Xuất phát từ tình hình ngành thủy sản tại nước ta. Trước đây, nông nghiệp nói chung, nghề nuôi tôm nói riêng thường phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người nuôi, đặc tính vật nuôi, thời tiết... Chính vì vậy, năng suất và hiệu suất canh tác gần như mang tính “may rủi”. Với sự phát triển của KH&CN, hiện nay nhiều doanh nghiệp/hộ nuôi trồng thủy sản đã ứng dụng IOT trong nuôi trồng thủy sản giúp ngành này tạo ra bước đột phá, từ sản xuất định tính sang sản xuất chính xác dựa vào những số liệu thu thập, tổng hợp và phân tích thống kê. Tuy nhiên các hệ thống này thường là sử dụng công nghệ của nước ngoài rất tốn kém về chi phí và chỉ được lắp đặt tại những địa điểm quan trọng còn các địa điểm khác các thông số được lấy một cách thủ công rất tốn thời gian và khó khăn để thực hiện. Vì vậy, cần phải thiết kế một hệ thống mới tự động, thời gian thực, chi phí thấp nhằm khắc phục những vấn đề này. Hệ thống cần thiết kế phải có một số tính năng như tự động thu thập, xử lý dữ liệu và truyền dữ liệu về trung tâm quản lý giám sát. Việc đo lường các thông số của môi trường nước là rất quan trọng đối với năng suất nuôi trồng. Từ đo lường đó mà các chủ hộ/doanh nghiệp nuôi trồng có thể biết các giá trị của các thông số quan trọng như nhiệt độ, PH, độ mặn, oxy hòa tan và một số chỉ số khác có trong hồ. Các hệ thống tự động đo lường các thông số của môi trường nước đã được sử dụng trong một thời gian dài ở các nước phát triển. Tuy nhiên, ở Việt Nam cũng như ở các nước đang phát triển khác, nhiều hệ thống đo lường chỉ là bán tự động hơn là tự động hóa. Các hệ thống này chỉ đo và lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ nội bộ của họ. Việc thu thập và gửi dữ liệu đến trung tâm xử lý thủ công. Để thu thập dữ liệu, người lao động phải tiếp cận các khu vực để có được các thông số cần thiết trong khi vị trí của các hồ nuôi có thể cách xa nhau hàng km. Vì vậy, những công việc này khá khó khăn, tốn kém và các thông số không được thu thập trong thời gian thực, điều này làm cho các hệ thống này không phù hợp với tình huống khẩn cấp . Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của các nhóm viễn thông, mạng internet hầu hết các nơi ở việt nam. Hệ thống kết hợp đo lường tự động và truyền tải dữ liệu không dây đến trung tâm điều khiển là rất thực tế và mang lại lợi ích kinh tế cao. Ngoài ra, dữ liệu được gửi đến trung tâm trong thời gian thực, cho phép nhân viên điều hành có được thông tin thời gian thực về từng lĩnh vực quan tâm, bất cứ lúc nào. Bằng cách sử dụng kết quả đo lường, họ có thể cảnh báo sớm để ngăn chặn nguy cơ dự kiến, cũng như có biện pháp khắc phục tức thời để đảm bảo năng suất nuôi trồng. Từ các thực trạng trên việc xây dưng hệ thống tự động quan trắc online sử dụng phương pháp truyền thông không dây và có chi phí tháp là hết sức cần thiết. Vì sự cần thiết đó em chọn thực hiên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống quan trắc môi trường nuôi trồng thủy sản”.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Tổng quan về hệ thống quan trắc môi trường nuôi thủy sản
Xuất phát từ tình hình ngành thủy sản tại nước ta Trước đây, nông nghiệp nói chung, nghề nuôi tôm nói riêng thường phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người nuôi, đặc tính vật nuôi, thời tiết Chính vì vậy, năng suất và hiệu suất canh tác gần như mang tính “may rủi” Với sự phát triển của KH&CN, hiện nay nhiều doanh nghiệp/hộ nuôi trồng thủy sản đã ứng dụng IOT trong nuôi trồng thủy sản giúp ngành này tạo ra bước đột phá, từ sản xuất định tính sang sản xuất chính xác dựa vào những số liệu thu thập, tổng hợp và phân tích thống kê Tuy nhiên các hệ thống này thường là sử dụng công nghệ của nước ngoài rất tốn kém về chi phí và chỉ được lắp đặt tại những địa điểm quan trọng còn các địa điểm khác các thông số được lấy một cách thủ công rất tốn thời gian và khó khăn để thực hiện Vì vậy, cần phải thiết kế một hệ thống mới tự động, thời gian thực, chi phí thấp nhằm khắc phục những vấn đề này Hệ thống cần thiết kế phải có một số tính năng như tự động thu thập, xử lý dữ liệu và truyền dữ liệu về trung tâm quản lý giám sát.
Việc đo lường các thông số của môi trường nước là rất quan trọng đối với năng suất nuôi trồng Từ đo lường đó mà các chủ hộ/doanh nghiệp nuôi trồng có thể biết các giá trị của các thông số quan trọng như nhiệt độ, PH, độ mặn, oxy hòa tan và một số chỉ số khác có trong hồ Các hệ thống tự động đo lường các thông số của môi trường nước đã được sử dụng trong một thời gian dài ở các nước phát triển Tuy nhiên, ở Việt Nam cũng như ở các nước đang phát triển khác, nhiều hệ thống đo lường chỉ là bán tự động hơn là tự động hóa Các hệ thống này chỉ đo và lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ nội bộ của họ Việc thu thập và gửi dữ liệu đến trung tâm xử lý thủ công Để thu thập dữ liệu, người lao động phải tiếp cận các khu vực để có được các thông số cần thiết trong khi vị trí của các hồ nuôi có thể cách xa nhau hàng km Vì vậy, những công việc này khá khó khăn, tốn kém và các thông số không được thu thập trong thời gian thực, điều này làm cho các hệ thống này không phù hợp với tình huống khẩn cấp
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của các nhóm viễn thông, mạng internet hầu hết các nơi ở việt nam Hệ thống kết hợp đo lường tự động và truyền tải dữ liệu không dây đến trung tâm điều khiển là rất thực tế và mang lại thực, cho phép nhân viên điều hành có được thông tin thời gian thực về từng lĩnh vực quan tâm, bất cứ lúc nào Bằng cách sử dụng kết quả đo lường, họ có thể cảnh báo sớm để ngăn chặn nguy cơ dự kiến, cũng như có biện pháp khắc phục tức thời để đảm bảo năng suất nuôi trồng.
Từ các thực trạng trên việc xây dưng hệ thống tự động quan trắc online sử dụng phương pháp truyền thông không dây và có chi phí tháp là hết sức cần thiết Vì sự cần thiết đó em chọn thực hiên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống quan trắc môi trường nuôi trồng thủy sản”
1.1.2 Những yêu cầu đối với hệ thống.
Trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản thì vật nuôi cần nuôi trồng rất đa dạng, tùy vào mỗi loại vật nuôi mà chúng ta có thể đưa ra những yêu cầu khác nhau đối với hệ thống Hiện nay ngành nuôi trồng tôm ở nước ta cũng đang phát triển rất mạnh mẽ, vì vậy yêu cầu đối với hệ thống trong đề tài sẽ áp dụng thử nghiệm trong môi trường nước nuôi tôm.
Những yếu tố ảnh hưởng tới môi trường nước nuôi tôm cần phải theo dõi
Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm. Nhiệt độ tốt nhất cho 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 sẽ chậm lớn.
Độ mặn: Độ mặn cao sẽ gây biến đổi một số thông số môi trường như PH, độ kiềm Bên cạnh đó, còn làm tảo trong vuông tôm phát triển nhanh, sinh nhiều khí độc… Đặc biệt, nguồn oxy trong nước sẽ càng tăng mạnh vào ban ngày, nhưng lại giảm tối thiểu vào ban đêm Khi đó, môi trường sẽ thiếu oxy, dẫn đến tôm thường nổi đầu vào lúc nửa đêm.Độ mặn thích hợp cho tôm sú và tôm thẻ chân trắng là 5 – 35 (‰ – phần ngàn) Tuy nhiên, hiện nay nuôi tôm thẻ chân trắng được khuyến cáo ở độ mặn 5% để giảm nguy cơ bệnh gan tụy.
Thực tế, PH nước có thể nằm trong khoảng từ 0 – 14 Tôm và cá nuôi có sức khỏe và hiệu quả sản xuất tốt hơn khi giá trị PH của nước dao động từ 7,5 – 8,5, khi những giá trị này phù hợp với độ PH máu của chúng. trưởng, ảnh hưởng xấu đến FCR (hệ số chuyển đổi thức ăn – ND) và ức chế đáp ứng miễn dịch của tôm, cá nuôi.Độ kiềm là thước đo khả năng giữ PH ổn định và được tính bằng đơn vị mg/l CaCO3 Độ kiềm cho ao tôm nên trong khoảng 100 – 150 mg/l Độ kiềm cao thì PH ít dao động. Độ kiềm thấp thì PH thay đổi mạnh, bất lợi cho tôm Độ kiềm rất dễ thay đổi, do đó cần kiểm tra độ kiềm mỗi 3 – 5 ngày.
Oxy hòa tan là dưỡng khí cho động vật dưới nước Nước nuôi tôm phải đảm bảo oxy hòa tan > 3,5 mg/l, nhưng tối ưu là > 5 mg/l.Cung cấp khí oxy cần thiết cho hoạt động sống của động vật thủy sản.Có lợi cho sự sinh sôi phát triển của vi sinh vật hiếu khí, thúc đẩy phân giải các chất hữu cơ.Tác dụng làm giảm các chất độc hại.Ức chế hoạt động của vi sinh vật yếm khí có hại.Tăng cường sức miễn dịch.
Kết luận: Như vậy từ những yếu tố trên mà ta có thể xác định được những chủng loại cảm biến cho hệ thống.
Những yêu cầu đối với bài toán quan trắc từ xa a Yêu cầu đối với dữ liệu truyền và nhận
Các thông tin cần phải tuyệt đối chính xác, đầy đủ và kịp thời khi truyền và nhận, tránh tình trạng nhầm lẫn gây ra thông tin sai và ảnh hưởng tới việc quản lý. b Yêu cầu đối với các trạm đo
Tại khu vực đo lường các thông số cần đo lường, thu thập dữ liệu của khối đo lường phải kịp thời và có độ chính xác cao.
Khối đo lường gửi các dữ liệu, thông tin về trung tâm giám sát và đưa ra cảnh báo tại chỗ:
+ Khi các thông số đo được nằm ngoài khoảng giá trị cho phép.
+ Truyền dữ liệu theo định kỳ: hàng giờ, hàng ngày, hàng tháng…
Giải pháp truyền dữ liệu có thể là truyền dữ liệu hữu tuyến hoặc vô tuyến tùy thuộc vào vị trí địa lý của khu vực đo lường và khoảng cách so với trung tâm…
Giám sát hoạt động của hệ thống, nhận định những dữ liệu nhận về và vẽ biểu đồ từ các dữ liệu đó.
Lưu trữ các thông tin dữ liệu nhận về. d Yêu cầu tính ổn định, khả năng ứng dụng, kinh phí đầu tư
Yêu cầu các khối phải có tính ổn định cao, làm việc lâu dài đặc biệt là khâu đo lường và truyền dữ liệu từ xa thường phải đặt ở ngoài trời và chịu sự tác động của mưa,gió… Do vậy khối này cần phải chịu được các yếu tố trên và vẫn đảm bảo tính ổn định cao Khả năng ứng dụng phải rộng rãi, có thể ứng dụng cho nhiều đối tượng, dễ sử dụng đồng thời cũng phải đảm bảo về mặt kinh phí
1.1.3 Lựa chọn giải pháp truyền dữ liệu từ xa.
Việc lựa chọn giải pháp truyền dữ liệu từ xa là rất cần thiết, nó mang lại tính hiệu quả chất lượng của hệ thống đồng thời giảm thiểu được kinh phí của hệ thống Các thông số quan trắc đo được cần phải gửi về trung tâm để xử lý, việc gửi các thông số này về trung tâm có thể được thực hiện bằng nhiều cách như: nhân công đến tận nơi để thu thập các thông số đó vào thiết bị cầm tay (có thể là máy tính xách tay, thiết bị có chức năng lưu nhớ…), có thể truyền về qua đường hữu tuyến hoặc vô tuyến Đối với bài toán quan trắc thông số của ao nuôi trồng gần trung tâm giám sát hoặc có đầy đủ điều kiện mạng thông tin thì có thể sử dụng hai giải pháp trên còn với bài toán quan trắc ở những quy mô nuôi trồng lớn, khoảng cách di chuyển xa thì nên sử dụng giải pháp truyền vô tuyến sẽ giảm được chi phí lớn cho việc lắp đặt cũng như bảo vệ an toàn cho đường truyền thông Sau đây là bảng so sánh ngắn gọn về một số phương pháp truyền thông vô tuyến phổ biến nhất hiện nay.
Bảng 1 1: Bảng so sánh các công nghệ truyền thông vô tuyến phổ biến
- Xét về mặt tổng quan ứng dụng cho hệ thống IOT ngoài trời nói chung thì công nghệ Lora ưu việt hơn hẳn các công nghệ khác, Lora chỉ kém các công nghệ khác ở tốc độ truyền thông, tuy nhiên trong các hệ thống IoT thông thường thì dữ liệu truyền trong hệ thống là không nhiều và không đòi hỏi quá nhanh. Như vậy việc lựa chọn công nghệ Lora áp dụng cho nhiệm vụ thu thập dữ liệu là hoàn toàn phù hợp đem lại hiệu quả và tin cậy nhất.
- Đối với hệ thống được sử dụng trong phạm vi nhỏ như tổ chức hay hộ gia đình thì công nghệ WiFi lại vượt trội hơn hẳn các công nghệ khác về tốc độ truy xuất và chỉ kém các công nghệ khác về chi phí lắp đặt Như vậy việc lựa chọn công nghệ WiFi áp dụng cho nhiệm vụ quản lí, giám sát dữ liệu là hoàn toàn phù hợp đem lại hiệu quả và tin cậy nhất.
Khái quát về mạng WiFi và giao thức HTTP
1.2.1 Sơ lược về mạng WiFi.
Wi-Fi hay còn có tên Wireless Fidelity là công nghệ mạng không dây(WLAN) giúp các thiết bị như máy tính (PC/Laptop), thiết bị di động(Smartphone, Tablet, Smartwatch, v.v) và các thiết bị khác (máy in, camera) giao tiếp với Internet Nó cho phép các thiết bị này trao đổi thông tin với nhau trong mạng cục bộ (LAN) và thậm chí là mạng diện rộng (WAN).
Wi-Fi là một loại mạng WLAN, cơ bản sẽ truyền tín hiệu mạng thông qua sóng vô tuyến tương tự “sóng điện thoại, truyền hình và radio” do đó có tính linh động và tiện lợi hơn rất nhiều so với Ethernet (mạng dây).
Các thiết bị này có thể truy cập lẫn nhau thông qua địa chỉ IP của thiết bị. Mỗi thiết bị sẽ có một địa chỉ IP riêng Một thiết bị đóng vai trò là server, đề truy cập và thao tác với dữ liệu trong nó thì ta cần kết nối cùng mạng WiFi và có địa chỉ IP của Server.
Giới thiệu về giao thức HTTP
HTTP là giao thức truyền tải siêu văn bản, giao thức HTTP dựa trên giao thức TCP/IP, nó cho phép lấy về các tài nguyên ví dụ như văn bản HTML,text,video,ảnh…
HTTP là nền tảng dùng để trao đổi dữ liệu cho các ứng dụng Web với mô hình Client/Server Các yêu cầu (request hay HTTP Request) được tạo bởi client (thường là các trình duyệt web) được gửi đến server http, server sẽ gửi lại dữ liệu (response hay HTTP Response) để client nhận được Các request,response là các message có cấu trúc đơn giản gọi chung là các HTTPMessage.
Hình 1 2: Sơ đồ làm việc HTTP mô hình Client/Server
Bước 1: Mở kết nối TCP
Kết nối TCP (Giao thức HTTP dựa trên TCP) trên địa chỉ xác định bởi URL (Uniform Resource Locator) và cổng thường là 80, kết nối này được dùng để gửi các yêu cầu (request) và nhận phản hồi (response) Client có thể mở ra kết nối TCP mới hoặc sử dụng kết nối đang có, thậm chí nó tạo ra nhiều kết nối TCP cùng lúc đến server.
Bước 2: Gửi HTTP Message (request)
HTTP Message (request) chính là nội dung yêu cầu được client tạo ra và gửi đến server.
Bước 3: Đọc HTTP Message nhận được từ server (response)
HTTP Message (response) trả về từ server có cấu trúc tương tự HTTP Message (request).
Bước 4: Đóng kết nối hoặc sử dụng lại các truy vấn khác.
HTTP Method (Phương thức HTTP)
- GET: Cho biết Request chỉ cần lấy dữ liệu.
- POST: Được sử dụng để cho biết Request là chuyển dữ liệu lên server.
- PUT: Ghi đè tài nguyên nào đó bằng dữ liệu trong Request.
Khái quát về công nghệ Lora
LoRa là viết tắt của Long Range được phát triển bởi Semtech, là một kỹ thuật điều chế có nguồn gốc từ kỹ thuật “Chirp Spread Spectrum” (CSS), trong đó Chirp là viết tắt của “Compressed High Intetsity Radar Pulse”, là một kỹ đổi và tần số thay đổi, nếu tần số thay đổi từ tần số thấp nhất đến tần số cao nhất thì được gọi là up-chirp và thay đổi từ tần số cao nhất đến thấp nhất được gọi là down-chirp.
Dựa trên kỹ thuật này, điều chế LoRa giúp làm tăng phạm vi truyền thông đáng kể với công suất sử dụng rất thấp Cụ thể một module LoRa E32 của hãng Ebyte truyền dữ liệu với công suất phát 100 mW với một vài tham số cấu hình cơ bản kèm theo thì có thể truyền xa đến hơn 3 km, còn với công suất phát 1W thì khoảng cách tương ứng là gần 10 km Với ưu điểm này, chúng ta có thể sử dụng LoRa để xây dựng các hệ thống IOT với các node được đặt ở khoảng cách xa hàng kilomet, sử dụng nguồn cung cấp dung lượng thấp như pin với thời gian duy trì lên đến vài năm, giá thành thấp và không cần đến hệ thống internet bao phủ.
1.3.2 Các băng tần có thể sử dụng cho Lora.
Khi nói đến truyền thông không dây, một vấn đề luôn được quan tâm hàng đầu khi sử dụng để nghiên cứu hoặc triển khai thực tế đó là dải ần số hay băng tần hoạt động của công nghệ đang sử dụng Dựa vào mục đích sử dụng, có thể chia thành 2 loại là băng tần cần được cấp phép (phải trả phí để sử dụng), gọi là licensed band và băng tần không cần cấp phép (miễn phí trong điều kiện ràng buộc nhất định), gọi là unlicensed và thường được biết đến với tên gọi là dải tần ISM (chuẩn băng tần được dành cho vô tuyến ngành công nghiệp, khoa học và y tế).
Sóng LoRa hoạt động trong dải tần ISM nghĩa là chúng ta không cần phải trả thêm bất kỳ chi phí nào để sử dụng nhưng bù lại sẽ phải tuân thủ các quy định về công suất phát, và dĩ nhiên là dễ chịu ảnh hưởng bởi các loại nhiễu Các khu vực khác nhau trên thế giới sẽ sử dụng ở các băng tần khác nhau: 169 MHz,
433 MHz, 868 MHz (Châu Âu) và 915 (Châu Mỹ). Ở Việt Nam chúng ta hiện LoRa có thể sử dụng ở băng tần 433 MHz với công suất phát được quy định theo văn bản 1/VBHN-BTTTT với công suất phát tương ứng cụ thể như sau:
Bảng 1 2: Bảng băng tần Lora ở Việt Nam
433.5 ÷ 434.79 Mhz Thiết bị nhận dạng vô tuyến điện
Thiết bị điều khiển từ xa vô tuyến điện
Thiết bị đo từ xa vô tuyến điện
444.4 ÷ 444.8 Mhz Thiết bị cảnh báo và phát hiện vô tuyến điện
Với ưu điểm về khoảng cách truyền, tiết kiệm năng lượng và giá thành rẻ. LoRa có thể ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau, điển hình một vài lĩnh vực có thể ứng dụng mạng LoRa là:
- Nông nghiệp thông minh (smart argriculture)
- Thành phố thông minh (smart city)
- Chăm sóc sức khỏe (smart healthcare)
- Giám sát môi trường (smart enviroment)
- Công nghiệp thông minh (Smart Industrial Control)
Kết luận chương 1
Vấn đề quan trắc thông số của hồ nuôi trồng thủy sản là rất cần thiết để từ các thông số đó, các nhà điều hành có thể nhận xét, đánh giá về tình trạng môi trường nước trong hồ, từ đó đưa ra các phương án xử lý Việc gửi các thông số, cảnh báo về trung tâm có thể được thực hiện bằng nhiều cách Phần trên đã đưa ra các giải pháp truyền dữ liệu từ xa thì ta thấy hệ thống truyền thông không dây sử dụng mạng Wifi và công nghệ Lora với những tính năng ưu việt như đã phân tích ở trên, đồng thời công nghệ Wifi đã có sẵn vì thế mà không cần phải xây dựng cơ sở hạ tầng mà các công nghệ truyền thông khác cần phải xây dựng hoặc giới hạn truyền bị hạn chế, đây cũng là một ưu điểm lớn giúp tiết kiệm kinh phí xây dựng hệ thống.
XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Tổng quan hệ thống
Hình 2 1: Cấu trúc tổng quan của hệ thống
Hệ thống quan trắc gồm 3 tầng:
Tầng Device (tầng thiết bị)
- Các Node (cảm biến đo): Gồm 4 trạm giám sát,quan trắc môi trường,bo mạch xử lý,truyền thông.
- Gateway (Trung tâm thu thập dữ liệu): Gồm các module thu thập dữ liệu trung tâm và module truyền thông có khả năng xử lý và tính toán mạnh; cho phép chạy các thuật toán phức tạp như đa truy nhập (multi-access), tập hợp dữ liệu (data aggregation) trước khi truyền dữ liệu về máy chủ xử lý dữ liệu
Cung cấp các phần mềm quản lý, giám sát và cảnh báo trên giao diện Web và trên phần mềm thiết bị di động chạy nền tảng Android Các dạng biểu diễn kết quả bộ thông số quan trắc sẽ được cung cấp, cho phép hiển thị thông tin trực quan dạng số, đồ thị và dạng bảng biểu phù hợp.
Tầng Web server (xử lý và cung cấp dịch vụ)
Gồm máy chủ có nhiệm vụ kết nối truyền thông với gateway qua mạng internet và cung cấp các dịch vụ ứng dụng cho người dùng Đồng thời, máy chủ cũng quản lý cơ sở dữ liệu tập trung (CSDL) để lưu trữ dữ liệu quan trắc, cung cấp các dịch vụ truy vấn CSDL cho các dịch vụ biểu diễn dữ liệu quan trắc theo thời gian thực, dữ liệu cho các mô hình cảnh báo, thống kê báo cáo. Ngoài ra, máy chủ có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ, chức năng quản trị hệ thống, quản trị người dùng, bảo mật dữ liệu, phân tích xử lý dữ liệu, chạy các mô hình cảnh báo sớm.
2.1.1 Cấu trúc của các node.
Hình 2 2: Cấu trúc của các node
Thiết bị gồm 5 khối chính kết hợp với nhau tạo nên một thiết bị hoạt động ổn định:
Khối nguồn và sạc pin: Nhận nguồn năng lượng được chuyển hóa từ quang năng thành điện năng(pin năng lượng mặt trời) Khối nguồn cung cấp điện năng cho toàn bộ thiết bị hoạt động và đồng thời cơ chế tự sạc pin dự phòng để sử dụng lúc cần thiết.
Vi điều khiển: Là trung tâm điều khiển mọi hoạt động của hệ thống: nhận các dữ liệu đầu vào,các yêu cầu được cài đặt, xử lý và gửi đi theo yêu cầu.
Module RF: Có chức năng gửi và nhận dữ liệu tới gateway theo phương thức truyền thông RF Lora.
Khối cảm biến: Là các cảm biến cho phép thu thập thông tin thông số về môi trường nước trong nuôi trồng một cách chính xác nhất.
Khối hiển thị và cảnh báo: Là các đèn led cho ta biết chế động hoạt động của thiết bị.
Vi điều khiển thu thập và xử lý các thông tin từ các cảm biến Khi nhận được yêu cầu gửi dữ liệu từ trạm chính, trạm con sẽ gửi dữ liệu lên cho trạm chính.
Yêu cầu đối với từng khối
- Vi điều khiển: có các bộ ADC để đọc giá trị từ các cảm biến và 1 cổng truyền thông nối tiếp, giá thành thấp.
- Các cảm biến đạt chuẩn công nghiệp, có khả năng chống nước và độ chính xác cao, hoạt động ổn định, lâu dài.
- Công suất sạc của pin mặt trời lớn hơn công suất tiêu thụ của toàn mạch.
- Module RF phải có khả năng truyền nhận tín hiệu ở khoảng cách xa, không bị nhiễu tín hiệu, giá thành rẻ.
Hình 2 3: Cấu trúc của gateway
Thiết bị gateway gồm 5 khối:
Khối nguồn: Sử dụng trực tiếp nguồn điện lưới chuyển thành mức điện áp thích hợp để duy trì hoạt động cho toàn mạch.
Vi điều khiển: Là trung tâm điều khiển mọi hoạt động của hệ thống: nhận các dữ liệu đầu vào,các yêu cầu được cài đặt, xử lý và gửi đi theo yêu cầu.
Module wifi: Có chức năng gửi và nhận dữ liệu tới Web server theo phương thức truyền thông Wifi.
Module RF: Có chức năng gửi và nhận dữ liệu tới các node theo phương thức truyền thông RF Lora.
Khối hiển thị và cảnh báo: Bao gồm màn hình LCD và đèn led cho ta biết chỉ số đo được từ các node
Vi điều khiển tại gateway gửi đi tín hiệu yêu cầu cho các node Sau đó thu thập và xử lý các thông tin từ các node gửi về và hiển thị,đưa ra cảnh báo tại chỗ nếu có giá trị vượt ngưỡng quy định Vi điều khiển còn có nhiệm vụ đưa dữ đã xử lý lên web server thông qua Module WiFi.Gateway thực hiện gửi dữ liệu lên web server theo tần xuất được quy định trước.
Yêu cầu đối với từng khối
- Khối nguồn: Công suất đầu ra đáp ứng được với tổng công suất của các thiết bị trong toàn mạch.
- Vi điều khiển: Hỗ trợ chức năng WiFi và 1 cổng truyền thông nối tiếp.
- Module RF phải có khả năng truyền nhận tín hiệu ở khoảng cách xa, không bị nhiễu tín hiệu, giá thành rẻ.
- Khối hiển thị LCD có độ phân giải đáp ứng được nội dung cần hiển thị.
Lựa chọn cảm biến
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến đo nhiệt độ có khả năng chống nước tuyệt đối Tuy nhiên, mỗi loại có một nguyên lý hoạt động khác nhau, có ưu nhược điểm khác nhau Do đó, khi lựa chọn 1 cảm biến đo mức nhiệt độ cần phải quan tâm đến các yếu tố quan trọng Từ đó, có thể lựa chọn được loại cảm biến đo nhiệt độ nước phù hợp và hiệu quả nhất Dưới đây là một số loại cảm biến đo nhiệt độ phổ biến. a) Cảm biến nhiệt độ PT100
Hình 2 4: cảm biến nhiệt độ PT100
Cảm biến đo nhiệt độ Pt100 là dòng cảm biến được dùng hầu hết trong các nhà máy hiện nay Như tên gọi của nó, thì dòng cảm biến pt100 được dùng để đo nhiệt độ các ứng dụng trong công nghiệp Điển hình là đo nhiệt độ nước, không khí, xăng, dầu, hoá chất, thép nóng chảy….Tuỳ vào các ứng dụng mà chúng ta có sự lựa chọn kích thước cảm biến cho thích hợp.
Thông số kỹ thuật của PT100
Bảng 2 1: Bảng thông số kỹ thuật của PT100
Thành phần Thông số kỹ thuật
Dải đo -50 đến +200 °C Độ phân giải 10mV/°C
Công suất tiêu thụ 60 uA
Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Khi có sự thay đổi nhiệt độ trên đầu dò thì dẫn đến sự thay đổi điện trở của ống trụ Mỗi giá trị nhiệt độ khác nhau tương ứng với mỗi giá trị điện trở khác nhau Do giá trị trả về của dây đo nhiệt PT100 là giá trị điện trở nên sử dụng một mạch phân áp và khuếch đại điện áp để biến đổi thành điện áp và khuếch đại nó lên để dùng ADC của vi điều khiển để đo.
Hình 2 5: Sơ đồ đấu nối cảm biến PT100
- Sai số thấp, độ bền cao.
- Phải thiết kế thêm mạch khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu. b) Cảm biến nhiệt độ DS18B20
Hình 2 6: Cảm biến nhiệt độ DS18B20
DS18B20 là cảm biến (loại digital) đo nhiệt độ mới của hãng MAXIM với độ phân giải cao (12bit ) IC sử dụng giao tiếp 1 dây rất gọn gàng, dễ lập trình.
IC còn có chức năng cảnh báo nhiệt độ khi vượt ngưỡng và đặc biệt hơn là có thể cấp nguồn từ chân data (parasite power ) Đây là phiên bản đóng gói chống nước của cảm biến DS18B20.
Thông số kỹ thuật của DS18B20
Bảng 2 2: Bảng thông số kỹ thuật của DS18B20
Thành phần Thông số kỹ thuật
Dải đo -55 đến +125 °C Độ phân giải 9-12bit
Công suất tiêu thụ 1mA
Nguyên lý hoạt động của cảm biến
Hình 2 7: Sơ đồ khối của DS18B20
Bên trong cảm biến DS18B20 chứa khối TEMPRATURE SENSOR có nhiệm vụ đo nhiệt độ từ môi trường chuyển thành tín hiệu điện Sau đó sẽ được chuyển thành tín hiệu số để đưa vào BYTE 0 và BYTE 1 trong thanh ghi SCRATCHPAD Tín hiệu số này sẽ được đưa tới vi điều khiển qua chuẩn giao tiếp 1-Wire để chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ tương ứng.
- Dễ dàng lắp đặt và sử dụng.
- Có khả năng chống thấm tốt.
- Không được sử dụng trong môi trường có nhiệt độ lớn. c) Nhận xét
Dựa vào các phân tích ở trên và dựa vào yêu cầu đặt ra đối với đề tài thì lựa chọn sử dụng cảm biến DS18B20 là hoàn toàn phù hợp Vừa tiết kiệm được chi phí vừa đáp ứng yêu cầu của hệ thống.
2.2.2 Cảm biến đo nồng độ PH.
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại cảm biến đo PH đến từ các hãng khác nhau Nhìn chung thì chúng có nguyên lý hoạt động tương tự nhau nhưng khác độ chính xác của cảm biến đi kèm cùng giá thành sản phẩm Sau đây là một số loại cảm biến mà tùy theo mức độ của đề tài mà ta có thể lựa chọn. a) Cảm biến PH của DF Robot
Hình 2 8: Đầu dò PH và mạch chuyển đổi tín hiệu của DF Robot
Analog PH Sensor của DF robot là bộ công cụ đo cảm biến PH chuyên nghiệp sử dụng điện cực công nghiệp có tuổi thọ, độ chính xác cao rất thích hợp để theo dõi trực tuyến trong thời gian dài.
Bảng 2 3: Bảng thông số kỹ thuật của Ph sensor DF robot
Thành phần Thông số kỹ thuật
Dải đo 0 – 14 PH Độ phân giải 0.01
Thời gian đáp ứng Chọn pin năng lượng mặt trời 10Wp với các thông số như sau.
Bảng 2 15: Thông số pin mặt trời
Maximum power at STC - Pm 10Wp
Tính toán chọn Pin lưu trữ
Battery dùng cho hệ thống điện năng lượng mặt trời là loại deep-cycle. Loại này cho phép xả đến mức bình rất thấp và cho phép nạp đầy nhanh Nó có khả năng nạp xả rất nhiều lần (rất nhiều cycle) mà không bị hỏng bên trong, do vậy khá bền, tuổi thọ cao Cách tính như sau:
Dung lượng Pin = Tổng điện tiêuthụ mỗi ngày
Hiệu suất pin x mức xả sâu DOD x hiệu điệnthế bình
Hiệu suất Pin: khoảng 80%=0,8, mức xả sâu(DOD): 0,6(hoặc thấp hơn 0,8), hiệu điện thế Pin: 3,7V
=> Sử dụng 6 pin lithium 18650 dung lượng 3700mah mắc song song với nhau để có đủ dung lượng dự trữ lớn hơn 2 ngày trong trường hợp không có ánh sáng cung cấp cho pin mặt trời.
Sơ đồ đấu nối hệ thống
Hình 2 22: Hệ thống năng lượng mặt trời
- Tấm pin mặt trời: Tiếp nhận ánh nắng mặt trời chuyển thành điện áp.
- Mạch ổn áp 5v: Ổn định điện áp từ đầu ra của tấm pin mặt trời.
- Mạch sạc pin: Sạc cho pin dự phòng.
- Pin: Cung cấp năng lượng cho toàn mạch.
- Công tắc gạt: Bật tắt hệ thống.
- Mạch boost áp: Chuyển đổi điện áp từ 3,7V lên 5V.
2.5.2 Hệ thống cấp nguồn cho gateway. Để hệ thống được hoạt động ổn định và thiết kế được tối ưu, nhỏ gọn ta sẽ sử dụng điện lưới để cung cấp cho thiết bị thông qua mạch nguồn switching với hiệu suất cao, ít tỏa nhiệt.
Tính chọn công suất đầu ra cho mạch nguồn
Dòng điện tiêu thụ thực tế của thiết bị:
Gọi Itotal là tổng dòng điện tiêu thụ trong 1 giờ và cách xác định Itotal như sau:
Itotal = Iesp + Irf + Ilcd + Iled
=> Như vậy đề đáp ứng được điện năng tiêu thị của thiết bị ta cần thiết kế mạch chuyển đổi có chỉ số đầu ra là 5V-1A.
Lựa chọn thiết bị hiển thị và cảnh báo
2.6.1 Lựa chọn thiết bị hiển thị
Thiết bị hiển thị sẽ hiển thị tất cả các thông số đo được từ các trạm theo thời gian thực Để hiển thị được đầy đủ thông tin của tất cả các trạm ta cần một thiết bị hiển thị có độ phân giải cao được đặt tại trạm giám sát Ta chọn màn hình LCD 128x64 để có thể đáp ứng được yêu cầu của bài toán và tiết kiệm chi phí.
Hình 2 23: Màn hình LCD 128x64 Bảng 2 16: Bảng thông số kỹ thuật của màn hình LCD
Thành phần Thông số Điện áp 4.75-5.25 V
Dòng điện tiêu thụ 2.5mA
Giao diện kết nối I2C Độ phân giải 128x64 Dots
2.6.2 Lựa chọn thiết bị cảnh báo. Để cảnh báo khi các chỉ số vượt mức cho phép, ta sử dụng led có màu đỏ gây sự chú ý cho người giám sát, từ đó theo dõi các chỉ số và đưa ra phương án xử lý kịp thời Loại led được sử dụng có các thông số như sau:
Hình 2 24: Đèn Led và thông số
Kết luận chương 2
Sau quá trình tìm hiểu, so sánh và tính toán các thiết bị có thể xây dựng đề tài, ta đã lựa chọn được các thiết bị cần phải sử dụng trong hệ thống Từ đó xây dựng được hệ thống hoàn chỉnh.
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG QUẢN LÍ, GIÁM SÁT DỮ LIỆU
Thiết kế mạch nguyên lý
3.1.1 Các thiết bị được sử dụng trong mô hình.
Vi điều khiển a Vi điều khiển PIC16F877A
Cảm biến a Cảm biến nhiệt độ
Hình 3 4: Cảm biến nhiệt độ DS18B20 b Cảm biến nồng độ PH
Hình 3 5: Cảm biến nồng độ PH và mạch chuyển đổi tín hiệu
Hình 3 6: Màn hình LCD 16x2 giao tiếp I2C
Ngoài các thiết bị chính ở trên thì còn một số các thiết bị khác được sử dụng trong hệ thống như:
Biến trở : Mục đích giả lập tín hiệu Analog từ các cảm biến.
Đèn led: Mục đích báo hiệu mạch có đang hoạt động hay không.
Terminal: Mục đích để ghép nối các chân linh kiện.
Pin lithium 18650: Cung cấp điện cho hệ thống.
Mạch sạc pin: Sạc lại pin khi hết.
Mạch boost áp: Mục đích tăng điện áp của pin lên mức 5v để sử dụng.
3.1.2 Sơ đồ nguyên lý của các trạm quan trắc.
Hình 3 7: Sơ đồ nguyên lý của trạm quan trắc a Kết nối cảm biến đo nồng độ PH với trạm quan trắc.
Hình 3 8: Sơ đồ kết nối cảm biến PH với PIC b Thiết kế mạch nguồn cấp cho thiết bị.
Hệ thống được cấp nguồn thông qua Pin 18650 với điện áp 3,7v Vì điện áp của pin không thể đáp ứng được yêu cầu điện áp của hệ thống nên ta sẽ sử dụng mạch tăng điện áp DC-DC để tăng điện áp từ 3,7v lên 5v theo nguyên lý mạch boost.
Hình 3 9: Sơ đồ nguyên lý mạch boost áp
3.1.3 Sơ đồ nguyên lý của trạm giám sát.
Hình 3 10: Sơ đồ nguyên lý trạm giám sát
Thiết kế khối nguồn cấp cho hệ thống
Hình 3 11: Mạch chuyển đổi 220VAC sang 5VDC
3.1.4 Mô hình thực tế hệ thống.
Hình 3 12: Mô hình thực tế của một trạm quan trắc
Hình 3 13: Mô hình thực tế của trung tâm giám sát
Cấu hình và cài đặt thiết bị
3.2.1 Cấu hình thông số cho Module RF a Chuẩn bị
Hình 3 14: USB TO COM PL2303
- Phần mềm hỗ trợ cấu hình module của hãng Ashining
Hình 3 15: Phần mềm AS_DS 2.2.48 b Kết nối
Bảng 3 1: Bảng kết nối giữa USB to COM và AS32-TTL-100
USB TO COM AS32-TTL-100
RX TX c Tiến hành cấu hình
Hình 3 16: Thông số cấu hình cho module AS32-TTL-100 Để các thiết bị trong một mạng Lora có thể giao tiếp được với nhau thì các thông số cài đặt phải tương đồng nhau về tốc độ baurd, cùng địa chỉ và cùng kênh (tần số) với nhau Hệ thống mạng Lora trong đề tài sử dụng theo cấu trúc star như sau:
Như vậy trong hệ thống, mỗi một Sensor Node sẽ được cấu hình có cùng địa chỉ nhưng kênh (tần số) sẽ khác nhau GateWay sẽ được chương trình xử lý cấu hình lần lượt trùng với kênh của từng node để giao tiếp với từng node đó
3.2.2 Hiệu chỉnh thông số cho PH sensor. Để phép đo được chính xác, ta cần có các dung dịch có độ PH chuẩn để tìm ra mối liên hệ giữa điện áp và giá trị PH thông qua phương trình tuyến tính bằng phương pháp tìm 2 điểm trên đồ thị Ta sẽ làm hai thí nghiệm sau:
Chuẩn bị dung dịch hiệu chỉnh PH có giá trị 4.01 Cấp nguồn cho hệ thống, đưa đầu dò vào dung dịch đợi trong khoảng 1 phút để lấy được giá trị điện áp chính xác Tiến hành đưa que đo điện áp tại chân xuất tín hiệu Analog ta thu được điện áp là 3,48 volt Như vậy ta có điểm A trên đồ thị.
Chuẩn bị dung dịch hiệu chỉnh PH có giá trị 6.86 Cấp nguồn cho hệ thống, đưa đầu dò vào dung dịch đợi trong khoảng 1 phút để lấy được giá trị điện áp chính xác Tiến hành đưa que đo điện áp tại chân xuất tín hiệu Analog ta thu được điện áp là 3,18 volt Như vậy ta có điểm B trên đồ thị.
Hình 3 18: Đồ thị tuyến tính của PH Sensor
Như vậy từ 2 điểm đo được bằng thí nghiệm ta thu được phương trình tuyến tính có dạng: y = -9.5x + 37.07 trong đó:
Y là giá trị độ PH.
X là giá trị điện áp.
Từ phương trình tuyến tính này ta có thể viết được chương trình đo nồng độ PH cho vi điều khiển.
Lưu đồ thuật toán
3.3.1 Lưu đồ thuật toán của node.
Hình 3 19: Lưu đồ thuật toán của node
3.3.2 Lưu đồ thuật toán của gateway.
Hình 3 20: Lưu đồ thuật toán của gateway
Thiết kế Web Server
3.4.1 Giới thiệu về Web Server. a Web server là gì ?
Web sever hay còn gọi là máy chủ web, trong đó được kết nối và liên kết mạng máy tính mở rộng Máy chủ web được cài đặt các chương trình để phục vụ ứng dụng web, chứa toàn bộ dữ liệu và nắm quyền quản lý Web server có thể lấy thông tin requess từ phía trình duyệt web và gửi phản hồi tới máy khách thông qua HTTP hoặc giao thức khác. b Web server hoạt động như thế nào ?
Hình 3 21: Mô hình hoạt động cơ bản của 1 web server
Bất cứ khi nào bạn xem một trang web trên internet, có nghĩa là bạn đang yêu cầu trang đó từ một web server Khi bạn nhập URL trên trình duyệt của mình nó sẽ tiến hành các bước sau để gửi lại phản hồi cho bạn.
1 Trình duyệt phân giải tên miền thành địa chỉ IP
Trình duyệt web của bạn trước tiên cần phải xác định địa chỉ IP nào mà tên miền trang web trỏ về Trình duyệt sẽ yêu cầu thông tin từ một hoặc nhiều máy chủ DNS (thông qua internet) Máy chủ DNS sẽ cho trình duyệt biết địa chỉ
IP nào tên miền sẽ trỏ đến cũng là nơi đặt trang web.Lúc này trình duyệt web đã biết địa chỉ IP của trang web, nó có thể yêu cầu URL đầy đủ từ webserver.
2 Webserver gửi lại client trang được yêu cầu
Web server phản hồi bằng cách gửi lại những thông tin client yêu cầu… Nếu trang không tồn tại hoặc có lỗi khác xảy ra, nó sẽ gửi lại thông báo lỗi thích hợp.
3 Trình duyệt hiển thị trang web
Trình duyệt web của bạn nhận lại được các tập tin html css (nhiều file khác)…và render hiển thị trang theo yêu cầu.
Xampp là một phần mềm cho phép giả lập môi trường server hosting ngay trên máy tính của bạn, cho phép bạn chạy demo website mà không cần phải mua hosting hay vps Chính vì vậy, Xampp hay được phục vụ cho hoạt động học tập, thực hành và phát triển web.
- Có thể chạy được linh hoạt trên mọi hệ điều hành.
- Có cấu hình đơn giản nhưng mang đến nhiều chức năng hữu ích như: Lập Server giả định, lập Mail Server giả định và hỗ trợ SSL trên localhost.
- Tích hợp được nhiều tính năng với các thành phần quan trọng như: Apache, PHP, Mysql Vì thế người dùng không cần cài đặt từng phần trên riêng lẻ mà chỉ cần cài xampp là có một web server hoàn chỉnh.
Xampp được dùng làm gì ?
XAMPP được dùng để xây dựng và phát triển website theo ngôn ngữ PHP. Ngoài ra, XAMPP còn được sử dụng để phát triển, nghiên cứu website thông qua localhost của máy tính cá nhân, biến máy tính cá nhân thành máy chủ, dùng chính ổ cứng của máy tính để làm nơi lưu trữ cho máy chủ trang web.
Tuy nhiên, đối với các trang web kinh doanh, các trang web cần vận hành liên tục thì việc sử dụng XAMPP để tạo lập không khả thi Do localhost sử dụng máy tính để làm máy chủ, nên việc duy trì máy chủ sẽ rất khó khăn và không đảm bảo tốc độ lâu dài, thay vào đó các chủ trang web sẽ thuê server hosting. Chung quy lại XAMPP dùng chủ yếu để học tập, nâng cấp và thử nghiệm web.
Từ những ưu điểm mà xampp đem lại, ta sẽ sử dụng máy tính cá nhân làm web server là hoàn toàn phù hợp với phạm vi nghiên cứu của đề tài Các bước tạo một web server bằng xampp như sau:
Bước 1: Cài đặt xampp và khởi động phần mềm, ta sẽ có giao diện như sau:
Tiến hành tạo Webserver và Mysql bằng cách click vào nút Start ở dòng Apache và MySQL như hình trên.
Bước 2: Tiến hành kiểm tra bằng cách truy cập vào MySQL và tiến hành tạo DataBase bằng php code.
Như vậy ta đã tạo thành công một webserver và một cơ sở dữ liệu có tên esp để phục vụ lưu trữ dữ liệu người dùng.
Thiết kế giao diện giám sát
Để thiết kế được giao diện giám sát các thông số ta cần sử dụng kết hợp một số ngôn ngữ lập trình như: HTML, CSS, PHP, JavaScript…
HTML là từ viết tắt của Hypertext Markup Language, là sự kết hợp của Hypertext và Markup, hay còn được gọi là ngôn ngữ siêu văn bản HTML có chức năng giúp người dùng xây dựng và cấu trúc các phần trong trang web hoặc ứng dụng, thường được sử dụng trong phân chia các đoạn văn, heading, link, blockquotes,…
HTML có nhiều dạng thẻ khác nhau, mỗi thẻ sẽ có những nhiệm vụ khác nhau và ý nghĩa nhất định, có ảnh hưởng và tác động đến nhau Về cơ bản, cấu trúc của HTML thường có ba phần:
Phần khai báo chuẩn của html, xhtml Có cấu trúc là .
Phần này cho người dùng biết được trình duyệt đang sử dụng hiện đang dùng phiên bản HTML nào Trên trang web hiện đang rất nhiều loại HTML khác nhau và mỗi trình duyệt chỉ một loại HTML nhất định.
Phần tiêu đề: Phần khai báo ban đầu, khai báo về về meta, little, javascript, css,…
Phần này có cấu trúc bắt đầu bằng thẻ và kết thúc bởi thẻ . Đây là phần chứa tiêu đề và tiêu đề được hiển thị trên thanh điều hướng của trang web Cụ thể, tiêu đề là phần nội dung nằm giữa cặp thẻ và . Bên cạnh đó phần tiêu đề còn chứa các khai báo có thông tin nhằm phục vụ SEO.
Phần thân: Phần chứa nội dung của trang web, là nơi hiển thị nội dung của trang web.
Phần này nằm phía sau tiêu đề, bao gồm các thông tin mà bạn muốn hiển thị trên trang web bao gồm văn bản, hình ảnh và các liên kết Phần thân bắt đầu bằng thẻ
và kết thúc bằng thẻ .
- HTML được ra đời từ rất lâu, do đó HTML có nguồn tài nguyên khổng lồ, hỗ trợ một cộng đồng người dùng lớn Bên cạnh đó, cộng đồng HTML ngày càng phát triển trên thế giới.
- Mã nguồn của HTML là mã nguồn mở, do đó người dùng có thể sử dụng hoàn toàn miễn phí.
- HTML được sử dụng và được sử dụng trên nhiều trình duyệt được nhiều người dùng ưa chuộng hiện nay như Internet Explorer, Chrome, FireFox, Cốc cốc,…
- Học và tìm hiểu HTML đơn giản nên người học dễ dàng nắm được kiến thức và vận dụng trong xây dựng trang web căn bạn.
- HTML được quy định theo một tiêu chuẩn nhất định nên việc markup sẽ trở nên gọn gàng, đồng nhất bởi HTML được vận hành bởi World Wide Web Consortium (W3C).
- HTML được thực hiện dễ dàng bởi HTML được tích hợp nhiều ngôn ngữ khác nhau như PHP, Java, NodeJs, Ruby,…Điều này sẽ giúp tạo thành một website hoàn chỉnh với nhiều tính năng.
- Nhược điểm lớn nhất của HTML đó chính là chỉ có thể web tĩnh, web tĩnh có thể hiểu là những trang web chỉ hiện thông tin mà không có sự tương tác cho người dùng Do đó, khi xây dựng tính năng động hoặc xây dựng hệ thống website có sự tương tác với người dùng, lập trình viên cần phải dùng thêm JavaScript hoặc ngôn ngữ backend của bên thứ ba.
- HTML thường chỉ có thể thực thi những thứ logic và cấu trúc nhất định, HTML không có khả năng tạo sự khác biệt và mới mẻ.
- Một số trình duyệt vẫn còn chậm trong viết hỗ trợ các phiên bản mới của HTML, đặc biệt là HTML5.
- Một số trình duyệt không thể render những tag mới trong HTML5.
CSS là viết tắt của Cascading Style Sheets, một ngôn ngữ thiết kế đơn giản, xử lý một phần giao diện của trang web CSS mô tả cách các phần tử HTML hiển thị trên màn hình và các phương tiện khác.
Sử dụng CSS, bạn có thể kiểm soát màu chữ, cỡ chữ, kiểu chữ, khoảng cách giữa các đoạn văn bản, kích thước của các thành phần trên trang web, màu nền, thiết kế bố cục và cách trang web hiển thị trên những màn hình có kích thước khác nhau cũng như hàng loạt hiệu ứng khác.
CSS rất hữu ích và tiện lợi Nó có thể kiểm soát tất cả các trang trên một website Các stylesheet ngoài được lưu trữ dưới dạng các tập tin CSS CSS được kết hợp với ngôn ngữ đánh dấu HTML hoặc XHTML.
Vì sao nên dùng CSS
CSS được dùng để định nghĩa kiểu cách cho các trang trên website của bạn, gồm cả thiết kế, dàn trang và các cách hiển thị khác nhau trên nhiều thiết bị với kích thước màn hình khác nhau.
CSS giúp giải quyết vấn đề lớn của HTML
HTML không có phần tử để để định dạng cho trang web HTML chỉ được dùng để tạo nội dung cho trang Khi các phần tử như và thuộc tính màu sắc được thêm vào HTML 3.2, cơn ác mộng của các nhà phát triển web bắt đầu. Việc phát triển một website lớn mà thêm thông tin font hay màu sắc vào từng trang đòi hỏi rất nhiều thời gian. Để giải quyết vấn đề này, World Wide Web Consortium (W3C) đã tạo ra CSS, giúp loại bỏ việc định dạng kiểu cách khỏi trang HTML.Các định nghĩa liên quan đến kiểu cách được đưa vào tập tin css và nhờ vào tập tin stylesheet ngoài, bạn có thể thay đổi toàn bộ website chỉ bằng một tập tin duy nhất.
Bạn có thể viết CSS một lần và sử dụng lại chúng trên nhiều trang HTML Có thể định kiểu cho từng phần tử HTMLM và áp dụng kiểu đó cho bao nhiêu trang web tùy ý.
Kết luận chương 3
Như vậy, với sự tìm hiểu, tính toán và thiết kế ta đã xây dựng được một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm:
Mô hình phần cứng, mạch điện.
Tạo thành công web server.
Giao diện giám sát hoàn chỉnh có thể được truy cập bằng nhiều thiết bị như máy tính, điện thoại.
MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Mô hình thử nghiệm
Hình 4 1: Thử nghiệm hoạt động của mô hình
Đánh giá hoạt động của hệ thống
Hệ thống có giá thành rẻ mà vẫn đáp ứng được yêu cầu đặt ra của bài toán.
Hệ thống hoạt động ổn định.
Chưa tiết kiệm năng lượng.
Màn hình tại gateway chưa có giao diện đẹp và hiển thị được nhiều thông tin.
Giao diện web còn sơ sài.
Kiến nghị và hướng phát triển
Trong nghiên cứu này, giải pháp thiết kế hệ thống quan trắc môi trường nước nuôi trồng thủy sản ứng dụng công nghệ truyền thông không dây là hoàn toàn khả thi, tuy nhiên muốn đưa ý tưởng vào trong thực tế thì cần phải giải quyết triệt để những vấn đề cơ bản sau:
- Đối với cảm biến: Cần sử dụng những cảm biến có độ chính xác cao, bền bỉ với môi trường hoạt động trong thời gian dài liên tục.
- Đối với vi điều khiển: Cần cho vào chế độ ngủ khi không làm việc, từ đó tiết kiệm được đang kể nguồn năng lượng.
- Đối với truyền thông: Kết hợp thêm module SIM để phòng trường hợp mạng WiFi bị mất.
- Cần phải mua hosting để đưa dữ liệu lên internet để có thể truy cập được mọi nơi mà không thuộc mạng wifi cục bộ.
- Phát triển giao diện giám sát và thao tác dễ dàng hơn cho người dùng phổ thông được viết bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác.
- Đưa ra được nhiều loại biểu đồ theo yêu cầu của người dùng.
Kết luận
Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi đã gặp phải nhiều khó khăn tuy nhiên với sự nỗ lực hết mình của bản thân cùng sự hướng dẫn tận tình của Thầy Cồ Như Văn tôi đã có thể hoàn thành công việc đúng theo tiến độ đã đề ra như sau: a) Về kiến thức đã tìm hiểu và nghiên cứu.
Tìm hiểu và khai thác được ứng dụng của mạng Lora.
Lập trình trên vi điều khiển PIC, ESP.
Tìm hiểu và vận dụng các kiến thức liên quan đến ngành viễn thông như bộ giao thức TCP/IP, HTTP trên mạng internet cùng với thành phần chức năng của các thiết bị trong mạng. b) Về mô hình hệ thống
Chế tạo thành công các thiết bị có trong hệ thống và hoạt động ổn định.
Tích lũy được các kỹ năng thiết kế mạch điện.
