Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điện tử, viễn thông: Thết kế hệ thống giám sát chăn nuôi lợn sử dụng công nghệ IOTs

Trên cơ sở giải quyết các vấn đề lưu trữ, xử lý dữ liệu, thu thập, truy vấn thông tin và giám sát tình trạng tăng trưởng của lợn trong quá trình chăn nuôi theo thời gian thực, hệ thống g

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, VIỄN THÔNG

GVHD: PGS TS PHAN VĂN CA SVTH: ĐẶNG HOÀN NHÂN

NGÔ MINH THÁITHẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHĂN NUÔI LỢN

SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ IOTS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGÔ MINH THÁI MSSV: 19161161

Ngành học: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Viễn thông

Hệ đào tạo: Chất lượng cao

Khóa: 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGÔ MINH THÁI MSSV: 19161161

Ngành học: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - Viễn thông

Hệ đào tạo: Chất lượng cao

Khóa: 2019

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên Sinh viên: Ngô Minh Thái MSSV: 19161161

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử - truyền thông Lớp: 19161CLVT2A

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phan Văn Ca ĐT: 0902994358

1 Tên đề tài:

- Thiết kế hệ thống giám sát chăn nuôi lợn sử dụng công nghệ IoTs

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Trang thiết bị và các tài liệu liên quan

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Nghiên cứu, tìm hiểu và thi công lắp đặt các thiết bị cũng như phần mềm cho

hệ thống chăn nuôi bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí metan, điều kiện ánh sáng, chế độ ăn uống, tình trạng thân nhiệt

- Thiết kế và cài đặt, quản lý được hệ thống giám sát thông tin qua ứng dụng

có hỗ trợ Android trên điện thoại

4 Sản phẩm:

- Tài liệu báo cáo thuyết minh đề tài

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐTVT (CLC)

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐTVT (CLC)

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ tên sinh viên 1: Đặng Hoàn Nhân MSSV: 19161144

2 Tên đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống giám sát chăn nuôi lợn sử dụng công nghệ IoTs

3 Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Phan Văn Ca

4 Nội dung nhận xét

4.1 Tổng quan (mục tiêu, nghiên cứu tổng quan)

………

4.2 Cơ sở lý thuyết

4.3 Nội dung thực hiện (tính toán, thiết kế, sơ đồ nguyên lý, giải thuật phần mềm, )

………

………

4.4 Kết quả (phân tích, đánh giá và thảo luận kết quả đạt được) ………

………

4.5 Trích dẫn tài liệu ………

5 Những nội dung của ĐATN cần chỉnh sửa, bổ sung: ………

………

6 Đề nghị (Được bảo vệ, không được bảo vệ ): ………

7 Đánh giá chung (bằng chữ : giỏi, khá, trung bình, yếu) :………

TPHCM, ngày tháng năm 2024

GV nhận xét

(Ký và ghi rõ họ tên)

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGÀNH ĐTVT (CLC)

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU CHẤM PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ tên sinh viên 1: Đặng Hoàn Nhân MSSV: 19161144

2 Tên đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống giám sát chăn nuôi lợn sử dụng công nghệ IoTs

3 Giảng viên phản biện :

4 Nội dung nhận xét 4.1 Tổng quan (mục tiêu, nghiên cứu tổng quan)

4.2 Cơ sở lý thuyết

4.3 Nội dung thực hiện (tính toán, thiết kế, sơ đồ nguyên lý, giải thuật phần mềm, )

4.4 Kết quả (phân tích, đánh giá và thảo luận kết quả đạt được)

4.5 Trích dẫn tài liệu

5 Những nội dung của ĐATN cần chỉnh sửa, bổ sung:

6 Đề nghị (Được bảo vệ, không được bảo vệ ): ………

7 Đánh giá chung (bằng chữ : giỏi, khá, trung bình, yếu) : ………

TPHCM, ngày tháng năm 2024

GV nhận xét

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Phan Văn Ca, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ để nhóm thực hiện và hoàn thành đề tài này Mặc dù kiến thức của nhóm còn nhiều hạn chế nhưng thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, vạch ra hướng

đi phù hợp

Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Giảng viên khoa Điện - Điện Tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM và các bạn cùng ngành đã hợp tác, giúp đỡ nhóm trong quá trình thực hiện đồ án

Ngoài ra, chúng tôi còn được nhận sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, bạn bè

và các anh chị trong trường để thực hiện đồ án này Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những sai sót mong thầy cô và các bạn góp ý để nhóm có thể hoàn thành đồ án tốt hơn

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đề tài

TÓM TẮT

Hiện nay việc phát triển hệ thống chăn nuôi thông minh đã thay đổi hoàn toàn phương thức chăn nuôi truyền thống, sử dụng các thiết bị hiện đại để giám sát môi trường chăn nuôi theo thời gian thực từ xa, giải phóng nhân lực chăn nuôi, từ công việc chăn nuôi nặng nhọc truyền thống cải thiện đáng kể hiệu quả công việc [1] Trên

cơ sở giải quyết các vấn đề lưu trữ, xử lý dữ liệu, thu thập, truy vấn thông tin và giám sát tình trạng tăng trưởng của lợn trong quá trình chăn nuôi theo thời gian thực, hệ thống giám sát chăn nuôi lợn từ xa dựa trên công nghệ IoTs được thiết kế, thuận tiện cho người quản lý chăn nuôi có thể giám sát thông tin môi trường chăn nuôi mọi lúc, mọi nơi mà không bị giới hạn về thời gian và địa điểm Không còn nghi ngờ gì nữa,

sự phát triển của hệ thống có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với việc phát triển chăn nuôi thông minh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ v

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG vii

1.1 Giới thiệu về tình hình nghiên cứu đề tài 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.6 Phương pháp nghiên cứu 3

1.7 Bố cục của đồ án 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Mô hình IoTs trong nông nghiệp 5

2.2 Các giao thức của chuẩn truyền thông 6

2.3 Một số chuẩn truyền thông dữ liệu 11

2.3.1 Chuẩn kết nối giao tiếp của I2C 11

2.3.2 Chuẩn kết nối giao tiếp của SPI 13

2.3.3 Chuẩn giao tiếp của UART 15

2.3.4 Google Firebase 17

2.3.5 Nền tảng của hệ điều hành Android 18

2.4 Nhiệt độ của từng giai đoạn nuôi lợn 20

2.4.1 Lợn cai sữa 20

2.4.2 Lợn thịt 20

2.4.3 Các loại vắc-xin dùng cho lợn 20

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 22

3.1 Yêu cầu người dùng 22

3.2 Yêu cầu về kỹ thuật 22

3.3 Thiết kế kiến trúc 24

3.4 Thiết kế hệ thống 25

3.4.1 Thiết bị giám sát điều khiển tại chuồng trại 25

a Sơ đồ khối 25

b Thiết kế chi tiết 26

c Thuật toán điều khiển 38

3.4.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu 42

a Cơ sở dữ liệu Firebase 42

b Cách giao tiếp giữa Google Sheets với Firebase 42

3.4.3 Phát triển ứng dụng trên điện thoại 43

3.5 Thi công phần cứng 43

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 46

4.1 Kết quả phần so sánh 46

4.2 Nhận xét về đề tài 50

4.3 Đánh giá về tài 51

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52

5.1 Kết luận về đề tài 52

5.2 Hướng phát triển đề tài 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 54

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ

STT Tên thuật ngữ Tên gọi đầy đủ Nghĩa của tên gọi

1 BLE Bluetooth low energy Bluetooth có thể tiết kiệm

năng lượng

2 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm

3 GPIO General purpose input output

4 MISO Master In Slave Out Đầu vào chủ, đầu ra tớ

5 MOSI Master Out Slave In Đầu vào tớ, đầu ra chủ

6 MSB Most Significant Bit Bit có giá trị lớn nhất

7 PWM Pulse width modulation Điều chế độ rộng xung

8 I2C Inter-Integrated Circuit Giao thức truyền thông nối

tiếp

9 IEEE Institute of electrical and

10 IP Internet protocol Giao thức kết nối internet

11 iOS iPhone Operating System Hệ điều hành iphone

12 JSON JavaScript Object Notation Kí hiệu cho đối tượng

JavaScrip

13 LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng

14 LSB Least Significant Bit Bit có giá trị nhỏ nhất

15 RFID Radio frequency

17 SCL Serial Clock Xung clock kiểu nối tiếp

18 SDA Serial Data Dữ liệu kiểu nối tiếp

19 SPI Serial Peripheral Interface Giao diện ngoại vi nối tiếp

20 TFT Thin film transistor Transistor màng mỏng

21 UART Universal asynchronous

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Hình minh họa hệ thống nuôi lợn kết hợp IoTs 5

Hình 2.2 Cấu trúc giao tiếp cho mô hình mạng IoTs 6

Hình 2.3 Sơ đồ mô tả kết nối cho giao thức của I2C 11

Hình 2.4 Đường truyền tín hiệu bus của I2C với các ngoại vi 12

Hình 2.5 Sơ đồ mô tả kết nối cho giao thức SPI 13

Hình 2.6 Sơ đồ giao thức kết nối giữa Master với nhiều Slave khác 15

Hình 2.7 Sơ đồ mô tả giao tiếp cho UART 16

Hình 2.8 Hệ điều hành hỗ trợ Android 19

Hình 2.9 Các loại Vacxin phòng ngừa bệnh cho lợn 21

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan của mô hình hệ thống 24

Hình 3.2 Sơ đồ khối 25

Hình 3.3 Sơ đồ các chân của ESP-32 WROOM 32

Hình 3.4 MIT App Inventor 35

Hình 3.5 Firebase 35

Hình 3.6 Google Sheets 36

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý 37

Hình 3.8 Lưu đồ chương trình phần kết nối với Firebase 38

Hình 3.9 Lưu đồ về phần chương trình xử lý (1) 39

Hình 3.10 Lưu đồ về phần chương trình xử lý (2) 40

Hình 3.11 Hình ảnh mô hình tổng thể của hệ thống 44

Hình 4.1 Hiển thị kết quả độ phân giải từ camera cảm nhiệt 49

Hình 4.2 Các dữ liệu về tiêm phòng cho lợn trên trang tính 50

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của Relay 26

Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật của máy bơm 27

Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật của đèn chiếu sáng 27

Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật của quạt 28

Bảng 3.5 Các thông số kỹ thuật của Servo 28

Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật của màn hình LCD TFT 29

Bảng 3.7 Các thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ 30

Bảng 3.8 Các thông số kỹ thuật của cảm biến không khí 30

Bảng 3.9 Các thông số kỹ thuật của AMG8833 31

Bảng 3.10 Các thông số kỹ thuật của cảm biến khoảng cách 31

Bảng 3.11 Bảng thống kê các giá trị nguồn điện áp và dòng tiêu thụ 33

Bảng 4.1 So sánh các giá trị đo từ cảm biến DHT11 với nhiệt kế 47

Bảng 4.2 So sánh các giá trị đo khoảng cách mực nước trong máng 47

Bảng 4.3 So sánh các giá trị đo từ nồng độ khí Metan 48

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu về tình hình nghiên cứu đề tài

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, trong đó có thể thấy một trong những ngành giữ vai trò quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển là nông nghiệp Từ trước đến nay nông nghiệp vẫn luôn là một ngành phụ thuộc nhiều vào bài học được nông dân rút ra được từ trong quá trình sản xuất, canh tác Nhưng ngành nông nghiệp lại bị ảnh hưởng nhiều bởi các tác động xấu gây ảnh hưởng đến sản lượng, chất lượng sản phẩm như biến đổi khí hậu, dịch bệnh, ô nhiễm nguồn tài nguyên, … Hiện nay tại Việt Nam, phương thức trang trại nuôi đang phát triển mạnh và thu hút nhiều doanh nghiệp đầu tư

để cung cấp thực phẩm cho thị trường Mô hình chăn nuôi gia súc, gia cầm và lợn đang được ưa chuộng để thay thế chăn nuôi truyền thống nhỏ lẻ, tự nhiên Tuy nhiên, việc sử dụng lao động nhân công trong sản xuất vẫn gặp khó khăn về chi phí và đảm bảo chất lượng chăm sóc đàn lợn [2] Để tối ưu hiệu quả đầu tư, quản lý và điều hành trang trại cần được cơ giới hóa và tự động hóa, kết hợp với việc áp dụng công nghệ IoT để giám sát môi trường chăn nuôi và sức khỏe đàn lợn, hứa hẹn mang lại hiệu quả cao cho ngành chăn nuôi [3]

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Cần phải kết hợp thêm nhiều nghiên cứu và ứng dụng khác để phát triển nông nghiệp thông minh Sau khi quan sát và phân tích, nhóm chúng tôi nhận thấy vẫn còn nhiều hạn chế trong việc áp dụng công nghệ IoT vào các mô hình chăn nuôi lợn trong khi nhu cầu, tiêu thụ thực phẩm liên quan đến lợn ngày càng lớn nên nhóm đã quyết định tìm hiểu và tiến hành thực hiện đề tài : “Thiết kế hệ thống giám sát chăn nuôi lợn sử dụng công nghệ IoTs” Mục tiêu là tìm ra hướng phát triển và đề xuất giải pháp tốt nhất nhằm thiết lập hệ thống giám sát cung cấp các điều kiện cần thiết cho nhu cầu của đàn lợn Cụ thể là điều khiển bật tắt các thiết bị ở chuồng trại, giúp người chăn nuôi giảm được thời gian theo dõi, giám sát chuồng trại Thêm vào đó hệ thống còn hỗ trợ người chăn nuôi có thể biết được tình trạng sức khỏe của đàn lợn từ xa thông qua Camera cảm biến nhiệt [4] Chế độ ăn uống của lợn luôn được tự động cho ăn đầy đủ mà người nuôi không cần phải tiếp xúc trực tiếp phần lớn chỉ cần quản lý và kiểm tra Song song với

dó, hệ thống còn cho phép người chăn nuôi heo dùng được ứng dụng điện thoại có hỗ trợ cho việc theo dõi được thông tin về truy xuất nguồn gốc, thông tin tiêm phòng dịch bệnh định kì cũng như thời hạn của dư lượng kháng sinh trong từng con lợn giúp cho người nuôi có thể chọn lựa, quyết định đúng thời điểm xuất chuồng nhằm tăng năng suất, đảm bảo an toàn thực phẩm, tăng giá trị sản phẩm và nâng cao uy tín của ngành chăn nuôi Việt Nam

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Thực hiện, nghiên cứu các mục tiêu của đề tài như:

 Thiết kế chi tiết, thi công mô phỏng được mô hình hệ thống chuồng trại chăn nuôi lợn theo tiêu chuẩn khép kín và áp dụng các công nghệ IoTs Các thiết bị trong trang trại được điều khiển tự động

 Hệ thống hỗ trợ người dùng giám sát nhiệt độ, độ ẩm của chuồng trại, theo dõi tình trạng ăn uống và giám sát thông tin của từng lứa lợn

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Các nhiệm vụ mà nhóm cần phải thực hiện:

 Hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra, thực hiện mô phỏng để kiểm tra mức độ thực tiễn của mô hình hệ thống

 Phần lớn các thiết bị hoạt động dựa theo các yêu cầu điều khiển từ hệ thống do người dùng quản lí

 Để có thể điều khiển tự động cũng việc như giám sát các thông tin trong chuồng trại thì cần phải thiết kế chi tiết và phát triển ứng dụng trên điện thoại

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Thiết kế mô phỏng và tạo dựng được mô hình IoTs giám sát, điều khiển tự động cho hệ thống đèn chiếu sáng, quạt điều hòa, máng uống và ăn, bơm nước để dọn vệ sinh chuồng trại, camera cảm biến nhiệt giúp hiển thị theo dõi tình trạng thân nhiệt của lợn trong chuồng

 Ngoài ra hệ thống còn thu thập các dữ liệu từ môi trường trang trại như nồng độ khí metan, nhiệt độ, độ ẩm, thông tin nguồn gốc và lịch sử tiêm chủng của đàn lợn

1.6 Phương pháp nghiên cứu

Mô hình dự án được tiến hành thực hiện bằng các phương pháp phân tích và kiểm tra thông tin thu được từ các cảm biến sau đó sử dụng các phương pháp để tổng hợp các thông số, kết quả đã đo đạc từ thực tế rồi phân tích, tính toán và điều chỉnh giúp cải thiện được quá trình hoạt động cho hệ thống một cách hợp lý và tối ưu nhất

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Giới thiệu phần cơ sở lý thuyết về IoTs trong nông nghiệp Trình bày chi tiết, rõ ràng về khái niệm của các chuẩn truyền thông trong việc ứng dụng cho các mô hình IoTs

 Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình hệ thống

Cần phải nêu chi tiết các yêu cầu của người dùng và các yêu cầu về kỹ thuật Từ

đó có thể dựa vào các yêu cầu trên, nhóm sẽ đi đến thiết kế chi tiết phần kiến trúc, thiết

kế hệ thống và thiết kế mô hình phần cứng cho hệ thống Thực hiện vẽ sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, thuật toán điều khiển, thiết kế cơ sở dữ liệu, sau đó đi dến tiến hành thi công phần cứng

 Chương 4: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Cần phải nêu ra những kết quả đạt được trong quá trình kiểm tra, so sánh các thông số từ hệ thống.Từ đó, rút ra được phần nhận xét cũng như phần đánh giá chi tiết

về đề tài

 Chương 5: Kết luận và định hướng phát triển

Nêu ra được kết luận cũng như hướng nâng cấp, cải tiến hoặc dựa vào một số công nghệ mới để giúp đề tài đồ án phát triển hơn

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Mô hình IoTs trong nông nghiệp

Mô hình IoT trong chăn nuôi đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa các

quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất Trái tim của mô hình này chính là hệ thống thu

thập dữ liệu thông qua các cảm biến được triển khai trong chuồng trại Các cảm biến

theo dõi thông số như nhiệt độ, độ ẩm, lượng thức ăn tiêu thụ và thân nhiệt của gia súc

Dữ liệu từ các cảm biến này sẽ được lưu trữ, phân tích và xử lý Từ đó, hệ thống có thể

phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, đưa ra các khuyến nghị để điều chỉnh môi trường,

chế độ chăm sóc nhằm tối ưu hóa sức khỏe và năng suất của đàn gia súc [5, 6] Mô hình

IoT còn cho phép điều khiển tự động các thiết bị như hệ thống điều hòa nhiệt độ, cấp

phát thức ăn, nước uống, qua đó giúp nâng cao hiệu quả và tính chính xác trong quá trình

chăn nuôi Nhờ vào các tính năng này, mô hình IoT trong chăn nuôi đang góp phần đáng

kể vào việc tăng năng suất, chất lượng sản phẩm và lợi nhuận cho các trang trại

Hình 2.1 Hình minh họa hệ thống nuôi lợn kết hợp IoTs

2.2 Các giao thức của chuẩn truyền thông

Các giao thức của IoTs có thể cho phép các thiết bị được kết nối qua lại với nhau,

có 2 phương pháp giao tiếp chính là giao tiếp qua lại giữa cổng với các thiết bị và giao tiếp giữa đám mây với các thiết bị hoặc một trung tâm quản lí các dữ liệu Trong đó, chuẩn truyền thông không dây là một trong nhưng phương pháp giao tiếp rất quan trọng

và có nhiều ứng dụng đặc biệt Đây được xem là kiểu gaio tiếp dữ liệu mà không cần sử dụng thiết bị vật lý nào Ta có thể thấy ứng dụng của việc giao tiếp không thông qua dây hay bất cứ phần cứng vật lý trong công nghệ IoT như sơ đồ cấu trúc bên dưới như sau:

Hình 2.2 Cấu trúc giao tiếp cho mô hình mạng IoTs

Trong sự phát triển của công nghệ IoT không thể thiếu vai trò quan trọng của giao thức giao tiếp không dây Nhờ giao thức này nên phần lớn sự can thiệp của con người

đã được giảm tải bớt vì thế phương pháp này có ứng dụng rất lớn đối với các mô hình IoTs Bên cạnh đó, tùy thuộc vào ứng dụng, phạm vi, yêu cầu băng thông, bảo mật, dung lượng, tiêu chuẩn cũng như mức tiêu thụ năng lượng mà ta có thể lựa chọn và đưa ra một trong những phương pháp truyền thông không dây thích hợp với dự án nhất có thể

Bên dưới là một số phương pháp kết nối của giao thức truyền thông không dây

 Bluetooth

Bluetooth là chuẩn công nghệ kết nối không dây tầm ngắn, được tích hợp trong thiết bị điện tử với công dụng là giúp truyền nhận dữ liệu giữa các thiết bị tử nhân cá nhân như laptop, điện thoại, … ở khoảng cách gần mà không cần đến sự hỗ trợ của dây cáp truyền tải

Bluetooth được phân loại thành ba loại khác nhau dựa trên tầm phủ sóng và công suất:

 Bluetooth theo loại 1: có tầm phạm vi phủ sóng gần 100 m và công suất hoạt động khoảng 100 mW

 Bluetooth theo loại 2: có tầm phạm vi phủ sóng khoảng 10 m và công suất hoạt động khoảng 2,5 mW

 Bluetooth theo loại 3: có tầm phạm vi phủ sóng khoảng 5 m và công suất hoạt động khoảng 1 mW

Các phiên bản của Bluetooth bao gồm:

 Bluetooth 1.0: là phiên bản ban đầu với tốc độ kết nối khoảng 1 Mbps

 Bluetooth 1.1: là phiên bản nâng cấp với tốc độ kết nối tương tự như Bluetooth 1.0

 Bluetooth 1.2: hoạt động trên băng tần 2,4 GHz, cải thiện tốc độ kết nối, khả năng phát hiện và truyền dữ liệu

 Bluetooth 1.2 + EDR: cải tiến bằng công nghệ Enhanced Data Rate (EDR), tăng tốc độ kết nối lên 2,1 Mbps

 Bluetooth 2.0 + EDR: cải thiện tính ổn định và tốc độ truyền dữ liệu

 Bluetooth 2.1 + EDR: nâng cấp từ Bluetooth 2.0, cải thiện hiệu năng và tiết kiệm năng lượng

 Bluetooth 3.0 + HS: sử dụng công nghệ High Speed, đạt tốc độ truyền dữ liệu lên đến 24 Mbps với tầm phủ sóng khoảng 10 m

 Bluetooth 4.0: kết hợp các tính năng của Bluetooth 2.1 và Bluetooth 3.0, tăng tốc

độ truyền dữ liệu và tiết kiệm năng lượng

 Bluetooth 4.1: nâng cấp từ Bluetooth 4.0, cải thiện khả năng kết nối và giảm nhiễu sóng từ mạng 4G

 Bluetooth 4.2: tăng tốc độ gấp 2,5 lần, tiết kiệm năng lượng, cải thiện bảo mật và

hỗ trợ IPv6

 Bluetooth 5.0: có tầm phủ sóng rộng hơn, tốc độ kết nối nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng so với Bluetooth 4.0

 ZigBee

ZigBee là một chuẩn mở toàn cầu cho công nghệ truyền tải không dây, được thiết

kế để sử dụng tín hiệu vô tuyến với năng lượng thấp giúp tiết kiệm cho các mạng khu vực cá nhân Tiêu chuẩn này được ZigBee phát triển vào năm 1998 ZigBee thường được

sử dụng trong các hệ thống như hệ thống sưởi, làm mát, nhà thông minh và các thiết bị

sử dụng trong y tế,…

Có thể thấy được rằng: ZigBee = ZigZag + Bee, mô hình truyền thông ZigZag giống như dạng tổ ong Phần lớn tiêu chuẩn này được tạo ra để có thể nhận biết và tự kết nối với nhau dễ dàng hơn, vì thế cần phải thiết lập và dựa một số lớp khác nhau cũng như các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau

Công nghệ này có thể truyền tín hiệu đạt tối đa 75 mét từ trạm phát và có khả năng phát xa hơn nhờ các nút phát khác trong cùng hệ thống Nhờ vào khả năng truyền tải tín hiệu xa và ổn định, ZigBee được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống nhà thông minh Dưới đây là các ưu điểm khi sử dụng ZigBee:

 Dễ dàng lắp đặt: Việc cài đặt các thiết bị sử dụng ZigBee rất đơn giản

 Kết nối internet: Bạn có thể dễ dàng điều khiển các thiết bị thông qua kết nối Internet từ bất kỳ đâu trên thế giới, giúp điều khiển nhà thông minh dễ dàng hơn

 Tiết kiệm năng lượng: ZigBee tiêu tốn rất ít năng lượng, giúp tiết kiệm điện tối

đa

 Khả năng mở rộng lớn: Các thiết bị trong cùng hệ thống có thể kết nối với nhau tạo nên một vùng phủ sóng rộng lớn, giúp các thiết bị nhà thông minh kết nối dễ dàng

 Dễ dàng mở rộng: ZigBee có thể mở rộng tới 65,000 thiết bị trong cùng một hệ thống

 Hoạt động ổn định: ZigBee có thể hoạt động ổn định trong khu vực có mật độ tín hiệu cao và nhiều tín hiệu gây nhiễu nhờ khả năng đánh giá chất lượng, phát hiện năng lượng tiếp nhận và đánh giá kênh rõ ràng

Tuy nhiên, ZigBee cũng có một số nhược điểm:

 Không thể phủ rộng toàn bộ nhà có diện tích lớn: Cần một thiết bị ZigBee Repeater để tăng độ phủ sóng

 Khả năng xuyên tường kém: Nếu nhà có nhiều phòng, tín hiệu sẽ bị giảm

 Độ ổn định không bằng thiết bị có dây: Đây cũng là nhược điểm chung của tất cả các loại sóng khác

 Wi-Fi

Wi-Fi là một tập hợp các giao thức mạng không dây, dựa trên các tiêu chuẩn của IEEE 802.11, được sử dụng rộng rãi để kết nối các thiết bị trong mạng cục bộ và truy cập Internet, cho phép các thiết bị điện tử chia sẻ dữ liệu trong phạm vi ngắn mà không cần dùng đến cáp mạng, đồng thời cung cấp kết nối Internet cho các thiết bị này Các địa điểm công cộng như sân bay, quán cà phê, thư viện và khách sạn cũng trang bị Wi-Fi để đáp ứng nhu cầu truy cập Internet cho các thiết bị di động khi chúng nằm trong phạm vi sóng của hệ thống Wi-Fi Các chuẩn wifi gồm:

 Chuẩn 802.11 đây là chuẩn mạng không dây đầu tiên được IEEE ra mắt có tốc độ tối đa là 2Mbps trên băng tầng 2.4GHz

 Chuẩn 802.11b được nâng cấp và có tốc độ tối đa lên đến 11 Megabit/s ở tần số 2,4 GHz

 Chuẩn 802.11a được ra mắt cùng năm với chuẩn mạng không dây 802.11b, chuẩn 802.11a lại có phần vượt trội hơn khi hoạt động ở tần số 5 GHz giúp tránh được tình trạng bị nhiễu từ các thiết bị khác, tốc độ truyền cũng nhanh chóng hơn, lên đến 54 megabit/s

 Chuẩn 802.11g cùng đặc điểm với chuẩn 802.11b khi tần số phát ở 2,4 GHz, nhưng Chuẩn 802.11g vượt trội hơn nhờ sử dụng mã OFDM nên tốc độ truyền nhận dữ liệu tăng lên đáng kể đạt 54 megabit/s

dây được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Chuẩn 802.11n có tốc độ truyền tăng lên đến 300 megabit/s và thường sử dụng ổn định với băng tần 2,4 GHz và 5 GHz

 Chuẩn 802.11ac ra mắt từ năm 2013, dựa trên hoạt động trên băng tần 5 GHz, chuẩn 802.11ac có tốc độ cao tới 173 megabit/s

 Chuẩn 802.11ad xuất hiện trên thị trường vào năm 2014, Chuẩn 802.11ad có khả năng hoạt động ở dải băng tần 60GHz và hỗ trợ tốc độ truyền 70 megabit/s

 Chuẩn 802.11ax còn được biết đến với cái tên Wifi 6, Chuẩn 802.11ax là bản cập nhật mới nhất của chuẩn mạng không dây Từ khi ra mắt vào năm 2019, chuẩn ax mang đến cho người dùng những trải nghiệm vô cùng thú vị với tốc độ nhanh hơn, hiệu suất năng lượng được cải thiện cùng dung lượng lớn hơn so với các chuẩn kết nối trước đây

Nhắc đến ưu điểm của mạng wifi thì sẽ không thể kể đến những điểm nổi bật sau:

 Tiện lợi và đơn giản, nhẹ nhàng hơn so với kết nối trực tiếp qua dây cáp truyền thống qua cổng RJ45

 Người sử dụng có thể truy cập ở bất kỳ vị trí nào trong vùng phủ sóng mà

Router Wifi đóng vai trò trung tâm

 Dễ dàng điều chỉnh và nâng cấp: Người dùng có thể tăng băng thông truy cập,

mở rộng số lượng người dùng mà không cần nâng cấp thêm Router hoặc dây kết nối như các kết nối dây vật lý

 Linh hoạt: Người truy cập có thể duy trì kết nối ngay cả khi di chuyển, ví dụ như các Router Wifi được lắp đặt trên xe buýt dài hạn

Bên cạnh những ưu điểm này, mạng Wifi cũng có những nhược điểm:

 Phạm vi kết nối của mạng Wifi đến thiết bị có giới hạn, với khoảng cách xa hơn, tín hiệu kết nối sẽ dần yếu đi Giải pháp cho vấn đề này có thể là sử dụng thêm các Repeater hoặc Access point, mặc dù việc này gặp khó khăn do chi phí cao

 Vấn đề về băng thông: Khi nhiều người cùng kết nối vào mạng, tốc độ truy cập

sẽ giảm đáng kể

2.3 Một số chuẩn truyền thông dữ liệu

2.3.1 Chuẩn kết nối giao tiếp của I2C

Chuẩn kết nối giao tiếp của I2C được kết hợp hầu hết các công năng của UART cũng như SPI Chuẩn giao tiếp này có khả năng kết nối một master chính duy nhất (như SPI) với nhiều slaves khác nhau hoặc cũng có thể liên kết các master lại với nhau để có thể thực hiện việc điều khiển

Giống với phương thức giao tiếp của UART, chuẩn kết nối giao tiếp cho I2C sử dụng có hai dây riêng biệt để truyền nhận dữ liệu giữa các thiết bị với nhau:

Hình 2.3 Sơ đồ mô tả kết nối cho giao thức của I2C

 SDA: đường truyền để thực hiện quá trình về sự truyền nhận dữ liệu cho nhau giữa master và slave

 SCL: đường mang tín hiệu xung clock để giúp cho việc truyền nhận các bit dữ liệu phần lớn dựa theo các khỏang thời gian đều đặn đã được thiết lập trước đó

Hình 2.4 Đường truyền tín hiệu bus của I2C với các ngoại vi

Chuẩn giao tiếp của I2C sẽ gồm Master – thiết bị chủ và các Slave – thiết bị tớ Master và các Slave truyền nhận dữ liệu bằng cách sử dụng chung 2 dây SDA và SCL được nối lên nguồn dương thông qua điện trở kéo lên Các bus I2C hoạt động đồng thời

ở ba chế độ hoặc có thể nói rằng, người dùng sẽ được phép truyền cho phần lớn các dữ liệu trên bus I2C ở ba chế độ truyền khác nhau: chế độ truyền tiêu chuẩn (standard mode), chế độ truyền nhanh (Fast mode), chế độ truyền siêu tốc (High-Speed mode) Quá trình của việc truyền nhận tín hiệu giữa một Master và một Slave được thực hiện như sau:

 Master gửi một xung START đến tất cả các Slave báo hiệu bắt đầu quá trình truyền nhận

 Sau đó Master gửi 8 bit dữ liệu bao gồm 7 bit của Slave về dữ liệu địa chỉ mà mình muốn đồng thời giao thức sẽ kèm với 1 bit yêu cầu truyền hoặc nhận dữ liệu

 Tất cả các Slave đều sẽ nhận được chuỗi 8 bit này, sau đó Slave sẽ so sánh bit địa chỉ mà Master gửi đến với bit địa chỉ của mình Nếu như 2 địa chỉ trùng khớp, Slave trả lời Master bằng cách gửi xung ACK

 Quá trình truyền nhận giữa 2 thiết bị được thực hiện Các dữ liệu của Master gửi đến Slave nếu thành công sẽ được trả lời bằng cách gửi xung ACK

 Kết thúc quá trình truyền nhận bằng cách Master gửi xung STOP

2.3.2 Chuẩn kết nối giao tiếp của SPI

SPI là một trong những giao thức phổ biến được rất nhiều người sử dụng Phần lớn chuẩn giao tiếp này có lợi ích rất quan trọng trong việc truyền nhận dữ liệu mà không

bị sự cố hay gián đoạn Để có thể được gửi hoặc nhận trong một luồng liên tục phần lớn giao thức này sẽ đáp ứng hầu hết với bất kỳ số lượng bit nào

Đối với việc giao tiếp qua SPI thì các thiết bị sẽ có sự tương quan (master – slave):

 Master (thường là vi điều khiển): phần lớn là các thiết bị điều khiển

 Slave (thường là cảm biến, màn hình hoặc chip nhớ): có chức năng nhận các gói lệnh đến từ master và thực thi

Bên dưới là sơ đồ kết nối giao thức SPI đối với một hệ thống có chứa một slave

và một master duy nhất

Hình 2.5 Sơ đồ mô tả kết nối cho giao thức SPI

Trong đó:

 SCLK (Clock): Tín hiệu xung nhịp đồng bộ trong giao tiếp SPI được master

phát ra để đồng bộ việc truyền và nhận dữ liệu từ slave Giao tiếp SPI được khởi tạo bởi master khi nó cấu hình và tạo ra tín hiệu xung nhịp Tín hiệu này có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng các thuộc tính của phân cực xung nhịp và pha xung nhịp Phân cực xung nhịp cho phép lựa chọn cạnh xuống hoặc cạnh lên của chu kỳ xung nhịp để xuất và lấy mẫu dữ liệu Pha xung nhịp có thể được cấu hình để đầu ra và lấy mẫu xảy ra vào cạnh đầu tiên hoặc cạnh thứ hai của chu kỳ xung nhịp, bất kể xung nhịp đang tăng hay giảm

 Slave Select (CS/SS): Master sử dụng đường CS/SS để chọn slave mà nó muốn

giao tiếp Thiết bị master có thể có nhiều chân CS/SS cho phép giao tiếp song song với nhiều slave Nếu chỉ có một chân CS/SS, nhiều slave có thể được kết nối với master theo cách nối chuỗi

 MOSI và MISO: Master gửi dữ liệu tới slave bit by bit thông qua đường MOSI

(Master Out Slave In) Slave nhận dữ liệu từ master tại chân MOSI của nó Dữ liệu được gửi từ master tới slave thường được sắp xếp với bit quan trọng nhất trước Ngược lại, slave có thể gửi dữ liệu trở lại master qua đường MISO

(Master In Slave Out), thường sắp xếp dữ liệu với bit ít quan trọng nhất trước Các bước truyền dữ liệu trong giao tiếp SPI bao gồm:

1 Master phát tín hiệu xung nhịp

2 Master đưa chân SS/CS xuống mức điện áp thấp để kích hoạt slave

3 Master sẽ gửi dữ liệu từng bit tới slave qua đường MOSI

4 Slave nhận và xử lý từng bit nhận được

Hình 2.6 Sơ đồ giao thức kết nối giữa Master với nhiều Slave khác

2.3.3 Chuẩn giao tiếp của UART

Chuẩn giao thức của UART phần lớn là một bộ nhận và truyền dữ liệu theo dạng nối tiếp bất đồng bộ, giao thức này được phần lớn người sử dụng do nó là một trong các phương pháp truyền thông kết nối giữa thiết bị với thiết bị với nhau Đối với tính ứng dụng thì đây là chuẩn giao tiếp được áp dụng phần lớn trong các hệ thống ứng dụng với các module bao gồm như: Arduino, RFID, Wifi, Bluetooth, Xbee, Raspberry Pi hoặc các

vi điều khiển khác

Đối với chuẩn giao tiếp UART thì việc hai UART có thể kết nối chéo giữa các đường truyền nhận tín hiệu và tương tác trực tiếp với nhau Giao thức sẽ có hai dây chính

trên từng thiết bị UART để có thể truyền nhận dữ liệu gồm: Receiver (RX: nhận dữ liệu)

và Transmitter (TX: truyền dữ liệu)

Hình 2.7 Sơ đồ mô tả giao tiếp cho UART

Để có thể đồng bộ hóa về phần ngõ ra cho các bit từ UART truyền cũng như việc

tự lấy các mẫu cho các bit từ UART nhận sẽ được sử dụng bởi giao thức UART truyền

dữ liệu không đồng bộ Khi sử dụng giao thức này việc không có tín hiệu đồng hồ sẽ gặp khó khăn nên UART sẽ truyền thêm một số bit start (bit bắt đầu) và bit stop (bit kết thúc) vào gói dữ liệu được chuyển nhằm tăng tính bảo mật và tính liên kết của các dữ liệu khi truyền ở tốc độ cao Để giao thức này biết khi nào bắt đầu và kết thúc đọc các bit, nó sử dụng các bit start và stop chủ yếu để xác định điểm bắt đầu và kết thúc của một gói dữ liệu Khi giao thức nhận được một bit start, nó sẽ bắt đầu đọc các bit với một tốc độ cụ thể được gọi là baud rate Tốc độ này là đơn vị đo tốc độ truyền dữ liệu, được biểu thị bằng số bit trên giây, có nhiều tốc độ khác nhau từ 9,600 đến 115,200 bit trên giây Cả hai UART truyền và nhận dữ liệu đa số phải hoạt động ở cùng một tốc độ và chỉ có thể chênh lệch sai số khoảng 10% để tránh các vấn đề như lệch bit quá nhiều và đảm bảo quá trình truyền nhận dữ liệu không bị gián đoạn hay chậm trễ.Ngoài ra, để truyền và nhận cùng một cấu trúc gói dữ liệu thì quá trình giao tiếp giữa 2 UART cũng phải được

nhận dữ liệu nối tiếp là: chế độ giao tiếp đồng thời đến và đi từ mỗi master và slave (Full Duplex); chế độ giao tiếp dữ liệu đi theo một hướng tại một thời điểm (Half Duplex) và chế độ chỉ giao tiếp một chiều (Simplexv)

- Lợi ích khi sử dụng Google Firebase:

+ Firebase quản lý dữ liệu thời gian thực trong cơ sở dữ liệu Vì vậy, nó dễ dàng

và nhanh chóng trao đổi dữ liệu đến và đi từ cơ sở dữ liệu Do đó, để phát triển các ứng dụng dành cho thiết bị di động như phát trực tiếp, nhắn tin trò chuyện, có thể sử dụng Firebase

+ Firebase cho phép đồng bộ hóa dữ liệu thời gian thực trên tất cả các thiết bị iOS, Android và Web mà không cần làm mới màn hình

+ Mọi thứ từ cơ sở dữ liệu, phân tích đến báo cáo sự cố đều được đưa vào Firebase

Vì vậy, nhóm phát triển ứng dụng có thể tập trung vào việc cải thiện trải nghiệm người dùng

+ Các ứng dụng Firebase có thể được triển khai qua kết nối bảo mật tới máy chủ Firebase

+ Firebase cung cấp một bảng điều khiển đơn giản

- Ưu điểm và nhược điểm của Google Firebase:

* Ưu điểm:

+ Google Firebase là cơ sở dữ liệu ứng với thời gian thực (Realtime Database) + Đây là một trong các nền tảng có thể lưu trữ phần lớn các kích thước dữ liệu + Có tính bảo mật rất cao

+ Cho phép cung cấp và liên kết các dữ liệu theo ba chiều

+ Cung cấp tuần tự hóa trạng thái ứng dụng đơn giản

+ Cho phép khả năng truy cập các dữ liệu, tệp dính kèm và hơn thế nữa

+ Hệ thống chưa có máy chủ chính

+ Có bộ nhớ JSON, tức là không có sự ngăn cách giữa các đối tượng và dữ liệu

+ Là một trong những nền tảng được sử dụng miễn phí, có tốc độ phát triển dựa trên một số công cụ tích hợp, có khả năng tạo lưu lượng truy cập và bản sao lưu,… Ngoài ra còn được cung cấp, hỗ trợ liên kết với một số nền tảng được cung cấp bởi Google để phát triển phần lớn cho giao diện người dùng

2.3.5 Nền tảng của hệ điều hành Android

Android là một trong những hệ điều hành có mã nguồn mở dựa trên nền tảng Linux Bao gồm có 6 tầng chính là Linux Kernel, Hardware Abstraction Layer – HAL,

Android Runtime, Native C/C++ Libraries, Java API Framework, System Apps

Phần lớn hệ điều hành sẽ dựa trên mã nguồn mở, vì vậy Google đã phát hành mã nguồn theo Giấy phép Apache Chính mã nguồn mở này kèm theo một giấy phép linh

huyết có thể điều chỉnh và phân phối Android một cách tự do Ngoài ra, Android cũng

có một cộng đồng lập trình viên đông đảo chuyên viết các ứng dụng để mở rộng tính năng của thiết bị bằng một loại ngôn ngữ lập trình Java đã điều chỉnh Mặc dù ban đầu được thiết kế để chạy trên điện thoại và máy tính bảng, Android hiện nay đã mở rộng sang TV, máy chơi game và một số thiết bị điện tử khác

Hình 2.8 Hệ điều hành hỗ trợ Android

Nền tảng của Android có phần lớn cái ứng dụng hỗ trợ từ bên thứ ba thì ngày càng nhiều qua đó ta có thể chọn lọc và đặt từ một cửa hàng đã có sẵn các ứng dụng như Google Play để người dùng tải xuống thiết bị, hoặc tự cài đặt tập tin có chứa file ''APK''

từ trang web khác Để có thể tải các ứng dụng thì bắt buộc phải được quyền yêu cầu cấp phép Để có thể thỏa mãn các điều kiện tương thích của Google sau đó Google Play mới cho phép cài đặt các ứng dụng đó trên thiết bị của người dùng Ngoài ra, ứng dụng sẽ tự động cho phép lọc ra phần lớn các ứng dụng trong danh sách để so sánh sự tương đồng giữa nhà phát triển và các thiết bị của người dùng

Android là một hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tuỳ biến cao và dễ tuỳ chỉnh Với khả năng đa nhiệm này, người sử dụng có thể chạy cùng lúc với nhiều ứng dụng cao và đặc biệt có kho ứng dụng Google Play Store rất đa dạng, phong phú với hầu hết các ứng dụng có tính năng áp dụng thực tế cao Mặc dù có một số nhược điểm, song đây vẫn là sự lựa chọn thích hợp cho một hệ điều hành thân thiện, dễ sử dụng và có sự gần gũi, gắn kết với đa số người dùng trên thế giới

2.4 Nhiệt độ của từng giai đoạn nuôi lợn

2.4.1 Lợn cai sữa

Nhiệt độ thích hợp cho heo cai sữa là 27 – 30 °C [7] Sau đó mỗi tuần sẽ giảm dần khoảng 20 °C Đến khi heo được 50 ngày tuổi Bà con cần lưu ý là nếu heo được chia theo chuồng nếu nhiệt độ 30 °C thì cần giảm nhiệt độ xuống Để tránh cho heo bị nóng dẫn đến heo giảm ăn Vì vậy mà người chăn nuôi cần kiểm tra nhiệt độ thường xuyên để nhiệt độ trong trại không quá 30 °C trong ngày

2.4.3 Các loại vắc-xin dùng cho lợn

Trong chăn nuôi, bên cạnh việc chăm sóc heo tốt đúng kỹ thuật thì cần quan tâm quy trình tiêm vacxin cho heo Vấn đề này quyết định lớn đến năng suất sinh trưởng của đàn heo trong tương lai Cũng giống như các loài động vật khác, heo cũng cần tiêm vacxin đề phòng ngừa các bệnh nguy hiểm Vacxin là các chế phẩm có tính kháng nguyên Các loại vacxin có tác dụng tạo nên hệ thống miễn dịch đặc thù chủ động Từ

đó gia tăng sức đề kháng giúp đàn heo có khả năng kháng bệnh hiệu quả [8]

Hình 2.9 Các loại Vacxin phòng ngừa bệnh cho lợn

Các loại vắc-xin cần tiêm [9]:

 Ecoli: Phòng ngừa sưng phù đầu ở heo con 21 ngày tuổi

 App: Tiêm để phòng ngừa viêm phổi dính sườn dành cho heo con 28 ngày tuổi

 Vacxin Tả Ngoại: Tiêm để phòng dịch tả dành cho heo con từ 30 - 35 ngày tuổi

 Vacxin PRRS: Phòng ngừa bệnh tai xanh dành cho heo con từ 40 - 45 ngày tuổi

 Tiêm vacxin phòng lở mồm long móng dành cho heo con từ 50 - 55 ngày tuổi

2.5 Điều kiện ánh sáng trong chuồng trại

Thời gian chiếu sáng trong trang trại nuôi lợn có thể được điều chỉnh để đảm bảo điều kiện sống tốt nhất cho lợn Thường thì lợn cần phải có đủ lượng ánh sáng để giúp

hỗ trợ cho sự phát triển và sinh trưởng, nhưng cũng cần được bảo vệ khỏi lượng ánh sáng mạnh quá mức

Trong hầu hết các trường hợp, thời gian chiếu sáng trong trang trại nuôi lợn được kiểm soát bằng cách sử dụng hệ thống đèn chiếu sáng Điều này cho phép người chăn nuôi có thể thay đổi thời lượng và cường độ ánh sáng để điều chỉnh sinh hoạt hàng ngày của lợn Phương pháp phổ biến là sử dụng chu kỳ chiếu sáng 16 giờ Trong khoảng thời gian chiếu sáng, ánh sáng sẽ được bật, giúp kích thích lợn ăn uống và hoạt động Trong

8 giờ còn lại, ánh sáng sẽ được tắt hoặc giảm độ sáng, giúp lợn nghỉ ngơi và ngủ đủ giấc

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

3.1 Yêu cầu người dùng

 Hệ thống cho phép thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí có mùi hôi có trong chuồng trại

 Giám sát được mực nước uống trong chuồng

 Hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng tự động theo giờ

 Hệ thống có thể dọn vệ sinh tự động xả nước chuồng trại giúp trại nuôi thông thoáng

 Hệ thống phải trang bị quạt thông gió giúp người chăn nuôi điều chỉnh nhiệt độ trong chuồng trại một cách phù hợp với điều kiện phát triển của lợn

 Hệ thống cho phép người dùng theo dõi được biểu hiện, tình trạng thân nhiệt của đàn lợn trong chuồng trại

 Người dùng có thể điều khiển các thiết bị ở chuồng nuôi và theo dõi thông tin của lợn thông qua ứng dụng trên điện thoại

3.2 Yêu cầu về kỹ thuật

Chức năng:

 Thu thập được dữ liệu độ ẩm không khí, nhiệt độ, biết được thông tin tình trạng mực nước, theo dõi được biểu hiện, tình trạng thân nhiệt, sức khỏe của đàn lợn và phát hiện được nồng độ khí CH4 trong khu vực chuồng trại

 Hiển thị được độ phân giải nhiệt độ nhằm theo dõi và giúp người nuôi có thể chuẩn đoán sớm hơn để đưa ra biện pháp cách ly khi có các dấu hiệu bệnh trên từng cá thể lợn

 Xử lý, tính toán dữ liệu thu được từ các cảm biến từ đó đưa ra các yêu cầu điều khiển các thiết bị

 Lưu trữ được dữ liệu, thông tin của từng con lợn trong đàn

 Cập nhật và lưu trữ thông tin các chỉ số trong trang trại, thông tin được cập nhật lên ứng dụng sử dụng Internet thao tác trên điện thoại giúp người chăn nuôi theo dõi được tình trạng chuồng trại Ngoài ra, ứng dụng còn cho phép nhận diện mã

QR để truy xuất được thông tin của từng con lợn trong đàn

Thông số kỹ thuật:

Đây là phần quan trọng tạo nên sự chuẩn xác cho hệ thống giúp đưa ra các thông

số cụ thể về tính năng và hiệu suất của mô hình Mô hình trang trại chăn nuôi lợn sẽ có các thông số kĩ thuật như sau:

 Ở nhóm lợn đang phát triển thì mức nhiệt độ phù hợp nhất sẽ vào khoảng 24,8 – 28,7 °C, ngưỡng độ ẩm phù hợp nhất cho lợn cũng trong khoảng giá trị từ 70 – 80

%, để có thể kiểm soát tốt độ thích nghi và phát triển một cách thuận lợi người nuôi

sẽ chọn ngưỡng nhiệt độ cố định là 27 °C và độ ẩm thích hợp nhất là 75 % Dựa trên những điều kiện trên hệ thống sẽ cho phép sai số đối với cảm biến nhiệt độ là

 Phát hiện nồng độ khí CH4 trong chuồng trại trong khoảng từ 300 ~ 10,000 ppm

 Các thiết bị được điều khiển thông qua ứng dụng trên điện thoại và dữ liệu được truyền nhận qua mạng WiFi nên sẽ có một khoảng thời gian để cho dữ liệu được truyền nhận, xử lý Khoảng thời gian để các thiết bị trong mô hình chăn nuôi lợn phản hồi với yêu cầu điều khiển từ hệ thống hoặc từ người dùng sẽ được cho phép trong khoảng dưới 5 giây.Do mô hình trang trại nuôi lợn phải hoạt động liên tục

cả ngày nên để để tối ưu lợi nhuận thu được thì công suất tiêu thụ phải hợp lý Do vậy công suất tiêu thụ tối đa của hệ thống là ≤ 200 W

3.3 Thiết kế kiến trúc

Dự án được thiết kế gồm 3 khu vực nuôi chính riêng biệt với nhau bao gồm: khu vực nuôi lợn con tập trung, khu vực nuôi lợn hướng thịt và khu vực nuôi cách ly Để đảm bảo nhiệt độ phù hợp nhất cho từng nhóm lợn thì sẽ có hệ thống quạt thông gió riêng cho từng khu vực nuôi Bên cạnh đó hệ thống còn kết nối với ứng dụng trên điện thoại nên người dùng có thể giám sát thông tin của đàn lợn cũng như điều khiển các thiết

bị có trong chuồng nuôi thông qua mạng Internet

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan của mô hình hệ thống

3.4 Thiết kế hệ thống

3.4.1 Thiết bị giám sát điều khiển tại chuồng trại

a Sơ đồ khối

Hình 3.2 Sơ đồ khối

 Khối nguồn: đây là khối cung cấp nguồn điện áp cho cho hệ thống

 Khối xử lý, giao tiếp: xử lý thông tin và đưa ra các tín hiệu điều khiển thiết bị ở khối điều khiển sau khi nhận được thông tin từ khối cảm biến tiếp đó tiến hành việc gửi và nhận dữ với khối lưu trữ dữ liệu

 Khối cảm biến: thu thập, đo đạc các thông như nhiệt độ, nồng độ khí metan, tình trạng lượng nước,… sau đó truyền đến khối xử lý

 Khối điều khiển: điều khiển thiết bị gồm đèn, quạt, máy bơm, hoạt động theo đúng với các tín hiệu điều khiển nhận được từ khối xử lý

 Khối hiển thị: hiển thị độ phân giải nhiệt độ thân nhiệt của từng con lợn

 Khối lưu trữ dữ liệu: lưu trữ các dữ liệu nhận được từ khối xử lý hoặc từ người dùng qua việc thực thi khối điều khiển

 Khối ứng dụng: gửi tín hiệu điều khiển đến khối lưu trữ và nhận lại dữ liệu từ khối lưu trữ để đưa ra thông tin giúp cho người chăn nuôi và ứng dụng được thiết kế có thêm chức năng quét mã QR cho phép truy xuất từng đối tượng

b Thiết kế chi tiết

Việc thiết kế cụ thể, chi tiết sẽ dựa trên thiết kế kiến trúc và phân tích rõ ràng các chức năng, nhiệm vụ của từng khối để chọn ra được linh kiện phù hợp nhất với dự án

Hiện nay số linh kiện điện tử là vô cùng đa dạng dù vậy, tùy vào dự án thực hiện

mà mỗi nhóm sinh viên sẽ chọn loại linh kiện có các đặc tính phù hợp nhất

 Khối điều khiển

Khối điều khiển bao gồm các thiết bị có chức năng như: bơm nước, đóng mở máng ăn, đèn chiếu sáng, quạt thông gió chuồng nuôi khi nhận được tín hiệu điều khiển

từ khối xử lý Khối điều khiển bao gồm một số thiết bị: relay, đèn chiếu sáng, động cơ bơm nước, quạt và servo

 Relay

Module relay dùng để điều khiển đóng mở, dùng điện áp nhỏ để kích mở điện áp lớn Module relay 5V Có kích thước nhỏ gọn, tiện lợi và dễ sử dụng nên được sử dụng rất rộng rãi Thường được dùng như một công tắc điện , dùng để điều khiển các thiết bị công suất lớn ( đèn, động cơ, .) Một số thông tin cơ bản về Relay 5V:

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của Relay

 Động cơ bơm nước

Xét về lưu lượng bơm cũng như mức điện áp hoạt động nhóm đã chọn motor bơm nước RS385 để bơm nước cho máng uống và phun nước dọn vệ sinh chuồng trại Các thông số của một số loại máy bơm:

 Đèn chiếu sáng

Nhóm sẽ chọn đèn chiếu sáng cho mô hình dựa trên các yêu cầu:

Nhóm quyết định chọn đèn LED 5 V để làm đèn chiếu sáng cho mô hình

Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật của máy bơm

Motor bơm nước RS385

Máy bơm nước

Bảng 3.3 Các thông số kỹ thuật của đèn chiếu sáng

Bảng 1 Các thông số kỹ thuật của đèn chiếu sáng