Khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật máy tính: Phát triển và nâng cấp hệ thống đo lường chất lượng bể cá, cây xanh trong tòa nhà sử dụng bluetooth mesh và cloud

TOM TAT KHÓA LUẬNThiết kế một thiết bị đo lường tự động chất lượng những chỉ số quan trọng trong các hồ thủy sinh như hồ cá cảnh, hồ nuôi tôm.. Giải pháp: Thiết bị do lường các chỉ số củ

ĐẠI HOC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THONG TIN

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH

TRAN THANH DUY

LUONG QUOC HAI

KHOA LUAN TOT NGHIEP

CHAT LUONG BE CA, CAY XANH TRONG TOA NHA

SU DUNG BLUETOOTH MESH VA CLOUD

IMPLEMENTATION AND IMPROVEMENT OF AQUARIUM

WATER AND INDOOR TREE MEASUREMENT SYSTEM

USING BLUETOOTH MESH AND CLOUD

KY SU NGANH KY THUAT MAY TINH

TP HO CHÍ MINH, 2021

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC CONG NGHE THONG TIN

KHOA KY THUAT MAY TINH

TRAN THANH DUY - 16520308

LUONG QUOC HAI - 16520327

KHOA LUAN TOT NGHIEP

PHAT TRIEN VA NANG CAP HE THONG DO LUONG

CHAT LUONG BE CA, CAY XANH TRONG TOA NHA

SU DUNG BLUETOOTH MESH VA CLOUD

IMPLEMENTATION AND IMPROVEMENT OF AQUARIUM

WATER AND INDOOR TREE MEASUREMENT SYSTEM

USING BLUETOOTH MESH AND CLOUD

KY SU NGANH KY THUAT MAY TINH

GIANG VIEN HUONG DAN

Th.S TRAN NGỌC ĐỨC

TP HO CHi MINH, 2021

THÔNG TIN HỘI ĐÒNG CHÁM KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Hội đồng cham khóa luận tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số 70/QD-DHCNTT

ngày 27 tháng 01 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Dai học Công nghệ Thông tin.

LỜI CÁM ƠN

Đề đề tài khóa luận tốt nghiệp lần này đạt kết quả tốt đẹp, chúng em đã nhận được

sự hỗ trợ giúp đỡ của nhiều tô chức, các nhân Với tình cảm sâu sắc, cho phép em

được phép bài tỏ lòng biết ơn đến tất cả các cá nhân và tô chức đã tạo điều kiện,

giúp đỡ cũng như dẫn dắt em trong quá trình hoàn thành kháo luận tốt nghiệp lần

này.

Em xin gởi tới Th.S Trần Ngọc Đức đã hướng dẫn, hỗ trợ em tận tình trong quátrình làm khóa luận, cũng như đưa ra những đề xuất, lời khuyên để giúp chúng emphát triển, cải thiện đề tài đúng hướng và theo một cách tốt nhất Nếu không có sựgiúp đỡ của thầy, chúng em khó lòng mà có thể hoàn thành được khóa luận

Và cuối cùng, em xin gởi tới các thầy cô khoa Kỹ Thuật Máy Tính của trường Đạihọc Công Nghệ Thông Tin lời chúc sức khỏe và cảm ơn sâu sắc Với sự quan tâm,dạy dỗ, chỉ bảo tận tình đã cung cấp cho chúng em nền tảng, kiến thức để em có thểhoàn thành khóa luận một cách tốt nhất

Một lần nửa em xin chân thành cam ơn!

MỤC LỤCChương 1 = TONG QUAN ¿E2 SE 1S EE12151EE12121E2121211E 111 te 14

1.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường hiện nay - + 2 2 2+s+z+s+s+5+2 14

1.2 Đề tài nghiên cứu -¿- 5-52 +St+ESEEEEEEEEEEEEEEEEE21 1121211211 cree 15

1.2.1 Lý do chọn đề taie.cecccccccccccccscssessessessssssssesessessesssssesesessessssussteaeeees 151.2.2 Kế thừa đề tài c 2t 2t treo 151.2.3 Muc tiêu phát triển +: +22+22t2EE2EEEeExerxerxrkrrkrree l6

1.2.5 Bố cục khóa luận ¿ :-5++2++2x2E+2ESEESEEeExrrkrrrrerrerrees 17Chương2 CO SỞ LÝ THUYÊT - 2 2+E+E+E£+E+EeESEEEEeErerkrreree 18

2.1 Một số thiết bi dùng dé đo nồng độ chất hiện nay eee 18

2.1.1 BUt dO PH oc ceecccccccescccceesenseeeeeeeeneeeceseeneeeceeseaeeeeeseseeeeeeeeneaeees 18 2.1.2 Checker Amonlac/ẩItTI( - -<c 3332 EE+Sseeeksesseeeereees 18

2.2 Hóa HọcÑ ế?” ”Ổ Í ÚỎỎỖÔÔÔÔĂDB E55 55555555555555545555 5 5 ra 19

2.2.1 Các đối tượng cần được đo nồng "1 19

2.2.1.1 Chỉ số pH: 52- 2c E2 EEEEEEE1511112112111 11111111 creE 19

2.2.1.2 Amonlac (NHÀ) c1 TS vn 021111111 rrh 20 2.2.1.3 ¡in 927 21

2.2.1.4 cá 9 na .Ả 22

2.2.2 Nồng độ các chat trong quá trình nuôi cá: - 2 +5zs¿ 23

2.2.2.1 Amoniac trong quá trình nuÔi cá - - «+ +<<£++++sccessx 23

2.2.2.2 Quá trình Nitrat hóa trong nƯỚC: s5 sseeseers 24

2.2.3 Dung dịch nhận biết các đối tượng -2- + ++c+x+czxsceee 26

2.2.3.1 Dung dịch nhận biết NHa/NH¿' - 22-5552 2s+E+£z£zEz£cce2 26

2.2.3.2 Dung dịch nhận biết NO2— 2- 2 225+2x+2xvEezzrzrezsees 262.2.3.3 Dung dịch nhận biết NOs- 2- 22522522E+2xezxvzxzrrzrersees 27

P1“ e 28

2.3.1 Độ Am trong đất - + StSE EEE121E21217121111 111 ctxe 28

2.3.2 Ánh sáng cho cây + Set SE 1 1212111111111 te 28

2.4 Công nghệ Bluetooth mesh - - - - - - + 1 1133321111191 11k kkrrree 29

2.4.1 Giới thiỆU SH HH HH HH kh 29

2.4.2 Tổng quan -Sc52 S222 221211211 29

"“ ie PO 0) ° h8 - 30

2.4.5 Ý nghĩa của Bluetooth mesh đối với đề tài -+s+s¿ 34

3.1 Tổng quan hệ thống -+- 2+ 2+ E+EE+E£EE+EEEEEEEEEEEE2EEEE2E212121 2E EU 473.2 Phân thích hệ thống - ¿+ 2+E+SE+E+EE2E#EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrerrrei 50

3.2.1 Cau hình mạng Bluetooth mesh - + + =2 s+s+£+£zxz£ezscxez 503.2.2 _ Mô hình mang các model giao tiếp trong mạng mesh: 513.2.3 _ Thiết kế thiết bị tự động do các chỉ số bể cá - 2 - s5: 54

3.2.3.3 Cau tạo và nhiệm vụ các bộ phận trong hệ thống: 573.2.4 _ Thiết kế thiết bị kiểm tra cây trồng -:- 2 ++cecx+rerxereee 59

3.2.5 _ Thiết kế Server lưu trữ và xử lý -ccs+eecx+rerxsrerkerees 59

3.2.6 Nguyên lý xử lý ảnh cho nồng độ các chất - sec: 623.2.7 _ Thiết kế website người dùng - - 2 +s+x+EctzEeEerrkrrerereee 65

3.2.8 Điện năng tiêu thụ của node cây cảnh -.cc sex 68

Chuong 4 THỰC NGHIEM VÀ KẾT QUA -2- 52 s+s+cz£szx+£ecs2 71

A.V Thutc nghidm 0 71

Hình 2-7 API Amoniac (NH3/NH4*) Test Kit [11] - 52c <++<cx<<ccseerses 26 Hình 2-8 API Nitrit (NO2—) Test Kit [12] - <1 22133 St rey 27 Hình 2-9 API Nitrat (NO3-) Test Kit [13] -c c2 22333333 323555515xxxxssseses 27

Hình 2-10 Node trong Bluetooth mesh netWOTK -s + kesssseeeers 30

Hình 2-11 Elements trong Bluetooth mesh netWOrK . - -<« 5+ <+++sve+ses 31 Hình 2-12 Mang lưới các node trong một ngôi nhà - «+ ++++++++ss+>2 33

Hình 3-6 Mach layout cho một module node Bluetooth mesh - - 54

Hình 3-7 So sánh mẫu với bảng mau nitFaK - + 5 + S22 £££E+EzEzErevxerers 55

Hình 3-8 Mô hình giao tiếp của bộ điều khiển 2-2-2 2 2+s+cszEe£szEezszcez 56Hình 3-9 Thiết kế 3D các bộ phận khung đỡ của thiết bị đo bể -. 56Hình 3-10 Mạch nguyên lý của mạch điều khiến thiết bi đo đạc bề cá 58

Hình 3-11 Sơ đồ các module thiết bị kiểm tra cây cảnh -2- 2525522 59

Hình 3-12 Biểu đồ lay và nhận dữ liệu đo đạc ở Server .- - -<««=+ 61 Hình 3-13 Hình ảnh bé phản ứng chụp được từ camera Pi - - 25+: 62

Hình 3-14 Kết quả so sánh và hién trị trên website -¿- ¿5c s+c++cz+szcse2 63

Hình 3-15 Giao diện đăng nhập của người dùng . - 5s seeeeeee 65 Hình 3-16 Giao diện trang ChỦ - - E12 1111339911111 199111 ng ng re 65

Hình 3-17 Giao diện thanh chỨc năng - - - - - c5 1111339111111 11 kg 66

Hình 3-18 Giao diện thực hiện gửi yêu cầu sau 10 phút - 2+5: 66Hình 3-19 Giao diện hiển thị tăng giảm khi nồng độ thay đổi . 66Hình 3-20 Giao diện thống kê nồng độ chất - + ¿s2 + +++x+Ee£zxzEezzcxez 67Hình 3-21 Giá trị trả về sau khi gởi yêu cầu cập nhật dữ liệu 67Hình 3-22 Giao diện cảnh báo nếu nồng độ chất vượt phép +: 68Hình 4-1 Vị trí thiết bị được đặt -cscctcrtitttitrtrrtrirrrrirrirrrrrrrerrree 7IHình 4-2 Biéu đồ độ ẩm trong 1 ngày - ¿2+ 22+E+E£EEEE+ESEEEEEEEEEEErkrrerrrees 72Hình 4-3 Biéu đồ ánh sáng trong 1 ngày ¿+ + + £E+E+EeEkzEeEerrkererereee 72Hình 4-4 Biêu đồ độ âm trong 1 tháng -¿- ¿+5 x+S++E++E++E£xerxerxerezrerxee 73Hình 4-5 Biéu đồ ánh sáng trong 1 tháng -.: ¿ + +22++5++E+£x+zxez+erezxezxee 73Hình 4-6 Thiết bị đo nồng độ chất lượng bề cá 2-2 + 2 s+S+£e£zzE+£e£zcxzz 74Hình 4-7 Biéu đồ chi số pH theo ngày trong một tháng . - z5 =s¿ 75Hình 4-8 Biéu đồ chỉ số Amoniac theo ngày trong một tháng - - 75Hình 4-9 Giao diện thống kê trên ứng dụng di động -. -:-5- 252255522 71Hình 4-10 Thiết bị đo đạc chỉ sỐ cây -¿- ¿252222 +E+E2E£EzEeErEerxrrrrsrree 79Hình 4-11 Thiết bị đo lường chất lượng bể cá 2-5 2+s+S2+E+£+zEe£szEerxzcez 79

DANH MỤC BANG

Bang 3-1 Kết quả đo nông độ pH trong 1 tháng - 2-5-5 2 5s+s+£e£z+s+£z£zcxzz 64

Bảng 3-2 Thông tin tiêu thụ điện năng của node cây cành .- «+ 69

TOM TAT KHÓA LUẬN

Thiết kế một thiết bị đo lường tự động chất lượng những chỉ số quan trọng trong các

hồ thủy sinh như hồ cá cảnh, hồ nuôi tôm Từ đó xây dựng hệ thống đo lường chấtlượng hồ thủy sinh, môi trường cây cảnh trong phạm vi toà nhà một cách tự động

Hệ thống gồm các node có chức năng đo lường và thu thập thông tin, sử dụngBluetooth Mesh dé giao tiếp giữa các node Và đưa dữ liệu đo đạc lên website déngười sử dụng quan lý, thống kê, điều khiến lich đo đạc từng node

Giải pháp:

Thiết bị do lường các chỉ số của hồ thủy sinh:

Thiết kế hệ thống đo lường nồng độ mẫu nước bằng phương pháp dung dịch kiểm

tra:

- Bom đúng 5ml nước từ hồ lên làm mau,

- Nhỏ § giọt dung dịch kiểm tra vào mau

- Cho 5 phút rồi chụp mẫu lại, dua vào màu mẫu và thang màu có san dé xử lý

tính toán nông độ.

Do lường các chỉ sô môi trường của cây cảnh:

Sử dung các module đo cường độ ánh sáng BH1750 giao tiếp qua I2C va module do

độ âm của đất sử dụng ADC

Xây dựng hệ thống các node Bluetooth mesh:

Thiết kế hệ thống các node bluetooth mesh dựa trên toà nhà thực tế triển khai:

- 4 nodđe cây cảnh là node client dé thu thập thông tin từ cảm biến độ âm và

ánh sáng.

- Trong toà nhà có 1| node server nhận thông tin từ các node client Node

server cũng chính là node đo đạc chất lượng bề cá, thu thập thông tin và gửi

thông tin lên server.

12

MỞ ĐẦUHiện nay, việc kiểm tra chất lượng nước định kì các chỉ số Amoniac, pH, Nitrit,nitrat, nước cứng ở các hồ thủy sinh và hồ nuôi cá, cá cảnh đều được thực hiện chủyếu bằng thủ công, hai phương pháp chính là dùng dung dịch kiểm tra hoặc thiết bị

điện tử chuyên dụng Còn với việc sử dụng các thiết bị điện tử để đo đạc khá chính

xác tuy nhiên và cần sử dụng nguồn nhân sự có chuyên môn, giá thành cao, khôngphù hợp với những người tiêu dùng bình thường không có chuyên môn về chấtlượng nguồn nước Do vậy, phương pháp pho biến hiện nay là sử dụng dung dichriêng biệt để kiểm tra nồng độ từng chất, phương pháp tương đối chính xác, giáthành thấp tuy nhiên vẫn cần nguồn nhân lực và thời gian kiểm tra lâu hơn cũng như

dễ xảy ra việc các chất hóa học độc hại ảnh hưởng trực tiếp đến da của người sửdụng Do đó nhu cầu về thiết bị hoàn toàn tự động định kì kiểm tra nồng độ các chấttrong bé thủy sinh, sử dụng các phương pháp kiểm tra bang dung dịch có san vớigiá thành thấp, an toàn, tiện lợi

Dé hiện thực va đưa thiết bị này vào một ứng dụng hệ thống quản ly đo lường cácmôi trường cây xanh, bê thủy sinh trong toà nhà một cách hiệu quả, nhóm sẽ ápdụng Bluetooth mesh vào dé xây dựng giao tiếp cho hệ thống Việc này sẽ giúp mởrộng giao tiếp giữa nhiều thiết bị trong hệ thống, sử dụng năng lượng một cách hiệu

quả, bảo mật giữa các node và không quá phụ thuộc vào mạng Wifi Cac node này

có chức năng đo đạc một cách tự động, lập lịch trình và chính xác các thông số môi

trường liên quan tới cây côi và hô thủy sinh.

13

Chương 1 TONG QUAN

1.1 Hiện trang 6 nhiễm môi trường hiện nay

Ô nhiễm môi trường là hiện tượng môi trường tự nhiên đã bị nhiễm ban Đồng thời,

các thành phần hóa học trong nước, đất và tính chất vật lý, sinh học, hóa học của

môi trường cũng bị thay đổi Từ đó gây ton hại tới sức khỏe của con người, môi

trường và sinh vật.

Ngay cả trong một bề thủy sinh với cây trồng tươi tốt dan cũng sẽ xuất hiện rêu tảo

hại va các chất ban nếu nó không được chăm sóc va thay nước thường xuyên Có

những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường thủy sinh như sau:

- Bun: Chất thải của động vật thủy sinh cũng như thức ăn dư thừa lắng đọng

xuống bề mặt nền và dần bị sinh vật phân hủy rồi sinh ra bùn Lớp bùn nàythường không bị để ý do cây trồng dày đặc trong bể đã che giấu chúng.Ngoài ra lớp bùn còn có thê bị khuấy động trong nước, vướng vào mang cá

và gây bệnh ở mang Vì những lý do này bùn nên được loại bỏ càng nhiều

càng tốt khỏi nền bê thủy sinh dé đảm bảo chất lượng nước

- Réu tảo hại: Tảo xanh và tảo nâu dạng sợi là những nguyên nhân gây 6

nhiễm đáng chú ý nhất trong bê thủy sinh Bao tử tảo ton tại trong không khí

và vì vậy mà không có cách nào dé ngăn chúng xâm nhập vào bể, chúng tachỉ có thể kiểm soát sự phát triển của tảo ở mức thấp nhất Rêu tảo thường sẽmọc nhanh nếu trong hồ có nhiều chất dinh dưỡng (đặc biệt là Nitơ vàPhotpho) Có thé giảm những chất nay bang cách đơn giản là thay nước Rêu

tảo cũng sẽ giảm nếu ta giảm được lượng bùn vì đây là nguồn gốc sinh ra các

chất dinh dường thừa, đòng thời giảm thức ăn cho động vật thủy sinh nếuthấy thức ăn quá nhiều so với nhu cau

- §0d nước: Một bề thủy sinh trông sẽ không dược sạch nếu xuất hiện quá

nhiều sò nước trong đó SO nước đi vào bề thủy sinh qua trứng có sẵn trong

cây thủy sinh hoặc những con sò trưởng thành vô tình được đưa vào hỗ So làloài lưỡng tính và số lượng của chúng sẽ tăng lên nhanh chóng Nếu không bị

14

loại trừ, chúng sẽ xuât hiện trên kính hô gây mat thâm mỹ Phải cô gang giảm sô lượng sò nước cảng nhiêu càng tôt môi lân thay nước hoặc dùng lưới

cọ chúng ra khỏi bê.

1.2 Dé tài nghiên cứu

1.2.1 Ly do chọn đề tài

Dé giải quyết các van đề về đo đạc nồng độ các chất trong môi trường một cách

tự động, chính xác và có giá thành rẻ, phù hợp với nhiều đối tượng sử dụng,nhóm quyết định phát triển và nâng cấp hệ thống đo lường đã có sẵn các phầncứng và chức năng cơ bản thành một hệ thống hoàn chỉnh, tự động và tiện lợi hơn

VỚI người sử dụng.

1.2.2 Kế thừa đề tài

Đề tài này được kế thừa và phát triển từ khóa luận tốt nghiệp do nhóm sinh viêngồm Nguyễn Việt Dũng và Võ Quốc Bảo thuộc trường Đại học Công NghệThông Tin thực hiện với tên đề tài là “Hệ thống đo lường chất lượng bề cá, cây

xanh trong toà nhà sử dụng Bluetooth Mesh”.

Hệ thống đã có:

- Mang Bluetooth mesh bao gồm 3 node client (đo chỉ số cây) và 1 node

master (đo chỉ số bề cá)

- Cac node client đã có thé thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ 4m và gửi dữ liệu

cho node master.

- Node master đã có hệ thong phan cứng cơ bản, có thé lay mẫu nước từ hồ

thủy sinh, trộn lẫn với dung dịch kiểm tra nồng độ các chất, xả nước saukhi sử dụng xuống hộp nước thải

- Bo điều khiển trung tâm có thể thu thập dữ liệu các chỉ số của cây cảnh

truyền từ node master và gởi lên server nội bộ

- Website nội bộ hién thị các thông tin cơ bản bao gồm nhiệt độ, độ âm

15

Những hạn chế:

Hệ thống chưa ôn định, Orange Pi được dùng làm bộ điều khiến trung tâm,

sử dụng chung nguồn với node bề cá nên còn chập chờn, thỉnh thoảng gây

ra lỗi làm đứng cả hệ thống

Node master chỉ mới lay duoc mau dung dich nước Chua có hệ thốngcamera chụp hình và cơ chế xử lý ảnh để cho ra kết quả các chỉ số môitrường bể thủy sinh

Node master chỉ có thé lay mẫu và giao tiếp với hệ thong bang nút bam

Hệ thong website còn chưa 6n định, chi mới triển khai được trên mạng nội

bộ, chưa có tính năng tự động kiểm tra các chỉ số của môi trường

Thiếu cảnh báo các chỉ số về môi trường thủy sinh, hệ thống chưa tiện lợi

cho người sử dụng.

1.2.3 Mục tiêu phát triển

Hoàn thiện hệ thong da co:

Cải thiện tính ôn định của hệ thong giao tiép gom bộ điều khiển — mạng

Phát triển ứng dụng di động có thể điều khiển hệ thống và theo dõi môi

trường, đưa ra cảnh báo vê môi trường cho người dùng.

1.2.4 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu chính của đề tài gồm 5 nội dung chính:

16

- Nội dung 1: Cải thiện giao tiếp hệ thống của hệ thống bao gồm bộ điều

khiển — mang mesh — website

-_ Nội dung 2: Thiết kế hệ thống đo lường chất lượng nước và cho chạy thử ở

cơ sở lý thuyết về tính chất hóa học, vật lý, các công nghệ và thiết bị được dùng

dé nghiên cứu và phát triển đề tài Chương 3 trình bày về phân tích và thiết kế hệthống từ từng phan riêng biệt cho đến một hệ thống hoàn chỉnh Thực nghiệm và

kết quả của đề tài được trình bày thông qua chương 4, thể hiện thực nghiệm quacác thông số mà nhóm thu thập được cùng với kết quả đạt được trong quá trình

thực hiện đề tài Tổng kết lại phần kết luận về dé tài cùng với hướng phát triển kế

tiếp được thể hiện ở chương 5

17

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYET

2.1 Một số thiết bị dùng để đo nồng độ chất hiện nay

2.1.1 Bút đo pH

Bút đo HI98131 mỏng, nhẹ, không thắm nước và kích thước nhỏ gon dùng dé đo

pH, độ dẫn điện (EC), tổng chat rắn hòa tan (TDS) và nhiệt độ Các hoạt động đođược đơn giản hóa với hai nút Một được sử dụng dé bật / tắt và hiệu chuẩn còn

nút kia được sử dụng dé chuyền đổi giữa các chế độ đo HI98131 được cung cấp

với các tính năng tiên tiến bao gồm chuyền đổi EC thành TDS (0 - 500 ppm và

Checker Hanna do Amoniac HI733 va Nitrit HI764 là sự kết hop các bộ dụng cukiểm tra hóa học đơn giản và dụng cụ chuyên dùng Sử dụng một đèn LED có

bước sóng cô định và têt bào quang điện silicon có thê cung cap độ chính xác cao.

18

Hình 2-2 Checker Hanna do Amoniac và Nitrit

2.2 Hóa Hoc

2.2.1 Cac đối tượng cần được đo nồng độ

2.2.1.1 Chỉ số pH:

pH là chỉ số đo hoạt động của các ion hiđrô (H*) trong dung dịch Nếu lượng

1on H+ trong dung dịch nhiều, hoạt động mạnh thì dung dịch đó mang tínhaxit, ngược lại nếu lượng ion H+ thấp thì dung dịch đó có tính bazơ Trườnghợp lượng hydro (H*) cân bằng với lượng hydroxit (OH) thi dung dich đótrung tính, độ pH khi đó xấp xỉ 7, với độ pH là chỉ số để xác định tính axit

hay bazơ của nước hoặc một dung dịch nào đó.

Chỉ số thang đo pH nằm trong khoảng 0-14, nếu dung dich có tính axit thì độ

pH nằm trong khoảng 0<pH<7, ngược lai dung dịch có tính bazo thì độ pHnăm trong khoảng 14>pH>7

Giá trị pH của nước được xác định bang logarit cơ số 10 nồng độ ion H*

theo công thức: pH = - lg [10] (H")

Log10 là biểu thị légarit cơ số 10, vì thé pH được định nghĩa là thang dologarit của tính axit, cụ thé như pH=8,2 thì sẽ có độ hoạt động [H*] (nồng độ)

là 1082 mol/L hay khoảng 6,31 x 10? mol/L, một dung dịch có hoạt động

của [H*] là 4,5 x 10 mol/L sẽ có giá trị pH là —logl0(4,5 x 10) tức là

khoảng 3,35.

2.2.1.2 Amoniac (NH3)

Amoniac là một hợp chat vô co được cấu tạo từ 1 nguyên tử nito và 3 nguyên

tử hidro tạo thành liên kết kém bền Amoniac thường ton tại ở dạng khí,không màu, có mùi hôi khó chịu Nồng độ Amoniac lớn có thé gây chết

hữu cơ có nguồn gốc từ động, thực vật và ton tại một lượng khá nhỏ trong

khí quyền Hoạt động bài tiết hàng ngày của động vật và con người qua

đường nước tiểu cũng sinh ra Amoniac do cơ quan thận sản sinh ra một

lượng nhỏ khí Amoniac.

20

Tính chất vật lý: Khí Amoniac ở điều kiện chuẩn là chất độc có mùi khai vàtan nhiều trong nước Amoniac có độ phân cực lớn do liên kết hóa trị khôngbền vững Amoniac dạng khí dé bị hóa lỏng Amoniac là một loại dung môi

có thể trung hòa hóa chất có tính kiềm và các kim loại như Ca, Sr, Ba.Amoniac dé phân hủy trong điều kiện môi trường bình thường

bởi sự hoạt động của vi khuẩn

Trong đất Nitrit được sinh ra nhờ vi khuẩn có định dam có trong đất Nitrit chủyếu được dùng trong bảo quản thực phẩm như là thịt ướp muối, nước uống, cácsản phẩm thịt chế biến sẵn

Nitrit còn có tên là muối diém bắt nguồn từ hình dang tinh thé nó có màu

trăng nhìn rât giông với muôi ăn của chúng ta.

` N NG

| O- "O

Hình 2-5 Cấu tạo của Nitrit

Hàm lượng Nitrit có trong nước chứng tỏ nguồn nước đó đã bị ô nhiễm trong

thời gian dải.

21

Nitrit chỉ có thé tồn tại trong nước thời gian rất ngắn vì khi gặp oxi có trongnước Nitrit sẽ chuyển hóa thành Nitrat.

Nitrat là một hợp chất hữu cơ phô biến nhất trong tự nhiên và tồn tại chủ yếu

trong môi trường còn Nitrit được dùng chủ yếu trong bảo quản thực phẩm

thịt chê biên san đê làm tươi, giữ màu, ngăn chặn vi khuân.

Nitrat không độc nhưng Nitrit thì rất độc đối với sức khỏe con người khi

nhiễm phải, gây ra các bệnh về thiếu oxy trong máu.

Trong sản xuất thịt chế biến sẵn người ta thường bổ sung Nitrit dé ức chế sự

sinh sôi phát triển của vi khuẩn trong thịt, giúp thịt lâu hư tránh các trườnghợp ngộ độc thực phẩm do thịt bị ôi thiu

2.2.1.4 Nitrat (NOzs-)

Nitrat hoặc lon Nitrat là ion gồm nhiều nguyên tử với công thức phân tửNO:- và khối lượng phân tử là 62,0049 g/mol Ion Nitrat là bazơ liên hợp củaaxit nitric, gồm một nguyên tử nitơ trung tâm bao quanh bởi ba nguyên tửoxy giống hệt nhau trong xếp trên một mặt phang tam giác

Hau như tat cả các muôi Nitrat vô cơ hòa tan trong nước ở nhiệt độ va áp

suât tiêu chuân.

22

Nitrat (NaNO?) là hợp chất vô cơ, có tinh tro và chat dẫn xuất của nó là Nitrit

(ÑaNO?) hiện diện trong nguồn nước, các loại rau, củ, quả và dưới dạng hóa

chất bảo quản thực phẩm (Kali Nitrat, Natri Nitrat) Do tính chat dé hòa tan

và tích hợp, nên chất nay dễ tồn lưu trong môi trường dat, nước rồi hap thu

vào rau củ từ việc sử dụng phân bón, sự ô nhiễm nguôn phân gia súc.

Trong điều kiện môi trường tự nhiên, Nitrat bị vị khuẩn tác động tạo phảnứng oxy hóa chuyền thành Nitrit Chính chất Nitrit này ngăn trở quá trình kếthợp của oxy với Hemoglobin (hồng cầu) dé tạo thành hợp chất bền vữngMethemoglobin, gây ra hội chứng thiếu oxy mô, trong y văn gọi là "hội

chứng cyanose" với triệu chứng da, niêm xanh tím, khó thở, co giật khi trẻ

em bị phơi nhiễm chất này từ thực phâm Ở người trưởng thành do có menkhử Nitrat nên khó có thể kích hoạt quá trình phân giải Nitrat thành Nitritnên hầu như người lớn không thể bị ngộ độc; ngược lại ở trẻ em do hệ thong

tiêu hóa có độ pH cao nên chưa hình thành men khử này Chính vì vậy trẻ em

dưới 12 tháng tuổi nếu dung nguồn nước hoặc rau, củ nghiền có hàm lượngNitrat cao dé bị ngộ độc.

2.2.2 Nong độ các chất trong quá trình nuôi cá:

2.2.2.1 Amoniac trong quá trình nuôi cá

Thứ nhất, do chủ nhân cho cá ăn quá nhiều, lượng thức ăn dư thừa tích tụ lại

lâu ngày sé tạo ra khí độc Amoniac (NH3).

Thứ 2, do nồng độ pH trong hồ nuôi quá cao, khi độ pH trên 8.5 thì có nghĩa

môi trường nước có tính kiềm mạnh Khi pH tăng thì lượng NH; (kh?) trongnước tăng Nếu tăng 1 đơn vị pH thì lượng NH: (khí) sẽ tăng 10 lần Môi

trường này khiến cá bắt buộc phải trao đôi chất nhiều hơn nên cá chậm pháttriển

Thứ 3, từ Amoniac (NH3) sẽ sinh ra các chất độc khác như Nitrit (NOz—) và

Nitrat (NO3-)

23

Thứ 4, do hệ thống lọc vi sinh kém hiệu quả, không lọc được phân, thức ănthừa, cặn ban trong hồ.

2.2.2.2 Quá trình Nitrat hóa trong nước:

Nguồn gốc nitrit

Nguồn gốc Nitrit (NO›—) trong nước nuôi từ NH+!/ NH3 qua giai đoạn 1 của

quá trình Nitrat hóa chuyển sang NOz- hoặc do nguồn NOz- có san trong

nước giêng, nước câp.

Bài tiết của vật nuôi: khi hàm lượng NH: trong môi trường cao, chỉ có tômtăng bài tiết Nitrit Giả thuyết rằng NH: trong máu sẽ chuyên thành NO¿— bên

trong cơ thé tôm và kết hợp với hemocyanin sau đó loại ra ngoài dưới điều

kiện NH: trong nước cao.

Trong ao dang nuôi, khi nitrit đã xuất hiện sẽ không thé mat đi do thường

không đủ lượng oxy cần thiết để chuyên Nitrit sang Nitrat hoặc NH+/ NH3

liên tục được bổ sung từ thức ăn và chat thải của tôm, tiếp theo là quá trình

Nitrat hóa tạo thành Nitrit.

Lượng Nitrit ban đầu có từ nước cấp có thê mat đi trong ao do các quá trìnhchuyền hóa nhưng chỉ có thé xảy ra vào thời gian đầu của chu kỳ nuôi khilượng thức ăn sử dụng và lượng chất thải của cá/tôm còn ít

Hap thu của tảo:

Trong nguôồn nước thiếu NHz'/NHạ, tảo có thé hap thu một lượng nitrit như

nguồn nito cần cho phát triển tế bào mới Tuy nhiên, sử dụng nguồn nito từnitrit gây hao tốn năng lượng do tảo phải đưa về dang NHa' mới có thé hap

thu.

Tiêu hao Nitrit do hấp thu của tảo không đáng kể

24

Nitrat hóa:

Quá trình Nitrat hóa chia làm 2 bước: bước 1 chuyển NHz/NH: sang Nitrit

(NO>-) và bước 2 chuyền tiếp Nitrit sang Nitrat (NO3-)

NH¿/NH——> NO¿2— ——> NO3-——~» + Năng lượng

Chuyên Nitrit sang Nitrat là quá trình cơ bản làm mất Nitrit trong thủy vực

Tuy nhiên, trong ao nuôi quá trình này bị hạn chế do:

- Oxy là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất Lượng oxy hòa tan yên cầu luôn

hơn Img/L mới có thể xảy ra quá trình.

- Vi khuẩn nitrit can một thời gian dài dé phát triển 6n định (khi quan

thé vi khuân oxy hóa NHz*/NH: phát triển ôn định và làm giảm lượngNH¿/NH: thì quan thé vi khuẩn oxy hóa Nitrit mới bat đầu phát triển)

- Hàm lượng NHz'/NH: và Nitrit trong nước quá cao sẽ ức chế quá trình

Nitrat hóa.

- Trong ao có những vùng yếm khí sinh ra khí H2S cũng ức chế quá

trình Nitrit hóa.

Quá trình Anammox:

Xay ra trong điều kiện thiêu oxy trong đất (dưới 3mg/L ở nước ấm và 5mg/L

ở nước lạnh) Quá trình này chiếm 30 — 70% chuyên NH«* thành khí Nitơ

trong đại dương nhưng chưa được nghiên cứu tại ao nuôi.

Vi khuẩn ki khí + NH+' + NOo-/ NO3- ———>N2

25

2.2.3 Dung dịch nhận biết các đối tượng

For FRESH & SALT WArep 8.0

Hình 2-7 API Amoniac (NH3/NH.’*) Test Kit [11]

Thong tin:

B6 dung dich kiém tra ham lượng Amoniac (NHz/NH¿') có tên là AMMONIA

NHzNH:' Test Kit do API sản xuất Hình 2.7 là hình ảnh thực tế của bộ sản

Bộ dung dịch kiểm tra hàm lượng Nitrit (NO2—) có tên là NITRATE NO2—

Test Kit do API sản xuất Hình 2-8 là hình ảnh thực tế của bộ sản phẩm

26

Công dụng:

Kiểm tra hàm lượng Nitrit (NOo—) trong môi trường nước ngọt hoặc nước

mặn.

FRESH AND SALTWATER

NITRITE (N07) COLOR CARD

or Paty & BARE Waren 5.0

2.2.3.3 Dung dich nhận biết

NOs-SALTWATER NITRATE

(NO;-) COLOR CARD

: want

kì

He for PERM & 1Á WATT

Hinh 2-9 API Nitrat (NO3-) Test Kit [13]

27

Cây trồng phát triển tốt nhất khi đạt độ âm hữu hiệu

Độ ẩm hữu hiệu là lượng nước được đất dự trữ lại: Cây trồng sử dụng dễ dàngnhất Nó được xác định bằng phần trăm trọng lượng đất khô kiệt hay tương đương

với đơn vị cột nước theo chiều sâu lớp đất và được đất giữ ở thể nước từ 0.1 — 1.5

bar Trong hạn mức này cây có thê sử dụng hầu hết lượng nước có trong đất Độ

âm sẵn có trong cây là ty lệ của độ âm hữu hiệu mà cây trồng hap thụ dé dàngnhất, thường chiếm từ 75% - 80% độ âm hữu hiệu

Đề thỏa mãn sự sinh trưởng của cây trồng, trong đất cần có một độ âm san có Cónghĩa là độ âm mà cây trồng có thé hút được một cách dé dàng Ngập tng hoặc

thiếu nước đều không thích hợp cho cây trồng sinh trưởng

2.4 Công nghệ Bluetooth mesh

2.4.1 Giới thiệu

Bluetooth mesh là một giao thức kết nối cho phép nhiêu thiết bị Bluetooth kết nối

ngang hàng với nhau tạo thành một mạng lưới rộng (không chỉ giới hạn giữa 2

thiết bị như trước, mà tín hiệu đi từ máy này tới máy khác cho đến khi chạm được

mục tiêu) Cách kết nối này cực kì hữu ích cho các thiết bị ngôi nhà thông minh

vì một cái cảm biến nhiệt độ ngoài vườn có thể kết nối Bluetooth tới một cái númcửa thông minh trước khi đi tới trạm trung tâm, nếu cảm biến nhiệt độ này muốnkết nối tới thăng trạm trung tâm không được vì khoảng cách xa quá

2.4.2 Tổng quan

Bluetooth mesh là chuẩn bluetooth mới do Bluetooth SIG (Bluetooth Special

Interest Group) quy định và được phát hành vào tháng 7 năm 2017 với mục tiêu

mở rộng kết nối của các thiết bị Bluetooth

Bluetooth mesh xây dựng dựa trên BLE và sử dụng nhiều khái niệm của BLE

Có 2 trạng thái hoạt động chính của các thiết bị BLE là: Advertising (Scanning),

hoặc Connection Con Bluetooth mesh chi sử dung trạng thai

Advertising/Scanning của thiết bi BLE Điều này có nghĩa là các thiết bị namtrong mang Bluetooth mesh sẽ không kết nối lẫn nhau như cách truyền thống màBLE đã làm Thay vào đó, các thiết bị sẽ chuyên tiếp ban tin cho nhau thông qua

các gói tin Advertising và sẽ được nhận bởi các thiết bị khác trong mạng thông

qua Scanning.

Bluetooth mesh hỗ trợ từ version BLE 4.0 trở đi, với BLE 5.0 thì khoảng cáchtruyền xa hơn, có thé lên đến 400m, tốc độ truyền dữ liệu có thê lên đến 2Mbps.

Với Bluetooth mesh, BLE sẽ sử dụng một cấu trúc liên kết mới Các thiết bị hoạt

động như mạng many-to-many, các thiết bị có thể thiết lập kết nối với nhiều thiết

bị khác ở trong mạng.

Số lượng node tối đa trong mạng Bluetooth mesh là 32.767 node

29

2.4.3 Lợiích

Mỡ rộng phạm vi: Các node có thê chuyền tiếp ban tin đến các node ở xa hơn

thông qua node ở giữa chúng Điều này cho phép mở rộng phạm vi hoạt động của

mạng và mở rộng phạm vi hoạt động của các thiết bị

Khả năng tự phục hồi: Nếu có một node ở trong mang bị mat kết nối, thì các

node còn lại vẫn có thé tham gia vào quá trình gởi bản tin, chuyên tiếp bản tin đểnode khác Tuy nhiên, điều này chỉ đúng một phần trong BLE mesh vì có rất

nhiều loại node có chức năng khác nhau và một số loại node lại phụ thuộc lẫn

nhau, mình sẽ đề cập những loại này sau trong bài viết sau

2.4.4 Các khái niệm

Node: Node là một thiết bị đã tham gia mạng Bluetooth mesh Các thiết bị không

phải là một phần của mạng được gọi là thiết bị chưa được cấp phát

(unprovisioned) Khi một thiết bị unprovisioned được cấp phát (provisioned) nó

sẽ tham gia vào mạng Bluetooth mesh và trở thành một node.

Element: Một node có thé chứa nhiều phần có thé được kiểm soát độc lập Ví dụ,

một cum bóng đèn có thé chứa nhiều bóng đèn có thê bật/tắt độc lập Những phan

khác nhau của một node được gọi là các phân tử.

Node

Elements

Hình 2-11 Elements trong Bluetooth mesh network

State: Trong node có nhiều phan tử khác nhau và mỗi phan tử mang một trạng

thái Chăng hạn bật và tắt là trạng thái của bóng đèn trong cụm bóng đèn Một sự

thay đổi từ trạng thái này sang trang thái khác được gọi là sự chuyển đổi trạng

thái Điều này có thể là ngay lập tức hoặc có thể xảy ra theo thời gian Một số

trạng thái có thể bị ràng buộc với nhau, có nghĩa là một thay đôi trong một trạng

thái kích hoạt một thay đổi ở trạng thái khác Có thé có hai hoặc nhiều trạng thái

ràng buộc với nhau Lay vi du nhu mot bong dén dimmer: Điều chỉnh độ sáng củađèn cần những mức độ khác nhau cũng như trạng thái bật/tắt Nếu giá trị trạngthái hiện tại thay đôi thành 0, nó sẽ kích hoạt trạng thái bật/tắt dé chuyên sang tắt

Nếu mức thay đổi từ 0 thành giá trị khác không, thì điều đó sẽ kích hoạt trang thái

bật/tắt dé chuyền sang bật và sáng theo từng mức độ khác nhau

Property: Thuộc tính được thêm vào trong một số tình huống cho giá trị trạng

thái Chăng hạn, định nghĩa giá trị nhiệt độ ở trong nhà hoặc ngoài trời có hai

kiểu thuộc tính:

- Manufacturer property: Chỉ cung cấp quyền truy cập cho đọc

- Admin property: Chỉ cung cấp quyền truy cập cho ghi

Message: Trong Bluetooth mesh, tất cả các giao tiếp trong mạng đều được thựchiện theo bản tin Các node gửi bản tin để điều khiển hoặc chuyên tiếp thông tin

31

cho nhau Có ba loại bản tin trong Bluetooth mesh, mỗi loại được xác định bởi

một mã opcode:

Một bản tin GET: Một thông báo để yêu cầu status từ một hoặc nhiều node

Một bản tin SET: Một thông báo dé thay đôi value của một status nhất định

- Phản hồi bản tin GET: Chứa giá trị trạng thái

- Phản hồi bản tin SET: Xác nhận một bản tin STATUS: Bản tin vềstatus được sử dụng trong các tình huống khác nhau

Một số bản tin yêu cầu thiết bị nhận xác nhận bản tin được gửi Việc thông báo

xác nhận này có hai mục đích như sau:

- Xác nhận đã nhận được ban tin.

- Trả lại dữ liệu liên quan đến khi bản tin nhận được

Trong trường hợp thiết bị gửi không nhận được phản hồi cho bản tin hoặc nhậnđược phản hồi không mong muốn, nó có thé gửi lại bản tin Nhiều ban tin đượcxác nhận nhận được bởi một node không ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của

node đó.

Address: Bản tin trong mạng Bluetooth mesh phải được gởi đến hoặc gởi từ một

địa chỉ Có ba loại địa chỉ:

Unicast Address: Một địa chỉ định danh duy nhất của 1 node được cung cấp

trong quá trình provisioning

Group Address: Một địa chỉ được sử dụng để xác định một nhóm các node Mộtgroup address có thể hiểu như một căn phòng, các bóng đèn ở trong một cácphòng nhất định và mỗi bóng đèn là một node Theo định nghĩa của BLE SIG, có

4 Group address có định bao gồm proxies, friends, relays, and

All-nodes

Virtual Address: Địa chỉ mà có thể gán cho một hoặc nhiều phần tử, trên mộthoặc nhiều nodes Hoạt động này giống như là một nhãn và có định dang 128-bit

32

UUID có thể lấy bởi bất kỳ phần tử nào liên kết Địa chỉ ảo này có khả năng

được câu hình săn tại điêm sản xuât.

960000

Kitchen Dining Room Hallway Bedroom Garden

603600000

Hình 2-12 Mang lưới các node trong một ngôi nhà

Publish/Subscribe: Cách trao đổi ban tin trong mang Bluetooth mesh thông qua

cơ chế Publish/Subscribe Publish là hoạt động gửi ban tin di Subscribe là cauhình đăng ky một dia chi nhất định dé nhận các bản tin Publish sau đó xử lý.Thông thường, tin nhắn được gửi đến Group address hoặc Virtual address

Managed flooding: Bluetooth mesh chuyên tiếp bản thông tin từ node này đến

node kia trong mạng mà không xem xét về đường truyền để đến được địa chỉđích Kỹ thuật này được gọi là Managed flooding, bản tin được phát tới tất cả cácnode trong phạm vi của node gởi với một vài kỹ thuật tối ưu hóa được thêm vào:

- Messages have a TTL assigned: TTL là viết tắt của time-to-live, giới hạn

số bước nhảy ma ban tin có thé truyền qua các nodes trong mang NếuTTL = 0 có nghĩa là một node có thé gửi tin nhắn đến các nodes khác trong

phạm vi phủ sóng của nó và chỉ ra rằng các nodes không có khả năng

chuyển tiếp bản tin khi TTL = 0 Nếu một tin nhắn được gửi với TTL = 2,thì mỗi lần nó được chuyên tiếp, giá trị TTL sẽ bị giảm Giá trị TTL là 1 cónghĩa là tin nhắn có thê đã được chuyền tiếp ít nhất một lần nữa

33

- Messages are cached: Ban tin được yêu cầu lưu trữ bởi tat cả các nodes và

yêu cau tất cả các bản tin tồn tại trong bộ nhớ đệm phải bị xóa ngay lập

tức.

- Friendship: là mối quan hệ của 2 node trong mang, hai loại này là:

= Low-power node (LPN) là node bị giới hạn nguồn và bảo tồn

nguồn năng lượng và hầu hết không thể nhận được bản tincủa mạng mesh trong hầu hết thời gian Node này dành hầuhết thời gian dé tắt bộ phát sóng

= Friend node luôn được cap nang luong dé hoat động, nó có

thé dụng dé cấp phat dir liệu cho LPN, Friend node sẽ lưu trữbản tin cho LPN để tiết kiệm năng lượng, vì vậy LPN códành hầu hết thời gian ở trạng thái ngủ và thỉnh thoảng thứcdậy Khi LPN thức dậy, nó sẽ đọc hết tất cả đữ liệu ở trong

bộ nhớ của Friend node và gởi bat kỳ bản tin nào mà nó can

phải gởi đến mạng lưới.

2.4.5 Ý nghĩa của Bluetooth mesh đối với đề tài

Trong phạm vi một tòa nhà có nhiều cây cảnh và hồ cá thủy sinh, việc sử dụng

Bluetooth mesh có thể dễ dàng tăng thêm số cây cảnh và hồ cá thủy sinh trong

tương lai, các node cây có thể giao tiếp với nhau một cách nhanh chóng Việc xâydựng một mạng lưới đo đạc chất lượng cây cảnh và hồ thủy sinh trong tòa nhà trở

nên dé dàng hơn, chỉ cần bé sung thêm thiết bị và kết nối chúng vào mang mesh

2.5 Raspberry Pi 3B+

2.5.1 Giới thiệu

Raspberry Pi sản xuất bởi 3 OEM: Sony, Qsida, Egoman và được phân phối

chính bởi Element14, RS Components và Egoman.

Nhiệm vụ ban đầu của dự án Raspberry Pi là tạo ra máy tính rẻ tiền có khả nănglập trình cho những sinh viên, nhưng Pi đã được sự quan tâm từ nhiều đối tượng

34

khác nhau Đặc tính của Raspberry Pi xây dựng quanh bộ xử lý SoC Broadcom

BCM2835 bao gồm CPU, GPU, bộ xử lý âm thanh/video, và các tính năngkhác Tất cả được tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này

2.5.2 Tổng quan

Raspberry Pi 3B+ bao gồm phan cứng và các công kết nối như sau:

- Quad Core 1.2GHz Broadcom BCM2837 64bit CPU

- Pau ra âm thanh và công video

- Full size HDMI

- _ Công máy anh CSI dé kết nối máy anh Raspberry Pi

- Céng DSI dé kết nối man hình cảm ứng

- Micro SD dé tải hệ điều hành và lưu trữ đữ liệu

35

Hình 2-14 Sơ đồ Raspberry Pi Model B

2.6 Module BLE nRF52832

2.6.1 Giới thiệu

Module E73 sử dụng chip nordic nRF52832 với bộ vi xử ly ARM Cortex-M4

64MHz hỗ trợ FPU với dung lượng bộ nhớ RAM va Flash tăng gấp đôi, hỗ trợ

Bluetooth Low Energy 5.0, với ưu điểm vượt trội về khoảng cách và thông lượng.Module được thiết kế với các ứng dụng điển hình như: Beacons, định vi trong

nhà, thiết bị đeo tay, các node cảm biến, ngoai vi diéu khién, smart home, thiét bi

y té, thé thao thong minh,

- _ Truyền thông không day 2.4GHz: Hỗ trợ giao tiếp Bluetooth Low Energy

5.0, hiệu quả vượt trội về thông lượng, khoảng cách hoạt động so với BLE

4.x Có hỗ trợ BLE ở tốc độ 2Mbps

- _ Tiêu thụ năng lượng thấp

- GPIO: 30 kênh, trong đó có 8 kênh ADC 12bit; Điện áp: 0 + +3.3V

- Timer: 5 bộ Timer 32bit với chế độ counter hỗ trợ EasyDMA

- UART: 01 bộ hỗ tro EasyDMA Có thé cau hình UART Hardware flow

control (RTS/CTS)

- SPI: 03 bộ (master hoặc slave) hỗ trợ EasyDMA.

- 12C: 02 bộ hỗ tro EasyDMA

- _ Nguồn cung cấp: Từ 1.7V đến 3.6V (thường cấp nguồn 3V hoặc 3.3V)

- Framworks: Arduino IDE, mbed-os, zephyr-os, mynewt-os, Nordic

- —SDK,

2.7 Cảm biến độ 4m đất SHT30

2.7.1 Giới thiệu

Cảm biến SHT30 là bản nâng cấp vượt trội của SHT10 (hiện đã ngưng sản xuất)

từ hãng Sensirion với độ bên chuân công nghiệp, độ chính xác và độ ôn định cao.

37

Cảm biến độ âm, nhiệt độ đất SHT30 có vỏ bảo vệ V4 thường được sử dụng trong

nông nghiệp với các ứng dụng cần độ bèn, độ chính xác và độ ôn định cao, cảmbiến có cấu tạo gồm cảm biến SHT30 phía trong

Bên ngoài là lớp vỏ bảo vệ cảm biến khỏi các tác động vật lý từ môi trường như

bụi, nước tuy nhiên vẫn đo được chính xác độ 4m và nhiệt độ

2.7.2 Tổng quan

Hình 2-16 Module cảm biện độ 4m đất SHT30Thông số kỹ thuật:

- Cam biến độ am, nhiệt độ đất SHT30 có vỏ bảo vệ V4

- Cam biến phía trong: SHT30

- _ Điện áp sử dụng: 2.15~5.5VDC

- _ Khoảng nhiệt độ đo được: -40 ~ 125 độ C, sai số 0.2 độ C

- - Khoảng độ 4m đo được: 0 ~100% RH, sai số 2% RH

- _ Có săn trở treo 10K và tụ lọc nhiễu.

- _ Độ dai cảm biến: 44mm

- _ Độ dai dây dẫn: 50cm

Sơ đồ dây:

- VCC - Mau nâu - cấp nguồn 2.15~5.5VDC

- GND - Màu đen - cấp nguồn 0VDC (Mass)

- DATA - Màu vàng.

38

- CLK - Màu xanh dương [18]

2.8 Cam biến cường độ ánh sáng BH1750

2.8.1 Giới thiệu

Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 được sử dụng dé đo cường độ ánh sáng

theo đơn vị lux, cảm biến có ADC nội và bộ tiền xử ly nên giá tri được trả ra là

giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kỳ xử lý hay tínhtoán nào thông qua giao tiếp I2C

- _ Giao tiếp: I2C

- - Khoảng do: 1 -> 65535 lux

- Kích cỡ: 21*16*3.3mmS Một so ví dụ về độ roi của ánh sáng:

- Vao buổi tối: 0.001 - 0.02 Lux

- Anh trăng: 0.02 - 0.3 lux

- Troi nhiều mây trong nhà: 5 - 50 lux

- Troi nhiều may ngoài trời: 50 - 500 lux

- Troi nang trong nha: 100 - 1000 lux

- Ánh sáng cần thiết dé đọc sách: 50 - 60 lux

39

2.9 Camera cho Raspberry Pi

2.9.1 Giới thiệu

Camera Raspberry Pi V2 8MP có thé sử dụng với Raspberry Pi dé chụp hình,quay phim với chat lượng HD 1080p30, 720p60 hoặc VGA90, cách sử dung cũngnhư lập trình với Camera Module tren Raspberry Pi cũng rat dé dang, chỉ cần cắmvào công Camera trên Raspberry Pi va Config 1 chút là có thé dùng được

Camera Raspberry Pi V2 8MP có thé sử dụng tương thích với tất cả các dòng

Raspberry Pi 1, 2 và 3 từ trước đến nay, có thể điều khiển thông qua MMAL và

V4LAPIs, có rất nhiều bộ thư viện được cộng đồng Raspberry Pi phát triển trênPython giúp cho việc tìm hiểu và sử dụng trở nên dễ dàng hơn rất nhiều

40