa gia đình.
ESP32 cũng hỗ trợ cả Bluetooth cổ điển và Bluetooth Low Energy (BLE).
Hệ thống lõi kép với giao diện đầu vào/đầu ra đa dạng hỗ trợ nhiều thiết bị ngoại vi như cảm ứng điện dung, ADC, DAC, UART, SPI, I2C, và PWM.
ESP32 có khả năng hoạt động độc lập hoặc như thiết bị phụ cho MCU chủ, cung cấp chức năng Wi-Fi và Bluetooth qua các giao diện SPI/SDIO hoặc I2C/UART Đặc biệt, ESP32 tương thích với ngôn ngữ lập trình Arduino và MicroPython, mang lại lợi ích cho những lập trình viên quen thuộc với bo mạch Arduino khi lập trình ESP32 theo phong cách quen thuộc.
ESP32 được Blynk hỗ trợ toàn diện, cho phép tận dụng hầu hết các tính năng mạnh mẽ từ thư viện Blynk.Edgent Điều này lý giải tại sao ESP32 trở thành con chip WiFi phổ biến nhất trong các ứng dụng của Blynk.
Nền tảng ESP32 + Blynk IoT
Hệ thống nhà kính được thiết kế để trồng hoa, rau, cà chua và dâu tây, với yêu cầu dễ xây dựng và khả năng điều khiển, giám sát các thông số môi trường phù hợp cho từng loại cây trồng.
Hệ thống tự động giúp người nông dân dễ dàng theo dõi và giám sát cây trồng, cho phép họ đưa ra biện pháp xử lý kịp thời ngay cả khi không có mặt tại hiện trường Điều này hạn chế tình trạng cây trồng không được chăm sóc đúng cách, từ đó nâng cao chất lượng thu hoạch và năng suất Để đạt được điều này, cần xác định các điều kiện phát triển phù hợp cho từng loại cây trồng, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng và điều kiện thời tiết.
Nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò quyết định trong việc sản xuất cà chua và dâu tây đạt tiêu chuẩn về năng suất, độ ngọt và chất lượng Vì vậy, trong quá trình thiết kế, cần xác định các yếu tố này một cách chính xác.
Hệ thống nhà kinh bao gồm hệ thống giám sát môi trường và hệ thống điều khiển thiết bi từ xa dưa trên khối trung tâm ESP32 NodeMCU.
Hệ thống giám sát môi trường từ xa được thiết kế để theo dõi và giám sát các điều kiện môi trường bên trong nhà kính Sử dụng module ESP32 kết hợp với các cảm biến, hệ thống này thu thập và truyền tải dữ liệu về nền tảng IoT, giúp người dùng nắm bắt thông tin một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Nền tảng IoT và Blynk cho phép người dùng theo dõi các biến môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng, từ đó đưa ra giải pháp kịp thời cho vấn đề canh tác Điều này không chỉ gia tăng năng suất mà còn mang lại sự thuận tiện tối đa cho người sử dụng.
Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa sử dụng module ESP32 kết nối với relay đa kênh, cho phép điều khiển máy bơm nước, máy phun sương, đèn và quạt Ngoài ra, module này còn được lập trình để tương tác với các nền tảng IoT, như được thể hiện trong Hình 3.1.
THIÊT KÊ MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Yêu cầu thiết kế
Hệ thống nhà kính được thiết kế để trồng hoa, rau, cà chua và dâu tây, với tính năng dễ dàng xây dựng Hệ thống này cho phép người dùng điều khiển và giám sát các thông số môi trường, đảm bảo phù hợp với nhu cầu phát triển của cây trồng.
Nhiệt độ và độ ẩm là yếu tố quyết định đến năng suất, độ ngọt và chất lượng của sản phẩm như cà chua và dâu tây Vì vậy, trong quá trình thiết kế, việc xác định các yếu tố này là rất quan trọng.
Tổng quan hệ thống
Hệ thống nhà kinh bao gồm hệ thống giám sát môi trường và hệ thống điều khiển thiết bi từ xa dưa trên khối trung tâm ESP32 NodeMCU.
Hệ thống giám sát môi trường từ xa được thiết kế để theo dõi và quản lý các yếu tố môi trường bên trong nhà kính Sử dụng module ESP32 kết hợp với các cảm biến, hệ thống này có khả năng giám sát các thông số môi trường và truyền dữ liệu đến nền tảng IoT một cách hiệu quả.
Nền tảng IoT kết hợp với Blynk cho phép người dùng theo dõi các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng, từ đó đưa ra các giải pháp kịp thời cho việc canh tác Điều này không chỉ nâng cao năng suất mà còn mang lại sự tiện lợi tối đa cho người sử dụng.
Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa sử dụng module ESP32 kết nối với relay đa kênh để điều khiển máy bơm nước, máy phun sương, đèn và quạt Ngoài ra, module này được lập trình để tương tác với các nền tảng IoT, tạo ra khả năng quản lý thiết bị thông minh Tổng quan về hệ thống được thể hiện rõ trong Hình 3.1.
Hình 3.1: Tổng quan hệ thống
Sơ đồ khối
Sơ đồ khối của hệ thống bao gồm các thành phần chính: khối nguồn, khối cảm biến, khối vận hành, khối xử lý trung tâm, khối truyền thông và khối hiển thị Hình 3.2 minh họa rõ ràng cấu trúc này.
Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống
Khối nguồn:Cung cấp nguồn cho các khối hoạt động;
Khối cam biến:Đo đạc các thông số và gửi tin hiệu đến khối xử lý;
Khối vận hanh: Nhận tin hiệu điều khiển từ khối xử lý để thưc hiện đóng mở các thiết bi;
Khối truyền thông nhận tín hiệu đã được xử lý từ khối trung tâm và chuyển tiếp lên nền tảng Blynk, sau đó gửi tín hiệu điều khiển trở lại khối xử lý để thực hiện.
Khối hiển thị: Hiển thi các thông số môi trường thu thập từ cảm biến,hiển thi trạng thái thiết bi.
Thiết kế chi tiết hệ thống
Hệ thống bao gồm bảy khối chính: khối nguồn, khối cảm biến, khối vận hành, khối nút nhấn, khối xử lý trung tâm, khối truyền thông và khối hiển thị.
Trong nhà kinh, nhiều cảm biến được lắp đặt để đo nhiệt độ, độ ẩm không khí, ánh sáng và độ ẩm đất Dữ liệu từ các cảm biến này được lưu trữ trên đám mây, cho phép người dùng theo dõi và phân tích dễ dàng Hệ thống cũng hỗ trợ điều khiển nhiều thiết bị cùng lúc, với khả năng thu thập dữ liệu tự động qua mạng không dây, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả trong quản lý.
Cảm biến mưa là thiết bị chuyên dụng để phát hiện sự xuất hiện của mưa Thiết bị này hoạt động như một công tắc, và khi có mưa, công tắc sẽ chuyển sang trạng thái thường đóng.
Cảm biến này được cấu tạo từ hai thành phần chính: tấm đệm cảm biến và module cảm biến Khi mưa rơi lên bề mặt tấm cảm biến, module cảm biến sẽ thu thập dữ liệu từ tấm cảm biến để xử lý và chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra tương tự hoặc kỹ thuật số.
Vì vậy, đầu ra được tạo ra bởi cảm biến này là tương tư (AO) và kỹ thuật số (DO).Cảm biến mưa có hình dạng như hình 3.3.
Led báo hiệu khi có mưa hoặc nước trên tấm đệm;
Độ nhạy điều chỉnh băng biến trở;
Tấm đệm sử dụng vật liệu chất lượng cao FR-04 hai mặt, bề mặt mạ niken, chống oxy hóa.
Cam biến nhiệt độ va độ ẩm không khí
Cảm biến DHT11 là một trong những cảm biến độ ẩm và nhiệt độ phổ biến nhất hiện nay nhờ vào chi phí thấp và khả năng thu thập dữ liệu dễ dàng thông qua giao tiếp.
Cảm biến DHT11 sử dụng giao tiếp digital 1 dây, cho phép truyền dữ liệu hiệu quả với bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp, mang lại độ chính xác mà không cần tính toán thêm Tuy nhiên, so với cảm biến DHT22 hiện đại hơn, DHT11 có khoảng đo và độ chính xác kém hơn nhiều Hình dạng của cảm biến DHT11 được minh họa như trong hình 3.4.
Hình 3.4: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khi DHT11
Điện áp hoạt động: 3V - 5V (DC);
Phạm vi độ ẩm hoạt động: 20% - 80% RH với sai số ±5%RH;
Phạm vi nhiệt độ hoạt động: 0 – 50 độ C với sai số ±2% độ C;
Tốc độ lấy mẫu: 1Hz (mỗi giây một lần đọc);
Khoảng cách truyền tối đa: 20m.
Cam biến độ ẩm đất
Module cảm biến độ ẩm đất được sử dụng để đo lường độ ẩm của đất, tự động điều chỉnh relay khi mức độ ẩm thay đổi so với giá trị đã được cài đặt.
Module cảm biến độ ẩm đất có hai phần gồm đầu dò và module chuyển đổi.
Đầu dò độ ẩm đất gồm hai đầu đo cắm vào đất để phát hiện độ ẩm, kết nối với module chuyển đổi qua dây dẫn Ban đầu, đầu ra DO ở mức thấp, nhưng khi độ ẩm đạt giá trị cài đặt, đầu ra DO sẽ chuyển sang mức cao Thông tin và dữ liệu về độ ẩm đất được truyền đến module chuyển đổi.
- Module chuyển đổi: Cấu tạo chinh của module chuyển đổi gồm IC so sánh
LM393 là một mạch tích hợp có chức năng so sánh tín hiệu, bao gồm 1 biến trở, 4 điện trở 100 Ohm và 2 tụ điện Biến trở được sử dụng để điều chỉnh ngưỡng so sánh với tín hiệu độ ẩm của đất từ cảm biến Hai đầu vào của IC LM393 nhận tín hiệu từ cảm biến và ngưỡng đã cài đặt Khi độ ẩm đất thấp hơn giá trị cài đặt, đầu ra của IC LM393 sẽ ở mức cao, ngược lại, khi độ ẩm cao hơn, đầu ra sẽ ở mức thấp.
Cấu tạo và hình dạng của module độ ẩm đất như hình 3.5.
Hình 3.5: Cảm biến độ ẩm đất
Điện áp hoạt động: 3.3~12VDC;
Tich hợp đầu dò chống ăn mòn cho độ bền và độ ổn đinh cao;
Tin hiệu đầu ra gồm có analog và digital;
Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng;
Digital: High hoặc Low, có thể điều chỉnh độ ẩm mong muốn băng biến trở thông qua mạch so sánh LM393 tich hợp;
Chiều dài dây cảm biến: 1m;
Cảm biến ánh sáng, thường được sử dụng để đo cường độ ánh sáng và tự động bật/tắt đèn, có ba loại phổ biến trên thị trường: BH1750, module KY-018 và cảm biến quang trở Trong bài viết này, chúng tôi chọn cảm biến quang trở (LDR - Light-Dependent Resistors), một loại điện trở phụ thuộc vào ánh sáng, được làm từ vật liệu quang dẫn Khi cường độ ánh sáng tăng, điện trở giảm và ngược lại Cảm biến quang trở có ưu điểm về giá thành rẻ, mức tiêu thụ điện năng thấp và điện áp hoạt động nhỏ Hình dạng của cảm biến ánh sáng quang trở được thể hiện trong hình 3.6.
Hình 3.6: Cảm biến ánh sáng
3.4.2 Khối vận hanh Động cơ bơm nước
Máy bơm nước 12VDC áp lưc tư động ngắt khi áp suất cao Ứng dụng để làm máy bơm nước, tưới cây, phun sương…
Hình 3.7: Động cơ bơm nước
Dùng điện DC 12V (Bình acquy xe máy hoặc Adapter 12V – 5A);
Áp lưc nước đầu vào: 0.95Mpa;
Bảo vệ can Loại: van thông minh (với công tắc áp suất tư động);
Phạm vi: 9 mét. Động cơ quạt
Quạt DC, hay quạt dòng điện một chiều, được điều khiển bằng công suất với điện áp cố định, thường là 5V hoặc 12V Bài viết này chọn sử dụng hai quạt DC nhằm nâng cao khả năng trao đổi chất và điều hòa không khí cho cây trồng Động cơ quạt 12VDC có thiết kế như trong Hình 3.8.
Hình 3.8: Động cơ quạt 12V Động cơ kéo mang che
Điện áp sử dụng: 12VDC;
Tỉ số truyền 505:1 (động cơ quay 505 vòng trục chinh hộp giảm tốc quay 1 vòng);
Dòng chiu đưng tối đa khi có tải: 7A;
Tốc độ không tải: 32RPM (32 vòng 1 phút);
Tốc độ chiu đưng tối đa khi có tải: 27RPM (27 vòng 1 phút);
Lưc kéo Moment đinh mức: 50KG.CM;
Lưc kéo Moment tối đa: 230KG.CM;
Chiều dài hộp số L: 38mm. Đèn led
Đèn LED được sử dụng để cung cấp ánh sáng cho cây trồng nhờ vào khả năng chống nước, độ bền cao và khả năng chịu ảnh hưởng của môi trường Vì vậy, loại đèn này được lựa chọn cho việc chiếu sáng trong nông nghiệp Đèn LED dây có hình dạng như hình 3.10.
Chống nước và cấp bảo vệ: IP20;
Quang thông: 4 - 28Lm/w. Đèn dây tóc
Phân Loại: Bóng đèn hậu Sun Shing;
Khả dụng với các loại xe máy dùng chân M5.
Mục đích của đề tài này là sử dụng công tắc hành trình để xác định các trạng thái đóng/mở với độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi môi trường, từ đó tối ưu hóa việc điều khiển hệ thống màn che Công tắc hành trình được tích hợp trong mạch điều khiển, như thể hiện trong hình 3.12.
Hình 3.12: Công tắc hành trình
Mạch công tắc hành trình duy trì tín hiệu đầu ra ở mức cao trong trạng thái bình thường Khi cần gạt công tắc được kích hoạt, tín hiệu đầu ra sẽ giảm xuống mức thấp và đèn báo trạng thái sẽ sáng lên.
Giới thiệu
Dựa trên thiết kế hệ thống và sơ đồ nguyên lý, bài viết này thực hiện việc lựa chọn linh kiện phù hợp để thi công hệ thống, đảm bảo các chức năng của thiết bị được trình bày trong Bảng 4.1.
Bảng 4.1 Danh sách các thiết bi được lưa chọn và chức năng
Tên linh kiện, thiết bị Số lượng Chức năng
Module ESP32 1 Sử dụng trong khối xử lý trung tâm
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khi DHT11 1 Đo nhiệt độ và độ ẩm không khi
Cảm biến ánh sáng 1 Đo cường độ ánh sáng
Cảm biến độ ẩm đất 1 Đo độ ẩm của đất
Cảm biến mưa 1 Cảnh báo mưa
Quạt DC 12V 2 là thiết bị lý tưởng cho hệ thống động cơ bước, giúp kéo và mở màn che hiệu quả Ngoài ra, động cơ bơm nước phun sương 1 cung cấp khả năng phun sương, cấp ẩm và tưới cây, hỗ trợ sự phát triển của thực vật Đèn sưởi 2 được sử dụng để giữ ấm cho cây, đảm bảo chúng phát triển tốt trong mọi điều kiện thời tiết.
Led dây 1 Sử dụng làm đèn chiếu sáng
Công tắt hành trình 2 Sử dụng để ngắt hành trình động cơ kéo, mở màn che
Module Relay 4 kênh và 2 kênh 1
Cách ly động cơ, thiết bi với bộ xử lý trung tâm để vi điều khiển hoạt động ổn đinh
4.2 Lựa chọn cây trồng cho hệ thống
Cây thuộc loại thân thảo, có tuổi thọ đa niên, với thân ngắn và nhiều lá mọc sát nhau Chồi nách xuất hiện từ nách lá và có thể phát triển thành thân nhánh, thân bò hoặc phát hoa, tùy thuộc vào điều kiện môi trường và đặc tính ra hoa của từng giống.
Lá dâu tây có hình dạng và cấu trúc đa dạng, tùy thuộc vào giống, với hầu hết các giống sở hữu lá kép gồm 3 lá chét, trong khi một số giống có thể có 4 hoặc 5 lá chét Mép lá dâu tây thường có răng cưa, và cuống lá dài, thường có màu trắng khi còn non, sau đó chuyển sang màu đỏ khi lá già.
Hoa dâu tây phân chia thành nhiều nhánh, mỗi nhánh mang một hoa có 5 cánh tràng mỏng màu trắng và hơi tròn Hoa dâu tây lưỡng tính, chứa từ 25-30 nhị và 50-500 nhụy, cho phép chúng giao phấn hiệu quả Thông qua hình thức tự thụ phấn, loài này gia tăng tần suất các gen mong muốn, đồng thời tạo ra nhiều giống loài khác nhau.
Quả dâu tây là một loại quả giả được hình thành từ đế hoa phình to, trong khi quả thật nằm bên ngoài Quả có hình bầu dục, với màu xanh lục khi còn non và chuyển sang màu hồng hoặc đỏ khi chín, tùy thuộc vào từng giống Dâu tây nổi bật với hương thơm đặc trưng và vị ngọt pha lẫn chút chua.
Rễ: Hệ thống rễ chùm, rễ phát triển ở độ sâu cách mặt đất khoảng 30cm.
Dâu tây là một loại trái cây giàu dinh dưỡng, phổ biến và được ưa chuộng Nó cung cấp nhiều vitamin, chất chống oxy hóa cao, cùng với các khoáng chất và chất xơ cần thiết cho sức khỏe.
Dâu tây là loại cây ưa sáng và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu ẩm mát Chúng thường sinh trưởng mạnh mẽ ở các vùng có thời tiết ôn đới ấm và cận nhiệt đới, với nhiệt độ lý tưởng dao động từ 15 đến 20 độ C.
Dâu tây có thời gian sinh trưởng ngắn, chỉ khoảng 2.5 – 3 tháng là có thể thu hoạch Mô hình trồng dâu tây trong nhà kính được minh họa rõ ràng trong Hình 4.1.
Hình 4.1 : Trồng cây dâu tây trong nhà kinh
Dâu tây phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ từ 18-22 độ C, với ánh sáng mạnh và độ pH từ 6-6.5 Ánh sáng đầy đủ giúp cây sinh trưởng và ra hoa hiệu quả, trong khi độ ẩm lý tưởng là 84% Đất trồng cần nhẹ, giàu chất hữu cơ, giữ ẩm tốt nhưng thoát nước hiệu quả, giúp cây phát triển mạnh mẽ, đạt năng suất cao và kéo dài thời gian thu hoạch.
Hiện nay, Lâm Đồng trồng dâu tây chủ yếu với hai loại giống chính: giống ngoài trời như Mỹ đá, Mỹ thơm (Pajero), Langbiang và giống trong nhà mái che bao gồm giống Newzealand và Akihime.
Rễ cà chua thuộc loại rễ chùm, có khả năng phân nhánh mạnh và phát triển rễ phụ lớn Trong điều kiện thích hợp, những giống cà chua tăng trưởng mạnh có thể đạt độ sâu từ 1-1,5m và rộng từ 1,5-2,5m, giúp cây chịu hạn tốt.
Thân cây có hình tròn, thẳng đứng và mọng nước, được bao phủ bởi nhiều lông Khi cây phát triển, gốc thân sẽ dần chuyển hóa thành gỗ Thân cây không chỉ mang lá mà còn phát hoa, trong khi ở nách lá có chồi nách.
Lá: Lá cà chua thuộc loại lá kép lông chim lẻ, mỗi lá có 3-4 đôi lá chét, ngọn giống Phiến lá thường phủ lông tơ.
Hoa: Hoa mọc thành chùm, lưỡng tinh, tư thụ phấn là chinh Số lượng hoa trên chùm thay đổi tùy giống và thời tiết, thường từ 5-20 hoa.
Trái: Trái thuộc loại mọng nước, hình dạng thay đổi từ tròn, bầu dục đến dài.
Vỏ trái cây có thể nhẵn hoặc có khía, và màu sắc của trái thường thay đổi tùy thuộc vào giống cây và điều kiện thời tiết Màu sắc của trái thường là sự kết hợp giữa màu vỏ và thịt trái.
Kết quả
Quá trình nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình nhà vườn ứng dụng IoT đã được thực hiện trong 17 tuần, dẫn đến việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài này Các kết quả đạt được được tóm tắt như sau:
Biết cách lập trình Arduino và hiểu sâu hơn về vi điều khiển module ESP32;
Biết cách sử dụng các tính năng của Arduino là rất quan trọng, đặc biệt khi giao tiếp với các module mở rộng như cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí, cảm biến mưa, cảm biến ánh sáng và relay Việc tích hợp các cảm biến này giúp tối ưu hóa các ứng dụng tự động hóa và quản lý môi trường hiệu quả hơn.
Biết cách tạo giao diện quan sát các đặc điểm của môi trường nhà kinh và hiển thi các giá tri đo được lên ứng dụng Blynk;
Biết cách thiết kế và thi công board mạch là rất quan trọng, bao gồm việc sử dụng các dụng cụ hỗ trợ như máy khoan, máy hàn và máy cắt Kỹ năng xây dựng và thiết kế hệ thống cũng đóng vai trò then chốt trong quá trình này.
Hệ thống đo được các thông số và hiển thi các giá tri của cảm biến;
Hệ thống cho phép truyền nhận dữ liệu không dây giữa các thiết bị, tự động thực hiện các chức năng như tưới nước, chiếu sáng, sưởi ấm, phun sương, kéo màn và thông hơi khi vượt quá ngưỡng cài đặt.
Các thông số môi trường đọc được từ cảm biến truyền nhận dữ liệu qua khối giao tiếp internet và gửi lên đám mây Blynk.
Các danh mục giao diện quản lý và điều khiển trên ứng dụng được hiển thi sau đây:
Hình 4.3: Giao diện người dùng
Các giá tri môi trường được thu thập từ cảm biến sẽ hiển thi lên màn hình ứng dụng;
Các nút nhấn điều khiển trên ứng dụng đồng bộ với các nút nhấn trên bảng mạch;
Có hai chế độ hoạt động chính: chế độ tự động và chế độ thủ công Chế độ thủ công cho phép người dùng trực tiếp điều khiển thiết bị bằng tay, trong khi chế độ tự động cho phép điều khiển thiết bị dựa trên các giá trị đã được thiết lập trước.
Giao diện toan bộ hệ thống
Hình 4.4: Mô hình hoàn chỉnh
Hình 4.5: Mô hình hoàn chỉnh
Trong chế độ thủ công, hệ thống thực hiện việc kiểm tra và so sánh trạng thái của nút nhấn mỗi khi người dùng ấn nút Dựa trên kết quả này, hệ thống sẽ đưa ra quyết định lựa chọn bật hoặc tắt thiết bị.
Trong chế độ tư động, hệ thống sẽ thu thập dữ liệu từ cảm biến và so sánh các giá trị cảm biến với các ngưỡng đã được thiết lập trước Dựa trên sự so sánh này, hệ thống sẽ đưa ra quyết định tắt hoặc mở thiết bị một cách hiệu quả.
Nhận xét
Trong quá trình nghiên cứu, thiết kế và thi công hệ thống, đề tài này đã gặp nhiều khó khăn trong việc lựa chọn linh kiện, thiết kế mạch và thi công mô hình, cũng như một số trục trặc về phần mềm lập trình Tuy nhiên, thông qua việc nghiên cứu và tìm hiểu tài liệu, những vấn đề này đã được giải quyết Khó khăn lớn nhất mà đề tài gặp phải là đồng bộ quá trình truyền nhận dữ liệu của bộ xử lý trung tâm.
Mô hình của chúng em hoạt động ổn định và có khả năng vận hành liên tục Tuy nhiên, do là mô hình mô phỏng, nó vẫn chưa thể áp dụng cho các dự án có quy mô lớn hơn.
Bên cạnh đó, những ưu điểm trong đề tài này mang lại:
Thưc hiện được việc đo đạc các giá tri và truyền nhận dữ liệu của các cảm biến với bộ xử lý trung tâm;
Giá tri đo được của các cảm biến đạt độ chinh xác ở mức tương đối;
Thưc hiện được việc truyền dữ liệu lên internet và hiển thi được trên giao diện ứng dụng di động;
Thưc hiện được việc điều khiển các thiết bi như phun sương tưới nước, bật đèn chiếu sáng, sưởi ấm, bật quạt hút/thông hơi;
Người dùng có thể theo dõi tình trạng nhà kinh và dữ liệu lich sử hoạt động ở bất kì nơi nào có mạng internet.
Tuy nhiên, vẫn còn có những hạn chế như:
Hệ thống hay bi gián đoạn trong quá trình thưc hiện;
Chuỗi truyền dữ liệu Arduino với ESP bi giới hạn;
Thời gian xử lý tin hiệu chưa nhanh.
Đánh giá
Mô hình thiết kế này đảm bảo an toàn và dễ sử dụng cho hoạt động ngoài trời, cho phép người dùng quan sát nhà kính từ xa mà không cần đến thường xuyên Người dùng có thể dễ dàng điều chỉnh các thông số môi trường ngay trên điện thoại hoặc máy tính, phù hợp với từng thời điểm và đối tượng canh tác Hệ thống còn có khả năng hoạt động liên tục trong thời gian dài.
Để áp dụng công nghệ vào thực tế, cần khắc phục một số hạn chế, bao gồm việc cải thiện tốc độ và thời gian xử lý tín hiệu, đảm bảo tính chính xác cao hơn Bên cạnh đó, việc sử dụng các cảm biến có khả năng đọc giá trị một cách chính xác và ổn định cũng là yếu tố quan trọng cần được chú trọng.
Do hạn chế về kinh tế, việc sử dụng cảm biến công nghiệp với độ phân giải tối ưu gặp khó khăn, dẫn đến độ chính xác và sai số trong giá trị đo không hoàn toàn chính xác Hơn nữa, cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn để đáp ứng các nhu cầu khác, nhằm tối ưu hóa canh tác cây trồng trong nhà kính và áp dụng công nghệ hiện đại để nâng cao tiện ích cho người dùng.
KÊT LUÂN VA HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận
Đề tài này đã hoàn thành trong khoảng 17 tuần theo yêu cầu và thu được những kết quả nhất đinh như sau:
Hệ thống hoạt động ổn định và đạt được kết quả ban đầu mong đợi, nhưng thỉnh thoảng vẫn chưa đáp ứng nhanh chóng với các tác động từ hệ thống phần cứng.
Điều khiển và giám sát hệ thống từ ứng dụng;
Hệ thống giao diện trên ứng dụng dễ sử dụng và đáp ứng nhu cầu cơ bản về sử dụng thiết bi của người dùng;
Hệ thống thưc hiện việc điều khiển thiết bi theo yêu cầu người dùng;
Hệ thống đo đạc các giá tri và thu thập thông tin dữ liệu từ các cảm biến đạt độ chinh xác theo yêu cầu ban đầu;
Hệ thống giao tiếp truyền thông qua internet;
Các linh kiện được bố tri hợp lý và đạt yêu cầu đầu ra.
Có thể chăm sóc cây theo yêu cầu.
Hướng phát triển
Các hướng phát triển cho đề tài này có thể nâng cao tính hoàn thiện của hệ thống, từ đó tạo điều kiện áp dụng hiệu quả vào thực tế.
Mở rộng quy mô của hệ thống và nghiên cứu, tìm hiểu thêm các đặc tinh sinh học cho từng loại cây trồng;
Phát triển hệ thống nhận diện sâu bệnh của cây;
Phát triển hệ thống tư động bón chất dinh dưỡng cho cây;
Thiết kế mã QR code chứa thông tin cây trồng.
Thiết kế hệ thống điện dư phòng khi có sư cố mất điện và sử dụng năng lượng sạch thân thiện cho vườn trại
Phát triển hệ thống báo động từ xa khi có sư cố.