Vườn rau thông minh

99 Trang 12 x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MCU Microprocessor Control Unit Khối vi điều khiển IC Integrated Circuit Mạch tích hợp I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ ra UART Universal Asynchr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : ThS NGUYỄN VĂN HIỆP SVTH : NGUYỄN PHÚC TUẤN MSSV : 13141573

SVTH : NGUYỄN QUANG THÁI DÂN MSSV : 13141466

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

SVTH: NGUYỄN QUANG THÁI DÂN MSSV: 13141466

Khóa: 2013 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG GVHD: ThS NGUYỄN VĂN HIỆP

i

Tp Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 7 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phúc Tuấn MSSV: 13141573

Nguyễn Quang Thái Dân MSSV: 13141466

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Hiệp ĐT: 0909960000

Ngày nhâ ̣n đề tài: 22/2/2017 Ngày nộp đề tài: 11/7/2017

1 Tên đề tài : Vườn rau thông minh

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: Change your garden with IOT

3 Nội dung thực hiê ̣n đề tài : Thiết kế và xây dựngmô hình vườn rau thông minh Giám sát các thông số của hệ thống và điều khiển hoạt động của hệ thống qua mạng Internet bằngtrang web và ứng dụng điện thoại

4 Sản phẩm:Mô hình vườn rau thông minh giám sát và điều khiển qua mạng Internet bằng trang web và ứng dụng điện thoại

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

ii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Phúc Tuấn MSSV: 13141573

Nguyễn Quang Thái Dân MSSV: 13141466

Ngành: Điện tử công nghiệp

Tên đề tài: Vườn rau thông minh

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Hiệp

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦNGHĨAVIỆTNAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

*** iii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Phúc Tuấn MSSV: 13141573

Nguyễn Quang Thái Dân MSSV: 13141466

Ngành: Điện tử công nghiệp

Tên đề tài: Vườn rau thông minh

Họ và tên Giáo viên phản biện:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

*** iv

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Người thực hiện đề tài

Nguyễn Quang Thái Dân

Nguyễn Phúc Tuấn

v

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập

Khoa Điện - Điện tử, thư viện trường đã cung cấp giáo trình và nhiều tài liệu tham khảo cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu môn học

Sự hướng dẫn và giúp đỡ chi tiết tận tình của thầy giáo Ths Nguyễn Văn

Hiệp cùng một số thầy cô giáo khoa Điện tử đã tận tình giảng giải và phân tích rõ

về những vấn đề thắc mắc trong quá tình nghiên cứu và thi công làm mạch

Cảm ơn các bạn và anh chị khóa trước đã nhiệt tình giúp đỡ

Mặc dù rất cố gắng trong quá trình tìm hiểu nhưng do kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót Chúng em rất mong được sự góp ý, nhận xét đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của thầy để Đồ án tốt nghiệp của chúng em được hoàn thiệnhơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, Ngày 10 tháng 4 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Thái Dân

Nguyễn Phúc Tuấn

vi

TÓM TẮT

Nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam và ngày nay với việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào trồng trọt đã đem lại những kết quả vượt bậc nằm ngoài mong đợi Cùng với cuộc cách mạng thiết bị và mạng kết nối không dây trên toàn cầu nên những thiết bị trồng trọt cũng được phát triển theo và ứng dụng những công nghệ tiên tiến mới

Với thực trạng xã hội hiện nay thì trên thị trường, thực phẩm bẩn có mặt ở khắp mọi nơi gây ảnh hưởng một cách nghiêm trọng đến sức khoẻ con người Qua

đó, xuất phát từ nhu cầu của người tiêu dùng muốn được sử dụng những thực phẩm sạch, rõ ràng về nguồn gốc cũng như để bảo đảm cho gia đình mình có bữa ăn ngon

và an toàn nhất mà hệ thống vườn rau thông minh sử dụng công nghệ IoT đã được chúng em chọn lựa để nghiên cứu và tìm hiểu

Người dùng có thể trồng những loại rau mình thích và điều khiển tưới tiêu trong giao diện của hệ thống qua một chiếc điện thoại hoặc trang web có kết nối với mạng Hơn hết là người sử dụng có thể biết được các thông số trong quá trình phát triển của rau qua các cảm biến được thiết kế trên hệ thống để tạo điều kiện cho vườn rau phát triển một cách tốt nhất

vii

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC i

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

TÓM TẮT vi

MỤC LỤC vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1

1.1.1.Đặt vấn đề 1

1.1.2 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.5 BỐ CỤC 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 4

2.1 QUY TRÌNH TRỒNG RAU 4

2.1.1 Mô tả quy trình trồng rau theo lý thuyết 4

2.1.2 Mô tả quy trình trồng rau trên thực tế thực hiện 4

2.1.3 Mô tả quy trình tưới rau 4

2.2 MỘT SỐ MÔ HÌNH TRỒNG RAU PHỔ BIẾN 6

2.2.1 Mô hình trồng rau theo giàn 6

2.2.2 Trồng rau bằng mô hình aquaponics (trồng rau kết hợp nuôi cá) 7

2.2.3 Mô hình trồng rau bằng túi hoặc chai treo trên tường 7

2.2.4 Mô hình trồng rau trong nhà kính hoặc nhà lưới 8

2.2.5 Mô hình trồng rau thuỷ canh 8

viii

2.3 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ IOT 9

2.4 TRUYỀN DỮ LIỆU 10

2.4.1 Chuẩn giao tiếp 1-Wire 10

2.4.2 Chuẩn giao tiếp UART 11

2.4.3 Chuẩn giao tiếp I2C 12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 13

3.1 GIỚI THIỆU 13

3.2 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 13

3.2.1 Yêu cầu của hệ thống 13

3.2.2 Sơ đồ khối 13

3.2.3 Chức năng từng khối: 14

3.2.4 Hoạt động của hệ thống 14

3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 14

3.3.1 Web điều khiển 14

3.3.2 Phần mềm SmartPhone 18

3.3.3 Mô hình vườn rau 22

3.3.3.1 Khung sắt để khay trồng rau 22

3.3.3.2 Khay trồng rau 23

3.3.3.3 Tủ đựng Board mạch 23

3.3.3.4 Tính toán chi phí cho một hệ thống vườn rau 24

3.3.3.4 Thiết kế board mạch 25

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 53

4.1 GIỚI THIỆU 53

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 53

4.2.1 Giao diện Web điều khiển 53

4.2.1.1 Tạo trang Web cho hệ thống 53

4.2.1.2 Lập trình cho Website 60

4.2.2 App android điều khiển 72

4.2.2.1 Thiết kế giao diện 72

4.2.2.2 Xử lý sự kiện cho các thành phần trong giao diện 78

ix

4.2.3 Thi công mô hình vườn rau 97

4.2.3.1 Thi công khung giàn để rau 97

4.2.3.2 Trồng rau 98

4.2.3.3 Viết chương trình cho hệ thống 99

4.2.3.4 Thi công board mạch 101

4.2.3.5 Lắp ráp và kiểm tra 102

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 103

5.1 KẾT QUẢ 103

5.1.1 Giai đoạn 1 103

5.1.2 Giai đoạn 2 105

5.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 106

5.2.1 Trang Web 106

5.2.2 Smart Phone 107

5.2.3 Mô hình vườn rau 108

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 112

6.1 KẾT LUẬN 112

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 112

NỘI DUNG THAM KHẢO 114

PHỤ LỤC 115

x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MCU Microprocessor Control Unit Khối vi điều khiển

UART Universal Asynchronous Receiver

– Transmitter

Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng

bộ

LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông

nối tiếp

HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản

PHP Hypertext Preprocessor Ngôn ngữ lập trình kịch bản IDE Integrated Development

Environment

Môi trường tích hợp

EEPROM Electrically Eraseble

Programmable Read Only Memory

Bộ nhớ không mất dữ liệu

SRAM Static Random Access Memory Bộ nhớ tĩnh

xi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1:Chi phí cho hệ thống diện tích 1 m2 24

Bảng 3.2: Thống số kĩ thuật của ESP - 8266 25

Bảng 3.3: Chức năng chân ESP 8266 26

Bảng 3.4: Các lệnh AT chung 26

Bảng 3.5: Các lênh cấu hình module Wifi 27

Bảng 3.6: Các lênh AT với module Wifi có cấu hình là Station 27

Bảng 3.7: Các lệnh AT với module Wifi có cấu hình là Access Point 27

Bảng 3.8: Các thông số của Arduino MEGA 29

Bảng 3.9: Các port sử dụng cho hệ thống 32

Bảng 3.10: Đặc tính điện của DHT22 41

Bảng 3.11: Ý nghĩa các byte dữ liệu 42

Bảng 3.12: Thông số kỹ thuật mạch nguồn 49

Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật module LM2596 49

Bảng 4.1: Chức năng bảng sensor trong database 59

Bảng 4.2: Chức năng bảng datetime trong database 59

Bảng 4.3: Chức năng bảng users trong database 60

Bảng 4.4: Chức năng bảng sethum trong database 60

Bảng 4.5: Chức năng nút nhấn 62

Bảng 5.1: Kết quả thu đƣợc ở giai đoạn 1 104

Bảng 5.2: Kết quả thu đƣợc ở giai đoạn 2 105

Bảng 5.4: Ứng dụng App vào một số hệ điều hành 107

xii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Hệ thống tưới nhỏ giọt 5

Hình 2.2: Hệ thống tưới nước bằng vòi phun áp lực 5

Hình 2.3: Hệ thống tưới phun mưa 6

Hình 2.4: Mô hình trồng rau theo giàn 7

Hình 2.5: Mô hình trồng rau aquaponics 7

Hình 2.6: Mô hình trồng rau bằng chai treo tường 8

Hình 2.7: Mô hình trồng rau trong nhà kính hoặc nhà lưới 8

Hình 2.8: Mô hình trồng rau thuỷ canh 9

Hình 2.9: Sơ đồ khối một hệ thống IoT cơ bản 10

Hình 2.10: Chuẩn giao tiếp 1-Wire 11

Hình 2.11: Sơ đồ kết nối giao thức UART 11

Hình 2.12: Chuẩn giao tiếp I2C 12

Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống 13

Hình 3.2: Công cụ Dreamweaver CC sử dụng thiết kế Web 15

Hình 3.3: Giao diện đăng nhập trên Web dự kiến 16

Hình 3.4: Trang điều khiển trên giao diện Web dự kiến 17

Hình 3.5: Trang xem lịch sử qua biểu đồ dự kiến 17

Hình 3.6: Công cụ Android Studio sử dụng 18

Hình 3.7: Icon ứng dụng trên Smart phone 20

Hình 3.8: Giao diện đăng nhập của ứng dụng 20

Hình 3.9: Giao diện điều khiển của ứng dụng 21

Hình 3.10: Giao diện bảng lịch sử của ứng dụng 21

Hình 3.11: Sơ đồ thiết kế cho mô hình 22

Hình 3.12: Sắt chữ V 5x3 sử dụng 23

Hình 3.13: Khay trồng rau 23

Hình 3.14: Tủ tĩnh điện, kín nước 24

Hình 3.15: Ảnh module WiFi ESP - 8266 V1 thực tế 25

Hình 3.16: Ảnh sơ đồ chân của module WiFi ESP 8266 26

Hình 3.17: Board Arduino MEGA trên thực tế 28

Hình 3.18: Vi điều khiển ATMEGA 2560 của Arduino MEGA 29

xiii

Hình 3.19: Các cổng vào ra của Arduino MEGA 30

Hình 3.20: Sơ đồ kết nối khối trung tâm 31

Hình 3.21: Giao diện Arduino IDE 33

Hình 3.22: Giao diện vùng lệnh của Arduino IDE 33

Hình 3.23: Giao diện vùng Debug trên Arduino IDE 34

Hình 3.24: Sơ đồ chu trình hoạt động của một chương trình trên Arduino 34

Hình 3.25: Lưu đồ chương trình chính 35

Hình 3.26: Lưu đồ chương trình con updulieu 36

Hình 3.27: Ảnh Relay thực tế… 37

Hình 3.28:Sơ đồ chân Relay…… 37

Hình 3.29: Máy bơm nước Brushless BLP-129 38

Hình 3.30: Van điện từ Solenoid UNI-D 39

Hình 3.31: Sơ đồ chân DHT22 41

Hình 3.32: Quá trình tạo tín hiệu Start 42

Hình 3.33: Quá trình gửi Bit 0 43

Hình 3.34: Quá trình gửi Bit 1 44

Hình 3.35: Cảm biến độ ẩm đất FC28 45

Hình 3.36: Cảm biến mưa 45

Hình 3.37: LCD16X2 46

Hình 3.38: Chức năng chân LCD 47

Hình 3.39: Module I2C 47

Hình 3.40: Hình ảnh thực tế của mạch nguồn 220VAC-12VDC 48

Hình 3.41: Module LM2596 3A 49

Hình 3.42: Hình ảnh mạch giảm áp AMS1117 thực tế 50

Hình 3.43: Sơ đồ nguyên lý mạch AMS1117 50

Hình 3.44: Sơ đồ nguyên lý mạch 51

Hình 3.45: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 52

Hình 4.1: Mô hình website 61

Hình 4.2: Giao diện trang chính 62

Hình 4.3: Giao diện trang đăng nhập 65

Hình 4.4: Giao diện trang đổi mật khẩu 67

xiv

Hình 4.5: Giao diện trang hẹn giờ tưới 67

Hình 4.6: Giao diện trang biểu đồ 68

Hình 4.7: Ảnh xin quyền truy cập của một ứng dụng 73

Hình 4.8: Vị trí của thư mục lưu hình ảnh Drawable 74

Hình 4.9: Các tạo Java Class mới 74

Hình 4.10: Vị trí của các File giao diện trong Android Studio 74

Hình 4.11: Kết hợp TextView và EditText làm giao diện đăng nhập 76

Hình 4.12: Trang giao diện đăng nhập 76

Hình 4.13: Trang giao diện điều khiển 77

Hình 4.14: Trang giao diện lịch sử thông tin 78

Hình 4.15: Phương thức đọc – gởi dữ liệu của App với Database WebSever 81

Hình 4.16: Một chuỗi JSON cơ bản 82

Hình 4.17: Cấu trúc một URL 82

Hình 4.18: TextView bắt sự kiện hiển thị TimePicker Dialog 92

Hình 4.19: Giao diện TimePicker Dialog khi hiển thị trên màn hình 92

Hình 4.20: Vị trí chứa File XML 92

Hình 4.21: Mô hình sau khi lắp ráp 97

Hình 4.22: Mô hình sau khi lắp đặt thêm bánh xe 97

Hình 4.23: Mô hình sau khi đổ đất vào khay trồng rau 98

Hình 4.24: Sơ đồ bố trí linh kiện 101

Hình 4.25: Sơ đồ layout 102

Hình 4.26: Mạch sau khi được lắp ráp và kiểm tra 102

Hình 5.1: Board sau khi được sắp xếp 106

Hình 5.2: Khung trồng rau đã hoàn thiện 108

Hình 5.3: Rau sau khi nảy mầm 109

Hình 5.4: Rau sau 2 tuần nảy mầm 109

Hình 5.5: Rau sau 3 tuần 110

đã được đưa ra từ lâu nhưng trong những năm gần đây nó mới thực sự bùng nổ với tỉ

lệ sử dụng các thiết bị IoT của người dân ngày càng tăng cao cũng như được nhiều doanh nghiệp tập trung phát triển mạnh mẽ Các hãng sản xuất lớn thay nhau đưa ra các thiết bị thông minh như: thiết bị gia đình, thiết bị công cộng và nhiều ý tưởng về trồng trọt tiên tiến liên tục được giới thiệu

Cùng với thực trạng xã hội hiện nay thì trên thị trường, thực phẩm bẩn có mặt ở khắp mọi nơi gây ảnh hưởng một cách nghiêm trọng đến sức khoẻ con người Nên những người tiêu dùng ngày nay muốn được biết một cách chính xác nguồn gốc thực phẩm sử dụng cũng như để bảo đảm cho gia đình mình có bữa ăn ngon và an toàn nhất

Từ việc phát triển mạnh mẽ đó trong thực tế của các thiết bị sử dụng công nghệ IoT, thực trạng xã hội và củng cố lại những kiến thức đã được học và áp dụng thực

hành trong thực tế, nên chúng em đã chọn tìm hiểu về đề tài: “Vườn rau thông minh”

để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về IoT và nguyên lí hoạt động của các thiết bị sử dụng công nghệ này, đồng thời cũng cố thêm kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tương tự

1.1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Đề tài về IoT hiện nay khá phổ biến trên thế giới và có nhiều tài liệu nói về tuy nhiên với vốn kiến thức chưa được nhiều, bước đầu tiếp cận với việc điều khiển thiết

bị qua IoT thì đề tài này là một bước đệm để chúng em tìm hiểu, nghiên cứu và phát triển về sau này

1.2 MụC TIÊU Đề TÀI

Xây dựng và thiết kế một mô hình vườn rau với diện tích 1𝑚2 có thể điều khiển tưới tiêu và biết được các thông số trong quá trình phát triển của rau qua tương tác với mạng WiFi và cụ thể hơn là module WiFi – ESP8266 Các cảm biến như nhiệt độ, độ

ẩm đất, mưa được bố trí trên mô hình cũng được kết nối và truyền tín hiệu đến người

sử dụng qua mạng Wifi để người sử dụng có thể theo dõi trên giao diện điện thoại hoặc trang Web Khối xử lý trung tâm được kết nối với module Relay và các cảm biến đặt trên mô hình vườn rau qua đó lấy được tín hiệu của cảm biến để điều khiển việc tưới tiêu cho rau một cách hiệu quả nhất Người sử dụng cũng có thể bật – tắt máy bơm tưới tiêu cho rau bằng cách truyền tải dữ liệu điều khiển của mình tới khối xử lý trung tâm qua tương tác với mạng WiFi của ESP8266 và App điều khiển hoặc Web

 Mạng WiFi của hệ thống cần được cố định và tránh thay đổi sau khi thiết lập

 Chưa tối ưu để trồng xen canh được nhiều loại rau khác nhau

 Các cảm biến và phần khung giàn bị hư hao khi sử dụng ngoài môi trường lâu ngày

1.4 NộI DUNG NGHIÊN CứU

 Nội dung 1: Phương hướng thiết kế cho vườn rau với diện tích 1𝑚2

 Nội dung 2: Thiết kế, tính toán và lắp đặt mô hình với chi phí phù hợp

 Nội dung 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình vườn rau

 Nội dung 4: Thiết kế mạng giao tiếp giữa hệ thống điều khiển và người dùng

 Nội dung 5: Thiết kế giao diện điều khiển trên App điện thoại và Web

 Nội dung 6: Phát triển mô hình theo hướng mong muốn của người dùng thực tế

 Nội dung 7: Đánh giá kết quả đạt được trên hệ thống

1.5 Bố CụC

 Chương 1: Tổng quan

Chương này nói về vấn đề chọn đề tài, các giới hạn của đề tài, mục tiêu của đề tài, nội dung nghiên cứu cũng như bố cục của quyển báo cáo

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan

Chương này nói về vấn đề nền tảng lý thuyết có liên quan tới đề tài, các quy trình trồng rau trên lý thuyết và thực tế, các mô hình trồng rau phổ biến hiện nay và các chuẩn giao tiếp được sử dụng

 Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương này nói về vấn đề vấn đề thiết kế, lựa chọn các phương án sao cho phù hợp nhất với mục tiêu đề tài đưa ra dựa vào sơ đồ khối và chức năng của từng khối

 Chương 4: Thi công

Chương này nói về vấn đề thi công hệ thống từ phần cứng tới phần mềm dựa trên các tiêu chí lựa chọn đã được tính toán và thiết kế ở chương trước

3

 Chương 5: Kết quả và đánh giá

Chương này nói về kết quả đã thực hiện được qua đó đánh giá, khắc phục những mặt còn hạn chế

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương này nói về kết luận chung của hệ thống sau khi khắc phục lỗi và hướng phát triển trong tương lai của hệ thống

4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

2.1 QUY TRÌNH TRồNG RAU

2.1.1 Mô tả quy trình trồng rau theo lý thuyết

- Về đất trồng: Đất trồng không trực tiếp chịu ảnh hưởng xấu của các chất thải

công nghiệp, không nhiễm các hóa chất độc hại cho người và môi trường

- Về phân bón: Chỉ dùng phân hữu cơ đã được ủ hoai mục, tuyệt đối không dùng

các loại phân hữu cơ còn tươi (phân bắc, phân chuồng, phân rác .).Số lượng phân bón dựa trên tiêu chuẩn cụ thể quy định trong quy trình của từng loại rau, đặc biệt đối với rau ăn lá phải kết thúc bón trước khi thu hoạch sản phẩm 15 ngày

- Về nước tưới:Chỉ dùng nước giếng khoan, nước từ các sông hồ không bị ô

nhiểm các chất độc hại Tuyệt đối không dùng trực tiếp nước thải từ công nghiệp, thành phố bệnh viện, khu dân cư

- Về giống: Phải chọn giống tốt để hạn chế thiệt hại của sâu bệnh

- Về ánh sáng:Cây muốn phát triển mạnh nhất thiết phải đưa ra nơi có nhiều ánh

sáng và nắng

2.1.2 Mô tả quy trình trồng rau trên thực tế thực hiện

- Về đất trồng: Chọn đất sạch hữu cơ Tribat vì đây là loại đất phổ biến trong

những mô hình trồng rau sạch tại nhà, các nhà vườn và trang trại nhờ những hiệu quả mà nó mang lại Đất trồng Tribat được làm từ mụn xơ dừa trộn chung với đất nuôi trùn đỏ Đất nuôi trùn đỏ là hỗn hợp đất thịt và xơ dừa được biến đổi nhờ con trùn đỏ tổng hợp chất hữu cơ có trong hỗn hợp và biến đổi xơ dừa thành “đất” Hỗn hợp đất này được loại đem trộn với mụn xơ dừa, loại bỏ nấm

và các mầm bệnh khác, bổ sung thêm các nguyên tố vi lượng để biến thành một loại đất trồng Tribat không cần phân bón

- Về giống: Tuỳ theo sở thích của người sử dụng mà loại rau được trồng sẽ khác nhau nhưng phải đảm bảo là giống tốt

- Về ánh sáng: Đặt khay trồng sao cho có đủ ánh sáng cho rau phát triển Ngoài

ra nên tỉa thưa rau và sang khay nếu mật độ quá dày đặc nhằm tạo không gian, cung cấp chất dinh dưỡng giúp rau nhanh lớn và rút ngắn thời gian thu hoạch

- Về nước tưới: Đảm bảo nước tưới cho rau là nước sạch và phân bố số lần tưới

dựa trên từng giai đoạn phát triển của cây rau cũng như là thời tiết, khí hậu nơi trồng

2.1.3 Mô tả quy trình tưới rau

Tưới nước định kỳ cho cây, không để cho cây thiếu nước hoặc quá úng nước Mùa nắng tưới ngày 2 lần vào sáng sớm và chiều mát Mùa mưa tùy theo thời tiết mà

b Hệ thống tưới nước bằng vòi sen phun nước có áp lực

Tưới bằng vòi sen phun nước áp lực là hệ thống được trang bị vòi sen phun nước cho đầu vòi tưới và tạo áp lực bằng máy bơm

Hình 2.2: Hệ thống tưới nước bằng vòi phun áp lực

6

Ưu điểm:

 Tiết kiệm chi phí cho hệ thống trồng rau có diện tích rộng

 Giúp bạn tưới rau trên diện tích lớn, vòi sen tích hợp hệ thống điều chỉnh tia nước đảm bảo rau được cung cấp đủ nước

Nhược điểm:

 Vì có sử dụng áp lực mạnh, nên cách tưới này dễ làm hư hại rau trồng, nếu nghiêm trọng có thể thối rễ, hư hỏng lá rau…

c Hệ thống tưới phun mưa

Tưới phun mưa là hệ thống tưới áp dụng cho vườn rau có diện tích lớn Đặc trưng của hệ thống này là lượng nước được phun ra từ đầu vòi dưới dạng như mưa Tốc độ nhanh, cường độ mạnh, nước bay lan rộng

Hình 2.3: Hệ thống tưới phun mưa

Ưu điểm:

 Không tốn công chăm sóc

 Cung cấp một lượng nước dồi dào cho vườn rau

 Hệ thống tưới sử dụng điện, đảm bảo nước phun đều, đảm bảo rau trồng cung cấp nước như nhau

Nhược điểm:

 Chi phí tốn kém

 Vì hệ thống phun đều, mà tùy từng loại rau và thời gian sinh trưởng mà nhu cầu lượng nước khác nhau Hệ thống không đảm bảo, có thể gây hư thối, ngập úng thừa nước cho nhưng cây rau nhỏ

2.2 MộT Số MÔ HÌNH TRồNG RAU PHổ BIếN

2.2.1 Mô hình trồng rau theo giàn

Mô hình trồng rau này rất phù hợp với những gia đình không có nhiều diện tích

để trồng rau Những giàn trồng rau sẽ được thiết kế thành nhiều tầng tùy vào nhu cầu

7

của người sử dụng Ở mỗi tầng có thể đặt nhiều khay và trồng các loại rau khác nhau tạo nên một vườn rau phong phú

Hình 2.4: Mô hình trồng rau theo giàn

2.2.2 Trồng rau bằng mô hình aquaponics (trồng rau kết hợp nuôi cá)

Mô hình trồng rau này như một hệ sinh thái thu nhỏ có sự tuần hoàn Rau được trồng không phân bón dựa trên sự cộng sinh giữa trồng rau và nuôi cá mà không các tác động bất kỳ yếu tố hóa học bên ngoài nào

Đất trồng rau được làm từ đất sét nung có chứa vi sinh để phân giải các chất hữu cơ cho cây hấp thụ chất dinh dưỡng dễ hơn.Nước bẩn từ hồ cá sẽ được tưới cho rau, rau sẽ hút những chất dinh dưỡng lọc nước để trả lại nguồn nước sạch cho hồ cá

Hình 2.5: Mô hình trồng rau aquaponics

2.2.3 Mô hình trồng rau bằng túi hoặc chai treo trên tường

Đây là một mô hình trồng rau khá đơn giản được những người dân thành phố đam mê với việc trồng rau sáng tạo Chỉ cần cắt các túi vải và chai nhựa một cách hợp

8

lý, sau đó đổ đất vào rồi dùng dây cột cố định treo lên tường thì đã có được những chậu trồng rau sạch ấn tượng và độc đáo

Hình 2.6: Mô hình trồng rau bằng chai treo tường

2.2.4 Mô hình trồng rau trong nhà kính hoặc nhà lưới

Đây là hai mô hình trồng rau sạch áp dụng trên diện tích rộng và trồng theo quy

mô lớn Rau được trồng từ mô hình này đòi hỏi phải nhiều công chăm sóc và sản phẩm thu được luôn đảm bảo an toàn tuyệt đối

Hình 2.7: Mô hình trồng rau trong nhà kính hoặc nhà lưới

2.2.5 Mô hình trồng rau thuỷ canh

Khác với các mô hình trồng rau trên, mô hình thủy canh cần phải sử dụng những giàn trồng đặc biệt và trên ống thì có những hốc để trồng các loại rau khác nhau Với mô hình này rau sẽ không được trồng trong đất mà trồng trong các loại dung dịch dưỡng chất đặc biệt Tuy chi phí cao nhưng không cần phải bỏ nhiều công sức vào việc chăm sóc để cho rau sinh trưởng và phát triển Trồng rau thuỷ canh được chia làm 2 phương pháp:

a Thuỷ canh tĩnh:

9

Ở phương pháp này thì rễ cây được nhúng vào dung dịch dinh dưỡng và dung dịch này không có sự tuần hoàn trong suốt quá trình Phương pháp này chi phí thấp nhưng rễ thường thiếu ôxi

b Thuỷ canh hồi lưu:

Ở phương pháp này thì rễ cây vẫn được nhúng vào dung dịch dinh dưỡng nhưng dung dịch dinh dưỡng có sự chuyển động tuần hoàn nuôi dưỡng cây và thu lại tái sử dụng

Hình 2.8: Mô hình trồng rau thuỷ canh

2.3 LÝ THUYếT CƠ BảN Về IOT

Internet of Things (IoT) được đưa ra vào năm 1999 bởi Kevin Ashton Ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT

IoT là mạng lưới thiết bị kết nối Internet và cũng là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả

có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính

IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử

và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó

Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác

Tiếp theo đó chiếc lò nướng bánh mì được phát minh vào năm 1990 là thiết bị được coi mang kế thừa xu hướng mới Chiếc lò nướng này được lập trình kết nối với máy tính và người điều khiển sử dụng internet dùng để bật hoặc tắt lò nướng

2.4.TRUYềN Dữ LIệU

Truyền dữ liệu là cách mà các thiết bị có giao tiếp, trao đổi thông tin với nhau Có hai cách để truyền dữ liệu đó là truyền dữ liệu nối tiếp và truyền dữ liệu song song Mặc dù chỉ có hai cách truyền dữ liệu nhưng lại có rất nhiều chuẩn truyền dữ liệu Một

số chuẩn truyền dữ liệu phổ biến hiện nay đó là 1-Wire, UART và I2C

2.4.1 Chuẩn giao tiếp 1-Wire

1-Wire là một hệ thống bus giao tiếp với thiết bị được thiết kế bởi Dallas Chuẩn này cung cấp cả dữ liệu tốc độ thấp, truyền tín hiệu, và nguồn nuôi qua cùng một chân tín hiệu đơn 1-Wire cũng tương tự như I2C, nhưng với tốc độ truyền dữ liệu thấp và khoảng cách xa hơn Nó thường được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị nhỏ giá rẻ như nhiệt kế kĩ thuật số và công cụ đo thời tiết Một mạng lưới của các thiết bị 1-Wire với một thiết bị điều khiển chính được gọi là một MicroLAN

11

Một tính năng đặc biệt của bus là khả năng chỉ sử dụng hai dây tín hiệu: Data và Gnd Để thực hiện điều này, các thiết bị 1-Wire bao gồm một tụ điện 800pF để trữ điện, và cung cấp nguồn trong quá trình đường Data đang hoạt động Chuẩn giao tiếp 1-Wire có 3 quá trình xử lí tín hiệu là: Đọc, ghi và reset được mô tả như hình 2.10

Hình 2.10: Chuẩn giao tiếp 1-Wire

2.4.2 Chuẩn giao tiếp UART

UART là kiểu truyền thông tin nối tiếp không đồng bộ Thường là một mạch tích hợp được sử dụng trong việc truyền dẫn dữ liệu nối tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi Rất nhiều vi điều khiển hiện nay đã được tích hợp UART.UART thường được dùng trong máy tính công nghiệp, truyền thông, vi điều khiển, hay một số các thiết bị truyền tin khác

Mục đích của UART là để truyền tín hiệu qua lại lẫn nhau (ví dụ truyền tín hiệu

từ Laptop vào Modem hay ngược lại.) hay truyền từ vi điều khiển tới vi điều khiển,

từ laptop tới vi điều khiển Ở kiểu truyền này thì có 1 đường phát dữ liệu và 1 đường nhận dữ liệu còn tín hiệu xung clock có cùng tần số và thường được gọi là tốc độ truyền dữ liệu (baud) Sơ đồ kết nối như hình 2.11

Hình 2.11: Sơ đồ kết nối giao thức UART

12

2.4.3 Chuẩn giao tiếp I2C

I2C là một chuẩn giao tiếp đƣợc phát minh bởi Philips‟ semiconductor division (giờ là NXP) nhằm đơn giản hóa việc trao đổi dữ liệu giữa các ICs Đôi khi nó cũng đƣợc gọi là Two Wire Interface (TWI) vì chỉ sử dụng 2 kết nối để truyền tải dữ liệu, 2 kết nối của giao tiếp I2C gồm: SDA (Serial Data Line) và SCL (Serial Clock Line)

Hình 2.12: Chuẩn giao tiếp I2C

tố xung quanh tác động đến vườn rau của mình qua đó chăm sóc, tưới tiêu cho rau một cách hợp lý để rau phát triển với năng suất cao nhất

3.2.SƠ Đồ KHốI VÀ CHứC NĂNG TừNG KHốI

3.2.1 Yêu cầu của hệ thống

 Điện thoại của người sử dụng kết nối với mạng WiFi của ESP hoặc mạng Wifi

mà ESP kết nối đến

 Tín hiệu điều khiển từ App điện thoại hoặc Web được gởi lên Web Sever của ESP qua mạng WiFi

 Khối xử lý trung tâm đọc tín hiệu điều khiển từ ESP và xử lý

 Khối xử lý trung tâm gởi tín hiệu điều khiển thiết bị tới khối điều khiển bật – tắt thiết bị

3.2.2 Sơ đồ khối

Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống

Sơ đồ khối gồm các khối chính:

 Khối nguồn cung cấp

 Khối giao tiếp WiFi

 Khối xử lý trung tâm

 Khối hiển thị

 Smart phone: Tương tác với người dùng qua giao diện trên App điện thoại và

mạng WiFi hoặc các mạng không dây (3G, 4G, …) để giao tiếp với ESP từ đó hiển thị các thông tin bên ngoài hệ thống từ dữ liệu Database Web Sever và gởi

dữ liệu điều khiển lên Web Sever của ESP để điều khiển thiết bị

 Web: Tương tác với người dùng qua giao diện trang Web có kết nối với mạng

qua đó cũng hiển thị các thông tin bên ngoài hệ thống lấy từ dữ liệu Database Web Sever và gởi dữ liệu điều khiển lên Web Sever của ESP để điều khiển thiết

bị

 Khối giao tiếp WiFi: Nhận dữ liệu gởi lên Web Sever từ người sử dụng qua

giao diện App trên điện thoại hoặc Web

 Khối xử lý trung tâm: Làm nhiệm vụ đọc tín hiệu được gởi lên khối giao tiếp

WiFi qua đó xử lý, tính toán điều khiển các thiết bị

 Khối cảm biến: Thu thập dữ liệu bên ngoài môi trường của vườn rau và gởi về

khối xử lý trung tâm

 Khối điều khiển thiết bị: Nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lý trung tâm qua

đó điều khiển bật - tắt các thiết bị

 Khối hiển thị: Hiển thị giá trị môi trường của vườn rau

 Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho các thiết bị từ nguồn điện 220V AC Chuyển

đổi điện áp từ 220VAC sang 12VDC, từ 12V sang 5V cung cấp cho các khối khác

3.2.4 Hoạt động của hệ thống

Tín hiệu điều khiển từ người sử dụng qua giao diện App trên điện thoại kết nối với mạng WiFi ESP hoặc Wifi mà ESP kết nối sẽ được gởi lên Web Sever của module ESP-8266 Từ dữ liệu gởi lên Web Sever đó hệ thống sẽ sử dụng Arduino để đọc dữ liệu về qua Serial Port và xử lý

Sau khi xử lý xong dữ liệu của người sử dụng thì Arduino sẽ tác động tín hiệu ở các ngõ ra được thiết lập điều khiển module Relay điều khiển đóng-ngắt các thiết bị kết nối với hệ thống

3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIếT Kế Hệ THốNG ĐIềU KHIểN

3.3.1 Web điều khiển

 Phương án:

15

Để tối ưu cho người sử dụng thuận tiện điều khiển vườn rau nên ngoài việc điều khiển hệ thống trên điện thoại Smart Phone thì việc điều khiển hệ thống trên Web là điều tất yếu Có rất nhiều công cụ hỗ trợ cho việc lập trình một trang Web thường được sử dụng như: Notepad++, PHP Designer, Intype, Dreamweaver, …

 Lựa chọn:

Chọn Dreamweaver để thiết kế giao diện Web điều khiển vì đây là một chương trình hỗ trợ thiết kế Web mạnh mẽ Dreamweaver cho phép người sử dụng thiết kế giao diện mà không cần can thiệp vào chính code của trang Web đó Ngoài ra, người

sử dụng khi thiết kế trang Web của mình trên Dreamweaver có thể nhìn thấy được trang Web của mình một cách trực quan thông qua mục Split

Hình 3.2:Công cụ Dreamweaver CC sử dụng thiết kế Web

Do được tối ưu hóa cho các ứng dụng Web, tốc độ nhanh, nhỏ gọn, cú pháp giống C và Java, dễ học và thời gian xây dựng sản phẩm tương đối ngắn hơn so với các ngôn ngữ khác

 Yêu cầu của trang điều khiển trên trình duyệt Web:

- Hệ thống điều khiển giao diện có tính bảo mật cho người dùng

- Hosting và tên miền có độ ổn định

16

- Xử lý dữ liệu điều khiển giữa PHP và giao diện HTML

- Đọc dữ liệu từ Database của Web Sever

- Thân thiện với người dùng

- Giao diện HTML có tính thẩm mĩ

- Điều khiển được thiết bị

 Giao diện Web dự kiến:

- Tên miền sau khi đăng kí và tạo Hosting có tên như hình bên dưới

- Trang đăng nhập vào Web điều khiển có dạng như hình bên dưới

Hình 3.3:Giao diện đăng nhập trên Web dự kiến

- Trang điều khiển mô hình vườn rau trên giao diện Web sau khi đăng nhập có dạng như hình bên dưới

17

Hình 3.4: Trang điều khiển trên giao diện Web dự kiến

- Biểu đồ xem lại thông tin lịch sử của vườn rau có dạng sau

Hình 3.5: Trang xem lịch sử qua biểu đồ dự kiến

Chức năng các biểu đồ:

- Biểu đồ nhiệt độ: Thống kê giá trị nhiệt độ của vườn rau để người dùng theo dõi

 Lựa chọn:

Chọn Android Studio để thiết kế giao diện và ứng dụng điều khiển trên điện thoại để giao tiếp với người dùng vì Android Studio được tích hợp nhiều tính năng hữu ích cho nên có thể dễ dàng thiết kế cũng như sử dụng so với các ứng dụng hỗ trợ khác Ngoài ra, Android Studio còn có nhiều tài liệu tham khảo, cộng đồng hỗ trợ rộng lớn trên thế giới

Hình 3.6:Công cụ Android Studio sử dụng

 Tổng quan về Android Studio:

Android Studio là một môi trường phát triển ứng dụng tích hợp (IDE) chính thức của Google dành cho phát triển nền tảng Android Đây cũng được xem là một công cụ thay thế ADT của Eclipse trên nền tảng phần mềm IntelliJ IDEA với giao diện sinh động và nhiều tính năng hữu ích hơn

Android Studio có mã nguồn mở dựa trên Linux Kernel dành cho các thiết bị di động nói chung (điện thoại, máy tính bảng, …) và được ra mắt phiên bản chính thức vào năm 2014 (Ver 1.0)

 Ngôn ngữ lập trình:

19

Lập trình chức năng: Java trong Android Studio được xem là ngôn ngữ chính

sử dụng cho việc lập trình chức năng dựa trên hướng đối tượng (OOP) và trên các lớp (Class)

Lập trình giao diện: XML trong Android Studio cũng là một ngôn ngữ không

thể thiếu để tạo nên giao diện sinh động XML thường được thể hiện dưới dạng Text

và chen giữa các đánh dấu để phân chia thông tin thành một cấu trúc có thứ bậc

 Yêu cầu của phần mềm điều khiển trên smart phone:

- Hệ thống điều khiển giao diện có tính bảo mật cho người dùng

- Truy xuất được tới Database của Web Sever để đọc dữ liệu

- Thân thiện với người dùng

- Có tính thẩm mĩ

- Điều khiển được thiết bị qua giao tiếp với ESP

 Mục tiêu:

- Giao diện sẽ có cửa sổ đăng nhập để vào giao diện điều khiển tiếp theo

- Người sử dụng App sẽ có một tài khoản và mật khẩu để tránh người lạ

sử dụng

- Kiểm tra và đảm bảo Smart Phone đã được kết nối với mạng

- Trang giao diện điều khiển dùng để điều khiển các thiết bị sẽ gồm 2 phần (phần hiển thị thông tin thực tế bên ngoài hệ thống và phần điều khiển)

- Vì điều khiển tưới cho 2 khay trên giàn nên sẽ có 4 nút điều khiển trong giao diện điều khiển cùng với đó là nút dùng để hẹn giờ nhắc người dùng tưới rau, các nút đăng xuất, thoát khỏi giao diện trên điện thoại

- Ngoài ra, người sử dụng còn có thể lựa chọn độ ẩm đất để tưới tiêu sao cho phù hợp với loại rau mình trồng

- Để người sử dụng dễ dàng theo dõi được tình trạng phát triển của rau nên sẽ có một trang lưu thông tin lịch sử

 Ứng dụng dự kiến:

- Hình ảnh của phần mềm điều khiển trên Smart phone sau khi thiết kế có dạng như hình bên dưới

20

Hình 3.7: Icon ứng dụng trên Smart phone

Vì là ứng dụng dùng để điều khiển vườn rau nên hình ảnh của Icon cũng được dựa theo nội dung của chương trình bên trong

- Trang giao diện đăng nhập mở đầu khi vào ứng dụng có dạng như hình bên dưới

Hình 3.8: Giao diện đăng nhập của ứng dụng

Để đảm bảo tính bảo mật cho người dùng và an toàn của hệ thống nên chỉ những người sử dụng mới được phép truy xuất vào điều khiển hệ thống

- Trang giao diện điều khiển của người sử dụng sau khi đăng nhập có dạng như hình bên dưới

21

Hình 3.9: Giao diện điều khiển của ứng dụng

Vì có 2 khay trồng rau trên giàn nên sẽ có 4 nút điều khiển tưới nước cho

2 khay Ngoài ra, người sử dụng cũng có thể theo dõi được các vấn đề khác của vườn rau như là nhiệt độ, độ ẩm hiện tại của hệ thống, kiểm tra xem trời có đang mưa hay không, hẹn giờ nhắc nhở người sử dụng tưới nước cho hệ thống

- Trang giao diện bảng lịch sử vườn rau có dạng như hình bên dưới

Hình 3.10: Giao diện bảng lịch sử của ứng dụng

22

3.3.3 Mô hình vườn rau

3.3.3.1 Khung sắt để khay trồng rau

Trong các quy tắc tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phát triển của rau thì quy tắc phải cung cấp đầy đủ ánh sáng cho cây là quan trọng nhất Nếu cây rau không

đủ sáng sẽ còi cọc, vàng lá và héo rũ Điều kiện ánh sáng thích hợp nhất cho cây rau yêu cầu phải đủ 5 tiếng mỗi ngày Vì vậy thiết kế giàn trồng rau xếp khay theo dạng bậc thang sẽ giúp rau đón đủ nắng và dễ dàng chăm sóc Đây cũng là mô hình trồng rau đang được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại sắt có thể làm vật liệu khung cho mô hình vườn rau Nhưng trong đó sắt chữ V lỗ là loại sắt thông dụng nhất và kích thước tiêu chuẩn của sắt để làm giàn là 5x3 với độ dày 2 ly

Sơ đồ thiết kế cho mô hình vườn rau:

Hình 3.11: Sơ đồ thiết kế cho mô hình

Để đảm bảo độ linh động của mô hình vườn rau nên 4 góc của hình được bố trí

4 bánh xe làm bằng nhựa Qua đó, người sử dụng có thể dễ dàng thay đổi vị trí đặt, bố trí mô hình vườn rau trong một không gian hẹp sao cho tiện lợi nhất có thể

23

Hình 3.12: Sắt chữ V 5x3 sử dụng 3.3.3.2.Khay trồng rau

Ngày trước mọi người thường mua thùng xốp hoặc tận dụng các đồ dùng cũ trong nhà như xô, chậu nhựa cũ để trồng rau bên cạnh đó cũng là để tiết kiệm chi phí nhưng gặp phải một số vấn đề như:

 Thoát nước kém, dễ bị ngập úng

 Độ bền của vật liệu trồng kém

 Làm mất mỹ quan của ngôi nhà

Nhằm lựa chọn loại khay có kích thước vừa phải phù hợp với diện tích 1𝑚2 của

mô hình vườn rau đề ra nên khay trồng có kích thước 100x43x16 cm (dài x rộng x cao) đã được lựa chọn Bên dưới của khay có một tấm lưới giữ đất lại khi trời mưa kết hợp với hai rảnh thoát nước giúp cây không bị ngập úng

Hình 3.13: Khay trồng rau 3.3.3.3.Tủ đựng Board mạch

Vì mô hình vườn rau hoạt động ở điều kiện ngoài trời nên ta cần có một dụng

cụ để bảo vệ hệ thống Board mạch của hệ thống Ở đây ta sử dụng loại tủ tĩnh điện và kín nước với kích thước 30 x 20 x 16 cm

24

Hình 3.14: Tủ tĩnh điện, kín nước

Tủ tĩnh điện, kín nước này được bảo vệ với tiêu chuẩn IP 54 ngăn bụi và nước không ảnh hưởng tới Board mạch Trong tủ có một tấm thép cho phép ta bố trí Board mạch và các linh kiện lên sao cho phù hợp với nhu cầu điều khiển

3.3.3.4 Tính toán chi phí cho một hệ thống vườn rau

Bảng 3.1:Chi phí cho hệ thống diện tích 1 m2