Ứng dụng iot trong nuôi tôm

Tuy nhiên để đáp ứngnhu cầu phát triển bền vững và lâu dài thì không thể chỉ trông chờ vào việc đánh bắt tựnhiên, do đó nhiều địa phương trên cả nước đã và đang phát triển mạnh mẽ các mô

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ỨNG DỤNG IoT TRONG NUÔI TÔM

Người hướng dẫn: Th.s TRẦN DUY CHUNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HUY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

TÊN ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG IoT TRONG NUÔI TÔM

Người hướng dẫn: Th.s TRẦN DUY CHUNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HUY

Mã sinh viên: 1711505210139

1 Thái độ, tinh thần của sinh viên trong quá trình được hướng dẫn thực hiện đề tài:

2 Đánh giá mức độ hoàn thiện đề tài:( so với nhiệm vụ đề ra, nôi dung lý luận , thựctiện, tính toán thiết kế,…)

3 Những điểm đạt và chưa đạt:

4 Những điểm cần cải thiện ( nếu có):

1 Đánh giá đề tài ( tính thực tiễn, phạm vi ứng dụng , ):

2 Đánh giá độ hoàn thiện đề tài ( Cơ sở lý thuyết tính toán , thi công , thiết kế,…):

3 Đánh giá ưu nhược điểm của đề tài:

Ưu điểm : Khuyết điểm :

4 Nhận xét về phần trình bày( Nội dung báo cáo, cách thuyết trình, bố cục báo cáo,

Tên đề tài: ỨNG DỤNG IoT TRONG NUÔI TÔM

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HUY

Đề tài , sử dụng các nguồn tài nguyên, các ứng dụng mở , miễn phí để tạo nên một

hệ thống giám sát điều khiển trong hồ nuôi tôm , nhằm giảm thiểu chi phí, giá thànhnhưng mang lại nguồn hiểu quả cao, nâng cao năng suất và chất lượng tôm nuôi Từ

đó, tang khả năng tiếp cận khoa học kỹ thuật trong nuôi tôm đến các hộ nuôi tôm quy

mô gia đình , vừa và nhỏ

Các cảm biến trong mô hình như cảm biến nhiệt độ DS18B20 , cảm biến pH , cảmbiến độ trong,…

Các động cơ điều khiển: quạt nước, bơm nước

Các linh kiện xử lí : Arduino nano, esp8266 NodeMCU

Các nguồn tài nguyên , phần mềm mở: App Blynk

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Th.S TRẦN DUY CHUNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HUY Mã SV: 1711505210139

1 Tên đề tài:

ỨNG DỤNG IoT TRONG NUÔI TÔM

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tìm hiểu về IoT ( Internet of Things ) , ứng dụng của IoT, ưu , nhược điểm.

- Số liệu thống kê về nghànhh nuôi tôm hộ gia đình ( Số lượng, quy mô, khu vực

tập trung,…)

- Mức độ hiện đại tự động hóa của các hồ nuôi tôm.

- Tham khảo một số mô nuôi tôm thông minh trong nước và trên thế giới.

- Tài liệu về các cảm biến , các linh kiện để hoàn thiện đề tài.

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tìm hiểu , tính toán và ứng dụng IoT để thiết kế mô hình thông minh thu thập dữ

liệu, giám sát các đối tượng ( độ pH, Oxy, nhiệt độ nước,…) báo về điện thoại thôngminh để điều chỉnh ở ngưỡng phù hợp Nhằm đảm bảo môi trường sống và chế độ ăn

để tôm khỏe mạnh , đem lại năng suất và chất lượng tối ưu nhất cho người nuôi tôm

hộ gia đình

4 Các sản phẩm dự kiến :

- Luận văn báo cáo đồ án tốt nghiệp

- Mô hình giám sát, thu thập dữ liệu và điều chỉnh tự động, thông minh.

Xuất khẩu thủy sản nói chung và XK tôm nói riêng chiếm tỷ trọng không nhỏ trongtổng tỷ trọng XK của Việt Nam Với đường bờ biển dài từ bắc vào nam là điều kiệnthuận lợi cho các ngư trường khai thác tôm , thủy sản tự nhiên Tuy nhiên để đáp ứngnhu cầu phát triển bền vững và lâu dài thì không thể chỉ trông chờ vào việc đánh bắt tựnhiên, do đó nhiều địa phương trên cả nước đã và đang phát triển mạnh mẽ các môhình nuôi tôm hiệu quả Nhiều doanh nghiệp bắt đầu chú trong hơn trong việc tìmnguồn cung từ các sản phẩm chăn nuôi thay vì chỉ trông chờ vào đánh bắt như trướcđây Với việc có đường bờ biển dài cùng những chính sách hợp lý của Đảng , nhànước, bộ NN&PTNT , nhiều mô hình nuôi tôm , chủ yếu là tôm sú và tôm trắng hiệuquả đem lại nguồn thu nhập cao Tuy nhiên phần lớn các hộ nuôi tôm đều thủ công,không thể kiểm sát được môi trường để tạo điều kiện cho tôm phát triển nên sản lượng

và chất lượng chưa đáp ứng được yêu cầu, nên khó tiếp cận các thị trường có yêu cầucao về sản phẩm nhập khẩu như : Mỹ, Nhật Bản,… Những năm trở lại đây, với sựphát triển của khoa học, kỹ thuật, nhiều mô hình ứng dụng công nghệ tiên tiến trongchăn nuôi , nuôi trông thủy sản Tuy nhiên các mô hình này có chi phí khá cao, rấtkhó để người nuôi tôm hộ gia đìnnh, quy mô vừa và nhỏ tiếp cận Đề tài nhằm tìm rahướng mang lại cho người nuôi tôm hộ gia đình một mô hình chi phí rẻ dể tiếp cậnhơn

Để đi từ ý tưởng đến hoàn thành một đề tài là cả một quá trình Sẽ rất khó khăn nếukhông có được điều kiện thuận lợi nhất Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy Th.STrần Duy Chung đã hết lòng tận tụy , hỗ trợ em trong quá trình hoàn thiện đề tài này.Những góp ý , nhận xét đúng đắn đã giúp em nhận ra những điểm cần khắc phục vàphát huy của đề tài để hoàn thiện đề tài tốt nhất Em xin chân thành cảm ơn toàn thểquý thầy cô, đặc biệt là quý thầy cô khoa Điện đã tận tình , tận tâm truyền đạt kiếnthức chuyên nghành cũng như các kinh nghiệm thực tế Các kiến thức đó sẽ là hànhtrang tương lai sau khi em tốt nghiệp và đi làm trong các doanh nghiệp Và sẽ chỉ lànhững giấc mơ, nếu như em không được tạo điều kiện tốt nhất trong suốt khoảng thờigian học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Đại Học Đà Nẵng Em xin cảm ơnban giám hiệu, toàn thể cán bộ, công nhân viên, cảm ơn tất cả các bạn, và đặc biệt làgia đình, ba mẹ Cảm ơn tất cả mọi người đã luôn đồng hành cùng em suốt quảngđường sinh viên Chính những sự giúp đỡ vô điều kiện, chính sự chở che của gia đìnhcùng mọi người đã góp phần em hoàn thành khóa học

Xin chân thành cảm ơn!

Em là NGUYỄN VĂN HUY , mã SV 1711505210139 thuộc lớp 17KTDT Là sinhviên nghành Điện- điện tử , chuyên ngành điện tử thuộc trường Đai học Sư Phạm KỹThuật- Đại học Đà Nẵng Em xin cam đoan đề tài này do chính bản thân em tìm hiểu

và thực hiện Em cam đoan không sao chép y nguyên đề tài của cá nhân , hoặc một tổchức nào Nếu có dấu hiệu sao chép hoặc đề tài không do em hoàn thành em xin chịuhoàn toàn trách nhiệm

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021

Sinh viên thực hiện

(kí, ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

MỞ ĐẦU 8

Chương 1: TÌM HIỂU CHUNG 10

1.1 Tìm hiểu Internet of Things [1] 10

1.1.1 Nguồn gốc Internet of Things 10

1.1.2.Internet of Things là gì? 10

1.1.3.Đặc trưng của IoT 11

1.1.4.Lợi ích của IoT 12

1.1.5.Kiến trúc IoT [2] 12

1.1.6.Ứng dụng của IoT trong đời sống 14

1.2.Tổng quan về nghành nuôi tôm ở Việt Nam [3] 15

1.2.1.Tóm tắt lịch sử nuôi tôm ở Việt Nam 15

1.2.2.Sản lượng 16

1.2.3.Chế biến và xuất khẩu 17

1.2.4.Những thuận lợi và khó khan 19

1.2.5 Những cột mốc đáng nhớ về tôm Việt Nam 20

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU 22

2.1 Tiêu chuẩn nước nuôi tôm [4] 22

2.1.2 Độ mặn ( độ muối) 23

2.1.3.Độ pH 23

2.1.4 Oxy hòa tan 23

2.1.5 Độ kiềm 23

2.1.6 Độ trong 24

2.1.7 Sunphua Hydro 25

2.1.8 Amoniac 25

2.1.9 Nitrit 25

2.2 Các phương pháp thu thập số liệu 25

2.3 Phân tích đối tượng nghiên cứu 27

2.3.1 Giám sát nhiệt độ 27

2.3.2 Giám sát độ pH 28

2.3.3 Giám sát độ đục của nước 29

Chương 3: TÌM HIỂU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH 30

3.1 Đặt vấn đề 30

3.2 Đối tượng và nhu cầu người dùng 30

3.3 Giải pháp đẩy mạnh ứng dụng IoT 31

3.4 Ý tưởng 32

3.5 Phác thảo ý tưởng 32

3.6 Thiết kế mô hình 33

3.6.1 Sơ đồ hệ thống 33

3.6.2 Nguyên lý hoạt động 33

3.6.3 Lưu đồ thực toán 33

Chương 4: TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN 35

4.1 Các linh kiện chính 35

4.1.1 Arduino Uno R3 [7] 35

4.1.2 ESP8266 NodeMCU [8] 40

4.1.4 Đầu dò nồng độ PH E-201 E201 [10] 45

4.1.5.Cảm biến đo độ đục của nước [11] 47

4.2 Các linh kiện khác 48

4.2.1 LCD 20x4 với I2C 48

4.2.2 Bơm nước 50

4.2.3 Module 2 Relay 51

4.2.4 Pin năng lượng mặt trời 9V 51

4.2.5.Các linh kiện còn lại 52

4.3 App Blynk [12] 52

Chương 5: HOÀN THIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 54

5.1 Hoàn thiện đề tài 54

5.1.1 Sơ đồ nối dây 54

5.1.2 Vẽ mạch trên Proteus 54

5.1.3 Code chương trình cho Arduino 55

5.1.4 Code chương trình cho ESp8266 NodeMCU 59

5.2 Hình ảnh mô hình đề tài 67

5.3 Đánh giá kết quả 67

5.3.1 Đánh giá kết quả đạt được 67

5.3.2 Những điểm cần cải thiện 67

5.3.3 Hướng đi trong thực tế 68

KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Hình 1.1 Cấu trúc IoT 4 giai đoạn 13

Hình 1.2 Tỷ trọng XK tôm trong tỷ trọng XK thủy sản Việt Nam 2015 – 2019 17

Hình 1.3 Xuất khẩu tôm Việt Nam 2015 – 2019 18

Hình 1.4 Sản phẩm tôm xuất khẩu Việt Nam 2015 – 2019 18

Hình 1.5 Top 5 thị trường nhập khẩu tôm Việt Nam 2015 – 2019 19

Hình 1.6 Sản phẩm tôm XK năm 2019 19

Hình 2.1 Giới hạn độ pH 28

Hình 3.1 Sơ đồ phác thảo 32

Hình 3.2 Sơ đồ khối 33

Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống 33

Hình 4.1 Arduino Uno R3 35

Hình 4.2 Sơ đồ các chân Arduino Uno R3 37

Hình 4.3 Chọn board cần lập trình 39

Hình 4.4 Chọn chip phù hợp 39

Hình 4.5 Nạp chương trình Arduino 40

Hình 4.6 Sơ đồ chân Esp8266 41

Hình 4.7 Mở Preferences 42

Hình 4.8 Nhập địa chỉ 42

Hình 4.9 Mở Board Manage 43

Hình 4.10 Tải board Esp8266 43

Hình 4.11 Chọn Board Esp8266 44

Hình 4.12 Chọn cổng COM 44

Hình 4.13 Nạp chương trình 45

Hình 4.14 Sơ đồ kết nối chân cảm biến DS18B20 45

Hình 4.15 Đầu do PH E-201 47

Hình 4.16 Cảm biến đo độ đục của nước 48

Hình 4.17 Sơ đồ cần lưu ý 48

Hình 4.18 LCD với I2C 50

Hình 4.19 Bơm chìm 5V DC 50

Hình 4.20 Pin năng lượng mặt trời 51

Hình 4.21 Các bước tạo project với Blynk 52

Hình 5.1 Sơ đồ nối dây các linh kiện 54

Hình 5.2 Vẽ mạch trên Proteus 54

Hình 5.3 Mạch in 55

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn nước nuôi tôm 22Bảng 2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu 26Bảng 4.1 Ngõ ra pH theo ngõ ra mV 46

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

IoT : Internet of Things

Bộ NN&PTNT : Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn

MỞ ĐẦU

Cùng với ngành nông nghiệp , ngành nuôi trồng thủy sản nói chung và nghành nuôitôm nói riêng ngày càng ít nhận được sự quan tâm, duy trì và phát triển bởi người trẻ.Nhiều thanh niên rời bỏ miền quê nghèo với nền kinh tế chủ yếu là nông nghiệp haynuôi trồng, chăn nuôi để đến nơi thành thị để lập nghiệp, và tìm kiếm cuộc sống xa hoahơn Rất ít người trẻ còn bám trụ ở quê và duy trì, phát triển các nghành nuôi trồngthủy sản, Các ao hồ nuôi tôm còn duy trì phần lớn do những người đã gắn bó với nghềmột khoảng thời gian dài Nhưng các hộ gia đình nuôi tôm đều thủ công, không ápdụng nhiều khoa học nên sản lượng , năng suất và chất lượng chưa cao Với sự pháttriển của khoa học kỹ thuật nhiều mô hình áp dụng kỹ thuật tiên tiến trong nuôi tôm

ra đời Nhưng phần lớn tập trung ở các doanh nghiệp , còn các hộ nuôi tôm quy môgia đình khó tiếp cận vì giá thành còn cao Đề tài tập trung vào các hộ gia đình nuôitôm vừa và nhỏ, nên đề tài tìm hiểu và thiết kế mô hình , tận dụng những tài nguyên

mở để giảm chi phí, giá thành nhằm để người dân dể tiếp cận trong tương lai

Lý do chọn đề tài

Trong tiến trình hiện đại hóa, tự động hóa đất nước, các nghành nghề không ngừngcập nhập, thay đổi công nghệ để phù hợp với thời đại mới Rất nhiều nghành nghềđang dần chuyển mình Tuy nhiên còn một số nghành nghề chưa thật sự phát triển theohướng khoa học công nghệ dù được khuyến khích đầu tư Các hồ nuôi tôm với quy mô

hộ gia đình vừa và nhỏ chưa được đầu tư nhiều về công nghệ, công việc giám sát vàduy trì hồ tôm đều còn thủ công Việc giám sát các yếu tố, môi trường nước bằngphương pháp đo đạc thủ không còn nhiều hạn chế, không theo dõi kịp thời sự biến đổibất thường của môi trường nuôi tôm gây ảnh hưởng đến quá trình phát triển của tôm.Phần lớn thế hệ trẻ không mặn mà với việc nuôi tôm thủ công với mức thu nhậpbấp bênh khi phụ thuộc vào thị trường cũng như năng suất của tôm Nhiều bạn trẻchọn công việc văn phòng, ngồi phòng lạnh điều hòa, không lo nắng lo mưa thay vìchọn nghành nuôi tôm với nhiều nỗi lo về thời tiết nhiều biến đổi Phần lớn các hồnuôi tôm hộ gia đình vẫn còn duy trì đều là những người đã gắn bó thời gian dài vớinghề nuôi tôm nên đa phần họ đều đứng tuổi dẫn đến già hóa lao động nghành nuôitôm Vì phần lớn họ đứng tuổi nên việc tiếp cận công nghệ và làm chủ công nghệ cònnhiều khó khăn Để tiếp cận được công nghệ thì họ phải tốn một chi phí không nhỏ,dẫn đến nhiều hộ còn đắn đo trong việc đầu tư công nghệ

Từ những lý do trên, với mong muốn giảm thiểu những vất vả trong nuôi tôm , vậndụng những kiến thức đã học để hoàn thiện đề tài “ Ứng dụng IoT trong nuôi tôm”

Góp phần vào công cuộc tự động hóa, hiện đại hóa đất nước nói chung và nghề nuôitôm nói riêng Đồng thời giúp người nuôi tôm hộ gia đình quy mô vừa và nhỏ có thểtiếp cận và làm chủ công nghệ với chi phí phải chăng Nhằm nâng cao năng suất vàchất lượng tôm nuôi từ đó góp phần cải thiện cuộc sống người nuôi tôm, góp phần làmphồn vinh đất nước.

Chương 1: TÌM HIỂU CHUNG

1.1 Tìm hiểu Internet of Things [1]

1.1.1 Nguồn gốc Internet of Things

Trên thực tế, các yếu tố của Internet of Things dường như đã nhen nhóm xuất hiệncách đây nhiều thập kỷ Tuy nhiên, phải đến năm 1999, lần đầu tiên cụm từ Internet ofThings chính thức ra đời Trong những năm tiếp theo, sự bùng nổ của công nghệ và sựlan tỏa của mạng Internet đã tạo ra một nền tảng thuận lợi giúp Internet of Things tiếptục phát triển

Năm 2016, Internet of Things bắt đầu được quan tâm nhiều hơn khi có nhữngbước tiến thực sử nổi bật Bằng việc kết hợp nhiều công nghệ hiện đại như kết nốikhông dây, phân tích dữ liệu trên thời gian thực, machine learning, cảm biến,… cácứng dụng đầu tiên của Internet of Things ngày càng hoàn thiện và đem đến những lợiích thiết thực cho công việc và cuộc sống Cũng nhờ vậy mà trong vài năm trở lại đây,Internet of Things trở thành một đề tài nóng, được nhiều người quan tâm, theo dõi

1.1.2 Internet of Things là gì?

Internet of Things (IoT) được dịch sang tiếng Việt với nhiều tên gọi khác nhau

như Internet Vạn Vật, Mạng lưới thiết bị kết nối Internet, Mạng lưới vạn vật kết nốiInternet,… Trong đó, thuật ngữ được sử dụng phổ biến nhất là Internet Vạn Vật

Internet trong thuật ngữ chỉ hệ thống kết nối, hệ thống liên mạng được sử dụng choviệc tiếp nhận, xử lý, truyền tải, chia sẻ thông tin, dữ liệu

Things (vạn vật) dùng để chỉ tất cả các thiết bị trong thực tế, được kết nối và trởthành một phần của mạng lưới thông tin, dữ liệu Dựa trên một vài ứng dụng thực tế,các thiết bị nằm trong “vạn vật” của IoT có thể kể đến máy theo dõi nhịp tim, xe cảmbiến tích hợp, nhà ở thông minh, đồng hồ đeo tay thông minh,…

IoT là một liên mạng với sự tham gia của nhiều thành phần Trong đó, các thiết bị,

phương tiện sẽ được bổ sung và tích hợp thêm các bộ phận điện tử, phần mềm cũngnhư các loại cảm biến giúp chúng vừa có thể thu thập dữ liệu, vừa có thể kết nối quamạng máy tính để truyền và chia sẻ các dữ liệu đó Hệ thống các thiết bị, phương tiệnthông minh này sẽ tạo nên một cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hộithông tin

Có thể hiểu IoT một cách đơn giản như tên gọi, nghĩa là mạng của mọi vật, mọithiết bị, vật thể Các thiết bị, vật thể có ID riêng biệt (định danh), tất cả kết nối tươngtác với nhau thông qua môi trường mạng Internet Từ đó tạo thành một mạng lướithông minh, có khả năng truyền tải, trao đổi các dữ liệu, thông tin qua lại Tất cả dưới

sự điều khiển từ xa của con người mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp với mỗi thiết

bị Cụ thể con người có thể điều khiển các thiết bị trong nhà như máy giặt, tủ lạnh, tivi,đèn, máy lạnh… Hoạt động từ những trình điều khiển trên smartphone, máy tính bảng,laptop

Công nghệ IoT phát triển dựa trên sự kết hợp từ công nghệ mạng Internet (mạngkhông dây wifi, mạng viễn thông băng rộng 4G, 5G) và công nghệ vi cơ điện tử Sựkết hợp từ các công nghệ hiện đại mang đến nhiều ứng dụng, đáp ứng những nhu cầu

Từ đó giúp tăng trưởng hiệu quả chất lượng công việc hơn

1.1.3 Đặc trưng của IoT

• Khả năng định danh

Các đối tượng tham gia vào IoT, bao gồm cả thiết bị, phương tiện và con người, đều

sẽ được định danh và mọi hoạt động đều được tiến hành thông qua cách thức địnhdanh này Việc định danh được thực hiện giúp phân biệt và phân loại các nhóm đốitượng nhờ đó mà quy trình thu thập, xử lý và chia sẻ dữ liệu được tiến hành chính xác

và hiệu quả hơn

Cách thức định danh của IoT khá đa dạng, ví dụ như dùng mã QR, mã vạch, NFC,địa chỉ IP,… Tuy nhiên, các thông tin định danh này cần đảm bảo yếu tố độc nhất,tránh sự nhầm lẫn giữa các đối tượng hoặc thiết bị

• Thông minh

Các yếu tố của trí tuệ nhân đạo đã và đang được cân nhắc để ứng dụng phát triểncác thiết bị trong mạng lưới IoT Mục tiêu là để tạo ra các thiết bị thông minh, được bổsung đầy đủ các thiết bị thu thập, xử lý thông tin và có thể tự động thực hiện các nhiệm

vụ nhất định, dựa trên tình huống và môi trường thực tế Đồng thời, các dữ liệu, thôngtin cũng sẽ được chia sẻ chung cho nhiều loại thiết bị khác nhau để sử dụng theo cáctính năng riêng

• Phức tạp

Trên thực tế, hệ thống kết nối của IoT vô cùng phức tạp Hệ thống này bao gồm mọiđường liên kết, kết nối giữa các thiết bị với nhau, giữa các thiết bị cũ và các côngnghệ, yếu tố mới, giữa các thiết bị thực tế và những dữ liệu được lưu trữ trên nền tảngInternet Cũng chính vì đặc trưng này, việc vận hành và ứng dụng IoT không hề đơngiản, tốn nhiều thời gian và công sức thực hiện

• Kích thước của IoT

Tính sơ bộ, một hệ thống IoT có thể liên kết 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng khácnhau, từng đối tượng đều giữ một vai trò nhất định trong việc chia sẻ và sử dụng dữliệu Trên thực tế, hiện nay chúng ta vẫn chưa khai thác được nhiều tài nguyên của hệthống này.

1.1.4 Lợi ích của IoT

• Nâng cao hiệu quả công việc

IoT thúc đẩy quá trình khai thác, trao đổi và sử dụng dữ liệu trong nhiều công việckhác nhau Điều này tạo ra những thay đổi tích cực trong công tác quản lý, nghiên cứu,sản xuất và chế tạo sản phẩm, giúp nâng cao chất lượng các sản phẩm, dịch vụ, đemđến những sản phẩm và chất lượng đáp ứng đúng nhu cầu của người dùng

Trong hầu hết mọi công việc, bằng việc ứng dụng IoT một cách phù hợp, bạn có thểnhận được sự hỗ trợ thiết thực, giúp hoàn thành nhiệm vụ nhanh chóng, chính xác,hiệu quả

• Nâng cao chất lượng cuộc sống

Các ứng dụng của IoT hướng đến việc tạo ra những sản phẩm, thiết bị, đồ dùng,phương tiện thông minh hơn, tiện ích hơn Qua đó, dần dần cải thiện điều kiện, môitrường sống và giúp hình thành những thói quen sống hiện đại Nhờ sự tham gia củacác thiết bị công nghệ và IoT, tất cả công việc thường ngày đều có thể giảm bớt, đượcđơn giản hóa, tự động hóa

1.1.5 Kiến trúc IoT [2]

Công nghệ Internet of Things (IoT) có rất nhiều ứng dụng và việc sử dụng Internet

of Things đang phát triển nhanh hơn Tùy thuộc vào các lĩnh vực ứng dụng khác nhaucủa Internet of Things, nó sẽ hoạt động tương ứng như đã được thiết kế/phát triển.Nhưng IoT không có một kiến trúc làm việc xác định tiêu chuẩn được tuân thủ nghiêmngặt trên toàn cầu Kiến trúc của IoT phụ thuộc vào chức năng và việc triển khai của

nó trong các lĩnh vực khác nhau Tuy nhiên, có một quy trình cơ bản dựa trên đó IoTđược xây dựng : kiến trúc IoT 4 giai đoạn

Như bạn có thể thấy từ hình ảnh trên, kiến trúc IoT có 4 lớp: Lớp cảm biến, lớpmạng, lớp xử lý dữ liệu và lớp ứng dụng.

-cảm biến và Internet cũng thực hiện nhiều chức năng cơ bản, như bảo vệ chống phần

mềm độc hại và lọc một số lần ra quyết định dựa trên dữ liệu đã nhập và các dịch vụquản lý dữ liệu, v.v

• Lớp xử lý dữ liệu

Đây là đơn vị xử lý của hệ sinh thái IoT Tại đây, dữ liệu được phân tích và xử lýtrước khi gửi đến trung tâm dữ liệu, nơi dữ liệu được truy cập bởi các ứng dụng phầnmềm thường được gọi là ứng dụng kinh doanh Đây là nơi dữ liệu được theo dõi vàquản lý, Các hành động khác cũng được chuẩn bị tại đây

người dùng cuối như nông nghiệp, chăm sóc sức khỏe, hàng không vũ trụ, nôngnghiệp, quốc phòng, v.v

1.1.6 Ứng dụng của IoT trong đời sống

Quản lý hạ tầng: Hệ thống IoT tham gia vào việc giám sát và kiểm sát các hoạtđộng liên quan đến xây dựng, quy hoạch và phát triển cơ sở hạ tầng IoT sẽ thu thập dữliệu về quy trình triển khai các dự án, lên kế hoạch sửa chữa và bảo trì hiệu quả, thamgia vào quy trình xử lý các sự cố,…

Y tế: Các thiết bị y tế, chăm sóc sức khỏe trong hệ thống IoT thực hiện thu thập cácchỉ số của người bệnh, tiến hành cảnh báo và gửi dữ liệu đến bác sĩ, những ngườichăm sóc khi cần thiết

Nhà ở: Hệ thống IoT được ứng dụng vào quá trình thiết kế, xây dựng nhà ở sẽ tạo racác căn nhà thông minh có khả năng tự động hóa cao Các thiết bị sẽ dựa trên tìnhhuống thực tế của môi trường, nhu cầu của chủ nhà để tiến hành các nhiệm vụ từ đơngiản đến phức tạp, tạo ra sự thuận tiện và thoải mái tối đa, giúp nâng cao chất lượngcuộc sống

• Nhà kho thông minh ứng dụng IoT

Đối với nhà kho, công nghệ IoT giải quyết tốt vấn đề hàng tồn kho, tối ưu hóakhông gian và vị trí đặt hàng

Người nhân viên có thể dễ dàng biết được số lượng hàng hóa đang có ở kho, nằm ở

vị trí nào, điều này giúp mang lại hiệu quả công việc cao của người nhân viên

Đồng thời giảm được chi phí kho bãi, chi phí nhân sự sắp xếp kiểm tra hàng tồnđịnh kì

Giúp doanh nghiệp tối ưu hệ thống kho một cách thông minh, giảm chi phí đáng kể

• Cửa hàng bán lẻ thông minh

Công nghệ IoT ngày nay đã được đưa vào hệ thống các cửa hàng bán lẻ, giúp nhânviên biết được chính xác về giá, mặt hàng còn hay hết để bổ sung, điều này cũng giúpnhân viên tư vấn cho khách hàng chính xác hơn

Với ứng dụng này các cửa hàng sẽ hoạt động hiệu quả hơn và giúp gia tăng sự hàilòng của khách hàng

• Ứng dụng giúp người mua thông minh hơn

Đây thực sự là một ứng dụng kỳ tích, mang lại đột phá trong ngành bán lẻ

Nếu bạn đã từng qua Nhật Bản, hay có xem tin tức về đất nước phát triển này thìchắc bạn sẽ biết các cửa hàng bán đồ mà không có người trông coi Người mua chỉ cầnlựa món đồ mình cần, xem giá bao nhiêu và tự động chi trả Mọi thứ đều dựa vào lòngtin là chính

Khi vào cửa hàng họ chỉ cần quét điện thoại của họ thông qua cổng ra vào Bâygiờ, họ có thể thoải mái lựa chọn món đồ họ thích rồi.

Mọi chi phí sẽ được trừ qua tài khoản của họ một cách chính xác Điều này nói lênvấn đề gì? Có thể trong thời gian sắp tới khi công nghệ này ứng dụng rộng rãi trong hệthống các siêu thị, thì người tiêu dùng không còn cần phải đứng sếp hàng đợi thanhtoán nữa

Hay doanh nghiệp không cần phải thuê bảo vệ để trông coi xem người mua có lấy

đồ trong cửa hàng không,

• Ứng dụng iot trong nông nghiệp công nghệ cao

Công nghệ hiện nay đã đi vào từng ngóc ngách cuộc sống của người dân IOT cũng

đã len lõi qua những người nông dân để họ sử dụng, tối ưu trên chính mảnh đất nôngnghiệp của mình

Hiện nay, các ứng dụng IOT được đưa vào nông nghiệp chủ yếu là sử dụng cảmbiến, lập trình tưới tiêu tự động, đóng cắt nắng, hay được ứng dụng trong việc trồngtrọt bằng phương pháp thủy canh bơm tưới tự động,… Các doanh nghiệp ứng dụngchủ yếu là vừa và nhỏ

Vấn đề lớn nhất hiện nay là chi phí cho công nghệ này còn khá cao, khó sử dụngrộng rãi trong tương lai gần Tại Đà Lạt, số doanh nghiệp ứng dụng công nghệ này cònkhá ít, hoặc chỉ sử dụng 1 vài ứng dụng chi phí thấp

Là một nước có nền nông nghiệp phát triển lâu đời Việt Nam được nhận định làmảnh đất tiềm năng để phát triển các công nghệ IoT cho nông nghiệp, giúp nâng caonăng suất, minh bạch nguồn gốc xuất sứ nông sản, mang lại lợi nhuận cao cho ngườinông dân

1.2 Tổng quan về nghành nuôi tôm ở Việt Nam [3]

1.2.1 Tóm tắt lịch sử nuôi tôm ở Việt Nam

Những thử nghiệm đầu tiên trong sản xuất giống tôm biển (Penaeus merguiensis và P penicillatus) đã được tiến hành vào những năm 1970 ở miền Bắc Việt Nam Trong khoảng 1984 – 1985, tôm sú (P monodon) đã được sản xuất thành

công tại các tỉnh miền Trung Ở đồng bằng sông Cửu Long, sản xuất các loài tôm

giống bản địa (P merguiensis và P indicus) bắt đầu vào năm 1988 và sau đó đã chuyển đổi phần lớn sang tôm sú năm 1997 Tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (P vannamei) đã được đưa vào Việt Nam năm 2000 và nhanh chóng phát triển nuôi ở các

tỉnh miền Trung, kể từ năm 2007, nuôi tôm thẻ chân trắng đã lan rộng vào đồngbằng sông Cửu Long

Năm 1986, chỉ có 16 cơ sở giống sản xuất được 3,3 triệu tôm giống/postlarvae Tớinăm 2005, có đến 4.280 cơ sở giống đa phần quy mô nhỏ sản xuất ra 28,8 tỷ tômgiống/postlarvae, chủ yếu là tôm sú Tuy nhiên, kể từ năm 2005, đã có một sự thay đổilớn trong ngành công nghiệp sản xuất tôm giống Số lượng các cơ sở sản xuất giốnggiảm dần, nhưng quy mô cơ sở tăng lên nhanh chóng, đặc biệt là các cơ sở sản xuấtgiống tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương Đến năm 2012, số lượng các cơ sở sảnxuất giống giảm xuống còn 1.715, nhưng sản lượng tăng lên đến 67 tỷ tômgiống/postlarvae, trong đó tôm thẻ chân trắng là 30 tỷ Năm 2013, sản lượng tôm thẻchân trắng tăng lên 47 tỷ con, hơn gấp đôi tôm sú là 21 tỷ Hiện nay, các tỉnh miềnTrung là nơi có tới 40% cơ sở sản xuất giống của cả nước và sản lượng chiếm 70%.Phương pháp nuôi tôm thâm canh hơn theo thời gian, ban đầu là các hệ thống nuôiquảng canh ở những năm 1970, đến quảng canh cải tiến trong những năm đầu thậpniên 1980, rồi đến các hệ thống nuôi bán thâm canh và thâm canh kể từ năm 1985 vàmới đây là các hệ thống nuôi siêu thâm canh.

Các hệ thống nuôi độc canh, hệ thống rừng ngập mặn và hệ thống luân canh lúa/tôm

đã được phát triển vào đầu những năm 1980 Năm 1991, Việt Nam có 230.000 ha aonuôi tôm với tổng sản lượng khoảng 56.000 tấn, tăng lên 600.479 ha và 304.257 tấnvào năm 2005, chủ yếu là tôm sú Tuy nhiên, nuôi tôm thẻ chân trắng Thái BìnhDương đã phát triển nhanh chóng kể từ sau đó, và năm 2013, tổng diện tích nuôi là652.613 ha đạt sản lượng 475.854 tấn, trong đó tôm thẻ chân trắng chiếm 9,8% về diệntích nuôi đạt 51,7% sản lượng

Hiện nay, đồng bằng sông Cửu Long chiếm hơn 90% diện tích nuôi và 60% sảnlượng hàng năm Mặc dù có xu hướng chuyển sang các hệ thống nuôi thâm canh ngàycàng nhiều, nhưng các hệ quảng canh cải tiến, rừng ngập mặn và luân canh tôm/lúavẫn chiếm phần lớn với hơn 85% diện tích nuôi ở Việt Nam

Mặc dù nuôi tôm ở Việt Nam vẫn còn đặc trưng chủ yếu là hộ gia đình quy mô nhỏ,nhiều cơ cấu tổ chức khác như hợp tác xã, doanh nghiệp độc lập và các công ty lớncũng đã được thành lập Các chứng nhận tiêu chuẩn quốc tế từ Global GAP, Hội đồngQuản lý Nuôi trồng Thủy sản và Thực hành Nuôi trồng Thủy sản Tốt nhất đã và đangđược áp dụng và phát huy

1.2.2 Sản lượng

Việt Nam có hơn 600000 nghìn ha nuôi tôm, chủ yếu là tôm sú và tôm trắng ViệtNam đứng hang đầu thế giới với sản lượng 300000 tấn mỗi năm, đây là loài nuôitruyền thống của Việt Nam trong khi tôm trắng được nuôi ở nhiều tỉnh từ năm 2008.Các tỉnh nuôi chính tập trung ở đồng bằng song Cưu Long 5 tỉnh có diện tích nuôilớn là: Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Bến Tre , An Giang

1.2.3 Chế biến và xuất khẩu

Ngành tôm đóng vai trò quan trọng trong xuất khẩu thủy sản của Việt Nam ra thếgiới suốt 2 thập kỉ qua Hàng năm, nghành tôm đóng góp khoảng 40-50% tổng giá trịxuất khẩu thủy sản, tương đương 3,5 – 4 tỷ USD Hiện tôm Việt Nam được xuất khẩuđến 100 quốc gia , trong đó 5 thị trường lớn nhất là: châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản,Trung Quốc và Hàn Quốc Với những nỗi lực không ngừng, Việt Nam đã trở thànhnước cung cấp tôm đứng thứ 2 thế giới với giá trị xuất khẩu chiếm 13 – 14 % tổng giátrị xuất khẩu tôm thế giới

Hình 1.2 Tỷ trọng XK tôm trong tỷ trọng XK thủy sản Việt Nam 20215 – 2019

Hình 1.3 Xuất khẩu tôm Việt Nam 2015 - 2019Hình 1.2 Tỷ trọng XK tôm trong tỷ trong XK thủy sản Việt Nam 2015 - 2019

Hình 1.4 Sản phẩm tôm xuất khẩu của Việt Nam 2015 – 2019

Việt Nam từ 2015 - 2019

Hình 1.5 Top 5 thị trường nhập khẩu tôm của Việt Nam

Ngoài ra, sự quan tâm , hỗ trợ của nhà nước và chính quyền địa phương đang tạođiều kiên tốt cho người nuôi phát triển sản xuất Bên cạnh đó, kinh nghiệm của cơ sởsản xuất , trình độ chuyên môn kỹ thuật cuẩ người nuôi đã được nâng cao thông quacác hoạt động tập huấn , tuyên truyền Các hiệp hội, các hợp tác xã đang phát triển cả

về cơ cấu tổ chức và hiệu quả sản xuất, thúc đẩy sự gắn kết người nuôi với nhau, vớicác khâu của chuỗi giá trị như cung ứng vật tư đầu vào ,thu gom chế biến, tiêu thụ vớicác cấp , các ngành Cùng với đó là những lợi thế từ hôi nhập quốc tế, tự do thươngmại, tiếp cận công nghệ mới,…

• Khó khăn

Hiện nay , nghành nuôi tôm Việt Nam chưa hoàn toàn chủ động nguồn giống đảmbảo chất lượng ( vẫn phải phụ thuộc vào nhập khẩu, khai thác tự nhiên) Tình trạnglạm dụng thuốc ,hóa chất còn diễn ra dẫn đến sự quan ngại của người dung Ngườinuôi còn thiếu sự liên kết , hợp tác , thiếu thông tin thị trường nên vẫn còn chịu nhiềuthiệt thòi, hiệu quả sản xuất chưa cao Nguyên liệu sản xuất thuốc, thức ăn phu thuộc

vào nhập khẩu, khó kiểm soát giá cả và chất lượng hạ tầng thủy lợi nhiều nơi chưahoàn thiện, hệ thống kênh cấp thoát nước chưa đảm bảo gây khó khăn cho hoạt độngsản xuất và kiểm soát dịch bệnh Khả năng áp dụng kỹ thuật khoa học công nghệ trongnuôi tôm chưa cao.

Ngoài ra , biến đổi khí hậu cũng đang có những tác động lớn đối với nghề nuôi tôm

ở nước ta.Do độ mặn tăng cao cùng với sự xâm nhập mặn gây ảnh hưởng đến quá trìnhnuôi tôm

1.2.5 Những cột mốc đáng nhớ về tôm Việt Nam

- Năm 2007: Tổng sản lượng nuôi trông thủy sản đạt 2,1 triệu tấn, lần đầu tiênlượng nuôi trồng vượt sản lượng đánh bắt

- Năm 2008: Sau một thời gian có mặt tại Việt Nam, tôm thẻ chân trắng được BộNN&PTNT cho phép nuôi đại trà tại ĐBSCL nhằm đa dạng hóa đối tượng thủy sảnxuất khẩu Chỉ sau một thời gian , tôm thẻ chân trắng được nhiều người dân lựa chọnnuôi , theo đó, diện tích , sản lượng đã tang nhanh chóng

- Năm 2011-2012: Trước tình hình dịch bệnh xảy ra trên diện rộng, kéo dài.BộNN&PTNT xác định việc tìm nguyên nhân gây bệnh và giải pháp phòng trị bệnh lànhiệm vụ cấp bách.Theo đó, đã phát hiện được hội chứng hoại tử gan tụy đặc trung ởngay giai đoạn tôm giống, cùng hiện tượng tôm giống nhiễm vi khuẩn Vibrio với tỷ lệkhá cao , một số tôm giống đã có dấu hiệu bất thường ở gan tụy có thể giải thích saotôm giống chế sớm trong ao nuôi, xuất hiện dịch bệnh hoại tuwrganj tụy ngay ở giaiđoạn đầu quá trình nuôi tôm

- Năm 2013: Việt Nam khắc phục thành công suy gan tụy cấp trên tôm, tình hìnhnuôi tôm được phục hồi, sản lượng cao, giá tốt

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU

2.1 Tiêu chuẩn nước nuôi tôm [4]

Chất lượng nước là yếu tố cực kỳ quan trọng trong nuôi thủy sản; nhưng khó dựđoán và khó kiểm soát Chất lượng nước quyết định hiệu quả của thức ăn, tốc độ sinhtrưởng và tỉ lệ sống của tôm Tôm chết, bệnh, chậm lớn, hay thức ăn kém hiệu quả đều

do chất lượng nước Người nuôi tôm thuờng nói: "Nuôi tôm là nuôi nước" Để tômphát triển bình thường thì nước phải sạch, không bị ô nhiễm Chất lượng nước phụthuộc vào chất lượng nguồn nước, chất đất, chế độ cho ăn, thời tiết, công nghệ và chế

độ quản lý đầm nuôi Chất lượng nước được đánh giá bằng nhiều thông số sinh, hóa, lýkhác nhau; và cần được kiểm tra liên tục để có thể xử lý nước kịp thời để bảo vệ connuôi

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn nước nuôi tômThông số Tối ưu Giới hạn

Tôm, cá thuộc loại máu lạnh (cold-blooded, poikilothermic) Tôm, cá thay đổi nhiệt

độ theo môi trường bên ngoài, khác với con người là loại thân nhiệt (warm-blooded,homoiothermic) Nhiệt độ ảnh hưởng tới sự hô hấp, tiêu thụ thức ăn, đồng hoá thức ăn,miễn nhiễm đối với bệnh tật, sự tăng trưởng Ở miền Nam Việt Nam có thể nuôi tômquanh năm, miền Bắc thường chỉ nuôi tôm mùa nóng Ánh nắng mặt trời làm nónglớp nước trên mặt làm xảy ra hiện tượng phân tầng (thermal stratification): lớp nước

trên mặt sẽ nhẹ hơn và khó pha trộn với lớp nước ở tầng dưới Có thể phá hiện tượngphân tầng bằng quạt khí / sục khí (Paddle wheel / Aerator).

Nhiệt đô ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm Nhiệt độ tốt nhấtcho tôm là 26 - 32°C Cần chú ý khi nhiệt độ tăng trên 32°C Ở nhiệt độ 35°C, 100%tôm dưới một tháng tuổi chết; trên 40°C thì toàn bộ tôm sẽ chết Nhiệt độ thấp thì tôm

2.1.4 Oxy hòa tan

Ôxy hòa tan là dưỡng khí cho động vật dưới nước Nước nuôi tôm phải đảm bảoôxy hòa tan > 3,5 mg/l, nhưng tối ưu là > 5 mg/l

BOD (Nhu cầu ôxy sinh học) là lượng ôxy mà các sinh vật phù du và vi khuẩn tiêuthụ COD là lượng ôxy cần thiết để chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thành CO2.COD càng cao thì nước càng giàu các hợp chất hữu cơ, nghĩa là càng bẩn, và làm ôxyhòa tan giảm

BOD và COD ít khi được dùng để quản lý chất lượng nước trong quá trình nuôi,nhưng được dùng để quản lý nước thải Việc xác định BOD và COD phải được tiếnhành trong các phòng thí nghiệm có đủ điều kiện

Tiêu chuẩn Việt nam quy định cho nước thải từ các ao nuôi tôm thì BOD khôngđược vượt quá 50 mg/l và COD không được vượt quá 150 mg/l

hòa tan Có tảo lợi nhưng cũng có tảo hại như tảo lam Tảo nhiều thì ban ngày ôxy hòatan cao, nhưng đêm ôxy hòa tan lại thấp, do đó cần giữ mật độ tảo vừa phải Đục dophù xa không có lợi cho sự phát triển của tảo, nên cần lắng trước khi gây màu nước(gây tảo) Khi phù xa đã lắng, thì độ trong/đục của nước đặc trưng cho nồng độ tảo.

Độ đục quá cao (độ trong thấp) sẽ có những tác động bất lợi cho hệ sinh vật dưới nước

và sức khỏe chung của cả ao, gây giảm năng suất ao nuôi

Độ đục cao làm giảm ánh sáng mặt trời xâm nhập vào trong nước qua đó ức chế sựtăng trưởng của thực vật phù du, giảm sản xuất ôxy trong ao

Khi độ đục quá cao, sẽ làm cho cá hô hấp khó khăn do lượng phù sa lắng tụ trên nềnđáy, bao phủ trên mang cá, cường độ bắt mồi giảm

Cá sẽ bị thiếu ôxy và nổi đầu vào lúc sáng sớm

Điều này có thể dẫn đến tỷ lệ tăng trưởng kém, nếu bùn nhiều quá mức có thể gâykích ứng mang cá, dập trứng cá và gây chết ngạt ở các cộng đồng động vật thủy sinh

Ở tôm, nếu độ đục cao có thể gây ra chênh lệch nhiệt độ và phân tầng ôxy hòa tantrong ao nuôi

Nó cũng có thể gây ra tắc nghẽn mang tôm hoặc gây chấn thương trực tiếp đến các

mô của tôm

Ngược lại, nếu độ trong quá cao, nước nghèo dinh dưỡng, sinh vật phù du kém pháttriển sẽ hạn chế thành phần thức ăn tự nhiên của cá, tôm làm giảm năng suất nuôitrong ao

Đối với các ao nuôi nước quá trong sẽ làm cá nuôi trở nên nhạy cảm, sợ và bỏ ăn.Đặc biệt, với các ao ương giống sẽ làm giảm tỷ lệ sống trong khi ương một cáchđáng kể do thiếu hụt lượng thức ăn tự nhiên

Độ trong thích hợp cho các ao nuôi cá 20 – 30 cm, đối với ao nuôi tôm 30 – 45 cm

Độ trong của ao được xác định qua một dụng cụ là đĩa Secchi có đường kính 20 cm

Độ đục được đo bằng độ hấp thụ ánh sáng hoặc hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng.Hoặc theo kinh nghiệm, có thể đo độ trong bằng cách cho cánh tay xuống ao, saocho nước ngập đến khuỷu tay rồi quan sát, nếu không nhìn thấy bàn tay là nước đạt độtrong tương đối thích hợp

2.1.7 Sunphua Hydro

Suynphua Hyđrô là khí rất độc đối với tôm và động vật trong đó có người H2S hìnhthành do sự phân hủy yếm khí thức ăn thừa, xác cây cỏ và chất thải của vật nuôi, hay

từ iôn Sunphat nhờ vi khuẩn khử Suynphat Bùn đáy có màu đen và có mùi trứng thối

là vì sự hiện diện của H2S Các ao đất phèn có nguy cơ bị nhiễm Suynphua Hydrô cao

Tôm ưa sống gần lớp bùn, nên sự tích tụ H2S trong bùn đáy và lớp nước đáy ảnhhưởng rất lớn Tôm mệt mỏi khi H2S 0,1 –0, 2 mg/l; chết từ từ và chìm xuống đáy khinồng độ H2S trong nước đáy là 0,9 mg/l, cho dù ôxy cao; và chết ngay lập tức khi H2Slên 4 mg/l.

Theo TCVN cho nước nuôi tôm, nồng độ sunphua tự do H2S không được vượt quá0,05 mg/l

2.1.8 Amoniac

Amôniac rất độc với tôm Thử nghiệm trên 5 loại tôm cho thấy, NH30.45 mg/L làmgiảm tốc độ lớn 50% Theo TCVN, nồng độ amôniac tự do NH3 trong nước nuôi tômkhông được vượt ngưỡng 0,3 mg/l, nhưng ngưỡng tối ưu là 0,1 mg/l

2.1.9 Nitrit

Nitrit NO2- là chất độc cho con nuôi Nitrit ngấm vào cơ thể tôm cá qua mang và da.Nitrit tác dụng với máu, làm quá trình vận chuyển ôxy trong cơ thể trở nên khó khăn,con nuôi èo uột, chậm lớn, dễ bị bệnh và thậm chí tử vong Đặc biệt, cá rất nhậy cảmvới nitrit Giới hạn nitrit cho ao tôm là 1 mg/l NO2- (hay 0,3 mg/l NO2-/N)

2.2 Các phương pháp thu thập số liệu

Hầu hết phương pháp thu thâp dữ liệu trước đây đều thủ công, dựa vào đo đạc kiểmtra giám sát bằng dụng cụ chuyên dụng Với sự phát triển cuẩ khoa học công nghê,nhiều thiết bị, cảm biến ra đời để phục vụ việc thu thập , kiểm tra , giám sát số liệuvới sai số không quá cao Đây là bước tiến quan trọng để tiến hành tự động hóa , hiệnđại hóa trong nuôi tôm Tùy vào tình hình và điều kiện khác nhau mà chúng ta sởdụng các cảm biến hay đo đạc bằng công cụ chuyên dụng

Bảng 2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu Yếu tố PP đo đạc thủ công PP dùng các cảm biến

Nhiệt độ

Kiểm tra nhiệt độ bằngnhiệt kế Các máy đo pH,

độ muối, DO đều có chứcnăng đo nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ vớiđầu chống thấm nước

Độ mặn ( độ

muối )

Có thể đo độ mặn bằngbằng tỉ trọng kế, khúc xạ

kế, dẫn điện kế hay kit đo

nhanh

Cảm biến đo độ Salinity Sensor (SAL-

mặn-BTA)

Độ pH Có thể đo pH bằng máyđo, bút đo

Cảm Biến Đo Độ PHAnalog DFRobot,SEN0169 Cảm Biến Đo

Độ PH DFRobot

Độ Oxy hòa tan pháp nhỏ đếm giọt Đo ôxy bằng phương MODULE đo Oxy hòatan đầu ra Analog

Độ kiềm

Đo độ kiềm bằngphương pháp chuẩn độ

đếm giọt

Cảm biến hòa tan đầu

ra analog

Độ trong Đo độ trong bằng đĩaSechi Cảm biến độ đục củanươc

Sunnphua Hydro kit tạo màu xanh cho nướcđo suynphua bằng các

Amoniac

Muốn đo amôniactrong ao tôm nước lợ, tacần dùng các kit đo dànhcho cả nước ngọt và nướcmặn bằng phương pháp

salicilat

Cảm biến đo Amoniac

- TMC Corporate

2.3 Phân tích đối tượng nghiên cứu

Để tôm phát triển khỏe mạnh đem lại năng suất và chất lượng cao thì cần đảm bảomôi trường nuôi thích hợp bằng cách dùy trì các yếu tố ở mục 2.1 trong ngưỡng phùhợp Tuy nhiên, vì kiến thức cũng như thời gian có hạn nên đề tài không thể chuyểnđổi hết từ giám sát thủ công các yếu tố sang giám sát tự động bằng cảm biến Vậy nên

đề tài sẽ tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến nhiệt độ nước, độ pH và độtrong của nước

- Phương pháp đo, kiểm tra : Trước đây , để đo nhiệt độ nước thương dùng dụng cụchuyên dụng như nhiệt kế để đo Tuy nhiên chúng ta có thể đo nhiệt độ tự động bằngcách sử dụng các cảm biến nhiệt độ chống nước với sai số thấp

- Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ:

+ Khi nhiệt độ tăng quá cao: Chúng ta sử dụng quạt nước để làm mát cho nước Nếunhiệt độ nước quá cao nhưng quạt nước không thể làm mát thì chúng ta bơm nước vào

hồ nhằm ổn định nhiệt độ nước

+ Khi nhiệt độ xuống quá thấp: Cần xây dựng hệ thống thông nước để thoát nướctầng mặt, cần hạ chế để nước mưa chạy vào hồ nuôi tôm Chúng ta có thể lắp thêm hệthống làm ấm, tăng nhiệt độ nước

2.3.2 Giám sát độ pH

Hình 2.1 giới hạn độ pH

pH của ao thường tăng về ban ngày và giảm về ban đêm Trong nuôi trồng thủy sản,

độ pH thay đổi ảnh hưởng trục tiếp đến các điều kiện lý , hóa , sinh của môi trườngnước ao nuôi tôm cũng như ảnh hưởng đến tôm nuôi

- Nguyên nhân làm thay đổi pH: [5]

+ Đất nền: đất phèn làm pH của nước thấp pH dễ biến động

+ Tảo, vi sinh vật: tảo và vi sinh vật sử dụng CO2 nên dể làm ảnh hưởng đến độ pHcủa nước Quá nhiều tảo sẽ làm pH rất cao vào buổi chiều Nhưng khi tảo tàn lại làm

pH giảm Vì vậy cần duy trì sự cân bằng tảo và vi sinh để ổn định pH

+ Lũa thủy sinh, cây thủy sinh

+ Nước cũ để lâu ngày

+Nồng độ oxy trong nước như máy sục oxy, lọc vi sinh

- Phương pháp đo, kiểm tra: Ta có thể đo bằng các máy đo pH, bút đo ,kit đo pH và

đo ít nhất 2 lần 1 ngày để nhận biết được thay đổi và có hướng khắc phục Để tự độngtrong việc đo, kiểm tra pH ta có thể sử dụng các module cảm biến pH theo điện áp để

đo độ pH với sai số thấp

+ Xử lí khi độ pH cao: Nếu pH >8.3 vào buổi sáng, có thể dùng đường cát hoặc mật

rỉ đường với liều lượng 0,5 – 1kg/1000m2 , tạt đều khắp ao

Chạy quạt nước với công suất tối đa 24/24 để đảm bảo cung cấp đủ oxy cho ao.Trong trường hợp pH tăng cao trong quá trình nuôi có thể tăng liều lượng mật rỉđường lên 3kg/1000m3

2.3.3 Giám sát độ đục của nước

- Nguyên nhân gây nước đục:

Độ đục của nước liên quan đến số lượng của vật chất nằm lơ lửng trong nước, làkhả năng cản những tia nắng mặt trời và độ trong của nước là khả năng cho ánh sángxuyên qua nước

Độ đục có thể là kết quả từ nhiều nguồn khác nhau

Có thể do nguồn nước, nước rửa trôi, bụi phóng xạ từ không khí

Hoặc do chuyển động của dòng nước, của tôm cá, do thức ăn thừa, hay chất thải củatôm cá nuôi, sự phát triển của tảo… Độ đục sẽ khác nhau phụ thuộc vào vị trí ao,nguồn cấp nước, đối tượng nuôi ở những ao nuôi khác nhau.

Độ trong nước ao nuôi chủ yếu phụ thuộc vào số lượng và đặc tính khối chất cái(seston) trong nước, đó là tập hợp các sinh vật và các thể vẩn lơ lửng trong nước

Do môi trường tự nhiên như sạt lỡ đất, nước mưa Do phù sa lơ lửng hay quần thể visinh vật (tảo và vi khuẩn) Do chất thải của tôm, do không vệ sinh hồ thường xuyên.Lượng thức ăn thừa cũng là nguyên nhân gây nước nuôi tôm bị đục

- Phương pháp đo, kiểm tra: Có thể nhận biết nước bị đục bằng mắt thường Tuynhiên, để đảm bảo được mức độ trong nước phù hợp, có thể sử dụng cảm biến đo độđục nước

- Phương pháp điều chỉnh độ trong của nước: Khi nước quá đục cần kịp thời điềuchỉnh để duy trì tảo có lợi Cần giám sát và vệ sinh hồ thường xuyên vệ sinh hồ nuôitôm Khi nước nuôi quá đục cần thay nước để đảm bảo độ trong phù hợp cho tảo có lợi

và tôm phát triển tốt nhất

Chương 3: TÌM HIỂU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH

3.1 Đặt vấn đề

Xuất khẩu tôm chiếm một phần không nhỏ trong XK thủy sản của Việt Nam , trong

đó tỷ trọng tôm XK từ nuôi tôm đang được chú trọng phát tiển nhằm thay thế , pháttriển bền vững nhằm đảm bảo tỷ trọng XK trong khi việc XK tôm từ khai thác tự nhiênngày càng thách thức Từ đó , nhiều mô hình nuôi tôm với các quy mô khác nhaungày càng được chú trọng và phát triển Tuy nhiên các hồ nuôi tôm phần lớn còn thủcông, không hiện đại, người nuôi tôm giám sát hồ tôm bằng cách đo đạc, kiểm trahằng ngày vừa tốn thời gian nhưng hiệu quả không cao

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật , các nghành nghề đang dần

áp dụng các công nghệ, tự động hóa ở nhiều khâu, và ngành chăn nuôi thủy sản nóichung và nghành nuôi tôm nói riêng cũng không đứng ngoài cuộc chơi Với nhu cầu tựđộng hóa, hiện đại hóa đất nước, việc áp dụng khoa học kỹ thuật là điều cần thiết.Thực tế là nhiều mô hình nuôi tôm áp dụng khoa học kỹ thuật để giám sát hồ tôm từkhâu làm hồ, thả tôm đến khi thu hoạch , chế biến Tuy nhiên, các mô hình này tậptrung phần lớn là các doanh nghiệp chăn nuôi, hay các trang trại với quy mô lớn Vậylàm thế nào để các hộ nuôi tôm gia đình quy mô vừa và nhỏ có thể tiếp cận được khoahọc kỹ thuật nhưng với giá cả phải chăng ?

3.2 Đối tượng và nhu cầu người dùng

- Đối tượng giám sát:

+ Nhiệt độ

+ Độ pH

+ Độ đục của nước

- Đối tượng hướng đến:

Đối tượng đề tài hướng tới ở đây là các hồ nuôi tôm quy mô hộ gia đình , quy môvừa và nhỏ

- Nhu cầu người dùng:

Nền văn minh thông minh, công nghệ ngày càng phổ biến Cuộc sống ngày càngthông minh Các công cụ, thiết bị xung quanh chứng ta ngày càng thông minh, tự độnghóa Người dân nuôi tôm muốn tiếp cận công nghệ với chi phí phải chăng và dể sửdụng, có thể làm chủ công nghệ thay vì phải phụ thuộc vào các công ty cung cấpcông nghệ

3.3 Giải pháp đẩy mạnh ứng dụng IoT

Với sự phát triển của KH&CN, việc ứng dụng thành tựu công nghệ, đặc biệt là lĩnhvực IoT được xem là một trong những giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao năng suất,chất lượng và giá trị tôm nuôi Tuy nhiên, nếu người nuôi chủ quan trong việc áp dụngđúng kỹ thuật nuôi thì sẽ dễ dàng phát sinh dịch bệnh, khiến tôm chậm lớn, gây thiệthại nặng nề về kinh tế Mặc dù đã có nhiều giải pháp ứng dụng IoT hoàn chỉnh đượcthiết kế, chế tạo và chuyển giao vào sản xuất nhằm cung cấp các phần mềm giám sát,nhận cảnh báo trên nền tảng các thiết bị điện tử thông minh Android và iOS nhưng đa

số các hộ gia đình nuôi đều chưa mặn mà với các thiết bị này do giá thành cao và sớmphải chỉnh sửa, thay mới Do đó, để đẩy mạnh việc ứng dụng IoT vào nuôi tôm thẻchân trắng ở ĐBSCL, góp phần phát triển bền vững ngành nuôi trồng thủy sản, chúngtôi xin đề xuất một số giải pháp sau:

Một là, đẩy mạnh công tác thông tin, tuyên truyền nhằm nâng cao nhận thức của

người dân về việc ứng dụng KH&CN, đặc biệt là công nghệ IoT vào nuôi trồng thủysản nói chung, tôm thẻ chân trắng nói riêng Tăng cường các hoạt động khuyến khích,

tư vấn cho người nuôi để thay đổi phương thức sản xuất, áp dụng công nghệ cao, nhằmgiảm thiểu thất thoát cũng như gia tăng chất lượng sản phẩm Đồng thời tổ chức trìnhdiễn những thiết bị IoT đã được ứng dụng hiệu quả vào các mô hình nuôi, giúp ngườidân trực tiếp thấy được những hệ thiết bị hiện đại cũng như tính năng và hiệu quả củachúng

Hai là, hỗ trợ người nuôi tiếp cận nguồn vốn từ các tổ chức tín dụng, tổ hội, hợp tác

xã với các nguồn vốn vay lãi suất thấp để đầu tư cho sản xuất, nhằm trang bị các thiết

bị hiện đại như hệ thống sục khí oxy và thiết bị làm sạch đáy ao, thiết bị cho tôm ăn tựđộng… nhằm đảm bảo môi trường ao nuôi, giúp giảm thiểu dịch bệnh

Ba là, các công ty công nghệ cần đầu tư nghiên cứu các giải pháp công nghệ IoT

đơn giản và dễ sử dụng đối với người nuôi Để làm được điều đó, cần tập trung nghiêncứu, tìm hiểu để đề xuất giải pháp và chế tạo thiết bị phù hợp cho từng giai đoạn, quytrình nuôi tôm cụ thể… Bên cạnh đó, do giá thành các sản phẩm IoT còn quá cao sovới thu nhập của nhiều nông dân nên thiết nghĩ các công ty công nghệ cần hướng đếnhình thức cho thuê thiết bị với giá cả hợp lý, giúp người nuôi có thể sử dụng được sảnphẩm mà người bán cũng thu được lợi nhuận

Có thể khẳng định, để phát triển ngành tôm thẻ chân trắng bền vững, việc triển khaiứng dụng rộng rãi công nghệ IoT trong các hộ nuôi là nhu cầu cần thiết, nhằm kiểmsoát môi trường và chất lượng sản phẩm, giúp nâng cao đời sống và thu nhập chongười dân

3.4 Ý tưởng

- Sử dụng cảm biến với sai số nhỏ để đo các giá trị yếu tố đề tài giám sát là nhiệt độ,

độ pH , độ trong của nước

- Gửi số liệu giá trị các yếu tố về App trên điện thoại để giám sát

- Điều chỉnh các yếu tố tự động hoặc bằng tay

3.5 Phác thảo ý tưởng

- Khối cảm biến: Sử dụng cảm biến để đo ba yếu tố là nhiệt độ, dộ pH , độ trongcủa nước

Hình 3.1 Sơ đồ phác thảo