Hộp Nông Nghiệp Thông Minh Ứng Dụng Iot.pdf

lOMoARcPSD|38592384 TR¯àNG Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NàI BÁO CÁO MÔN HàC Đề tài: Háp nông nghiệp thông minh ứng dụng IOT Học viên thực hiện MSSV Công việc Nguyễn Đāc Thắng 20170902 Thiết kế triển khai phần Nguyễn Đāc Thành 20172495M Nguyễn Minh Huy 20170773 cāng Lập trình nhúng Tạ Trần Quang Huy 20170779 WebApp, Server, Database WebApp, Server, Database Giảng viên h°ßng dẫn: TS.Phạm Ngọc Hùng Hà Nái, 2022 Downloaded by Huyen DO (tailieuso.16@gmail.com) lOMoARcPSD|38592384 1 Đặt vấn đề Āng dụng IOT trong nông nghiệp và sử dụng các phương pháp canh tác cho năng suất cao như thÿy canh, khí canh không còn là đề tài quá mới lạ Các phương pháp trên được nhiều nông trại sử dụng và đã cho thấy kết quả rõ rệt như: • Không cần sử dụng đất, hạn chế tối đa sâu bệnh và không cỏ dại • Ít tốn công chăm sóc do hệ thống vận hành gần như tự động • Kiểm soát được chất lượng sản phẩm và năng suất đầu ra • Dễ dàng truy suất nguồn gốc, đảm bảo an tâm cho người sử dụng Với những lợi ích đó, các nông trại mong muốn đem thêm nhiều giống cây mới về trồng để phục vụ nhu cầu cÿa người tiêu dùng Tuy nhiên, với cùng một loại cây, trồng ở các khu vực khác nhau thì cho kết quả khác nhau, chất lượng không được như mong muốn Giải thích cho nguyên nhân này là bởi khí hậu ở các vùng là khác nhau, ngoài nguồn dinh dưỡng, cây còn phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng Trong từng giai đoạn sinh trưởng, các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến cách cây tiếp nhận nguồn dinh dưỡng và hướng phát triển cÿa cây (ra lá hay phát triển rễ, thân) Từ thực tế tại nông tại Delcofarm (Bắc Ninh), khi mang giống cây dưa lưới kimoji Nhật về trồng tại Việt Nam, công ty đã phải mất tới hơn 10 vụ mới có thể đưa ra được công thāc chuẩn cho quả có chất lượng tốt nhất Công thāc này được xây dựng từ các lần thử nghiệm, các ghi chép về nhiệt độ, ánh sáng, lượng dinh dưỡng cung cấp cho cây trong từng giai đoạn phát triển Như vậy có thể thấy rằng nếu giải quyết tốt bài toán kiểm soát về chiếu sáng, nhiệt độ, lượng nước, chất dinh dưỡng cũng như ghi lại một cách tự động quá trình sinh trưởng cÿa cây sẽ giúp cho các nông trại nhanh chóng tìm ra được công thāc tốt nhất phù hợp với khí hậu vùng Từ đó, có thể nhân rộng với nhiều loại cây khác 2 Để kiểm soát chất lượng đầu ra cÿa cây trồng, trên thế giới và Việt Nam cũng đã đưa ra nhiều giải pháp để giải quyết vấn đề này Dựa theo dự án 80mhz (tùy chỉnh khi lập trình) • RAM: 520 KByte SRAM o 520 KB SRAM liền chip – (trong đó 8 KB RAM RTC tốc độ cao – 8 KB RAM RTC tốc độ thấp (dùng ở chế độ DeepSleep) Hß trợ 2 giao tiếp không dây • Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i • Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE Hß trợ tất cả các lo¿i giao tiếp • 8-bit DACs (digital to analog) 2 cổng • Analog (ADC) 12-bit 16 cổng • I²C – 2 cổng • UART – 3 cổng • SPI – 3 cổng (1 cổng cho chip FLASH) • I²S – 2 cổng • SD card /SDIO/MMC host • Slave (SDIO/SPI) • Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support • CAN bus 2.0 • IR (TX/RX) • Băm xung PWM (tất cả các chân) • Ultra low power analog pre-amplifier’ - Khối cảm biến: Khối cảm biến có chāc năng thu thập dữ liệu môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng Mỗi loại cảm biến đo trên thị trường hiện nay đều có khả năng đáp āng nhanh, độ chính xác cao, tuy nhiên mỗi loại lại có một cách kết nối riêng với vi điều khiển Dưới đây là các loại cảm biến được dùng và các chuẩn kết nối với chúng Bảng 1 Thông số kĩ thuật các cảm biến sử dụng Cảm biến Thông số kĩ thuật Độ phân giải: Chân kết nối với ESP32 Cảm biến nhiệt Nhiệt độ: Độ 0.1%RH Độ Data - GPIO 4 độ, độ ẩm phân giải: 0.1°C chính xác: VCC - 3.3v Độ chính xác: GND - GND ±0.5℃ Dải đo: - ±2%RH (25°C) Downloaded by Huyen DO (tailieuso.16@gmail.com) lOMoARcPSD|38592384 40 ~ 80°C Dải đo: 0 ~ 99.9%RH Cảm biến ánh Nguồn: 3~5VDC SCL - GPIO 22 sáng BH1750 Điện áp giao tiếp: TTL 3.3~5VDC SDA - GPIO 21 Chuẩn giao tiếp: I2C VCC - 3.3 V Cảm biến độ ẩm Khoảng đo: 1 -> 65535 lux GND - GND đất Kích cỡ: 21*16*3.3mm VCC - 3.3v Điện áp làm việc 3.3V ~ 5V GND - GND A0 - GPIO36 Có lỗ cố định để lắp đặt thuận tiện PCB có kích thước nhỏ 3.2 x 1.4 cm Sử dung chip LM393 để so sánh, ổn định làm việc Hình 3 Các chuẩn kết nối giữa cảm biến với ESP32 được sử dụng 2.3 Kết quả sau khi thi công Downloaded by Huyen DO (tailieuso.16@gmail.com) lOMoARcPSD|38592384 Hình 4 Phần cứng sau khi kết nối 3 Thiết kế phần mềm āng dụng 3.1 Giao diện người dùng WebApp Web Aplication (WebApp) là một āng dụng phần mềm sử dụng trình duyệt web và công nghệ web và thực hiện các chāc năng hoặc nhiệm vụ cụ thể qua internet Āng dụng web IoT có nghĩa là thiết bị IoT sử dụng giao diện người dùng và giao diện người dùng cuối cÿa āng dụng web để thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu đó và sau đó hiển thị kết quả WebApp có các chāc năng chính như sau: • Hiển thị thông tin từ cảm biến gồm giá trị hiện thời và biểu đồ giá trị theo thời gian • Điều khiển cơ cấu chấp hành như bơm, đèn Có thể điều khiển ở 2 chế độ tự động và chỉnh thÿ công • Đăng kí người dùng và thêm thiết bị Từ các yêu cầu trên āng dụng người dùng được thiết kế như hình dưới đây: Downloaded by Huyen DO (tailieuso.16@gmail.com) lOMoARcPSD|38592384 Hình 5 Giao diện đăng nhập Hình 6 Giao diện đăng kí Downloaded by Huyen DO (tailieuso.16@gmail.com) lOMoARcPSD|38592384 Hình 7 Giao diện thêm thiết bị Hình 8 Giao diện hiển thị thông tin và điều khiển 3.2 Xây dựng c¡ sở dữ liệu, server 3.2.1 Gißi thiệu chung Giao thức HTTPs ● Giao thāc được sử dụng trong chương trình khi truyền dữ liệu từ App lên Cloud ● Khái niệm HTTP (HyperText Transfer Protocol): Là giao thāc truyền tải siêu văn bản, được dùng để liên hệ thông tin giữa máy cung cấp dịch vụ (Web server) và máy sử dụng dịch vụ (web client) 3.2.2 Xây dựng c¡ sở dữ liệu Downloaded by Huyen DO (tailieuso.16@gmail.com) lOMoARcPSD|38592384 Xây dựng cơ sở dữ liệu là một bước vô cùng quan trọng khi xây dựng bất cā một chương tình nào Để xây dựng cơ sở dữ liệu cho bài toán: