Iot công nghiệp Đề tài hệ thống iot vườn thông minh

Các hệ thông IoT trong nông nghiệp thông minh tích hợp các thiết bị đo đạc và cảm biến để thu thập thông tin về các yếu to quan trọng như nhiệt độ, độ am, anh sang, d6 man va dinh dưỡng

BO CONG THUONG TRUONG DAI HOC CONG NGHIEP TP.HCM

A

INDUSTRIAL

HOCHIMINH CITY

IOT CONG NGHIEP

DE TAI: HE THONG IOT VUON THONG MINH

Giang vién: Nguyén Thé Ki Suong

Nhóm thực hiện: Nhóm 18 Nguyễn Hữu Quang - 21107931 Bùi Hoàng Văn - 21100891 Phạm Đỗ Đức Tài - 21102961

LOI MO DAU

Trong ky nguyén s6 ngay nay, céng nghé Internet van vat (IoT) dang ngay cang tré nén phố biến và được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là trong ngành nông nghiệp hiện đại Cac giải pháp IoT trong nông nghiệp mang lại nhiều lợi ích thiết thực, từ việc tăng cường hiệu quả sản xuất, cải thiện năng suất, giảm bớt chỉ phí đến việc cung cấp một môi trường sống lành mạnh hơn cho cộng đồng nông thôn

Các hệ thông IoT trong nông nghiệp thông minh tích hợp các thiết bị đo đạc và cảm biến

để thu thập thông tin về các yếu to quan trọng như nhiệt độ, độ am, anh sang, d6 man va

dinh dưỡng trong đất Thông tin này sau đó được gửi về máy chủ trung tâm thông qua mạng internet đê được xử lý và phân tích

Dựa vào dữ liệu đã thu thập, hệ thống cung cấp các chỉ số về điều kiện thời tiết, chất lượng đất và nước, cũng như sự phát triển của cây trồng và vật nuôi Những thông tin này giúp nông dân đưa ra quyết định chính xác hơn trong việc chăm sóc và quản lý nông trại, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa sản xuất

Ngoài ra, hệ thông IoT còn giúp nông dân kiểm soát và điều hành các hoạt động sản xuất

từ xa, như việc điều chỉnh hệ thống tưới tiêu, phun thuốc, kiểm tra độ âm không khí và

theo dõi sức khỏe của động vật Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực đáng kể Với những ưu điểm vượt trội, IoT đã trở thành một phần không thể thiếu trong nông nghiệp thông minh Trong tương lai, sự tiến bộ không ngừng của công nghệ sẽ tiếp tục đây mạnh

sự phát triển của các hệ thống IoT, góp phần vào sự thịnh vượng và bền vững của ngành nông nghiệp

Chính vì vậy, nhóm chúng tôi đã lựa chọn đề tài “nông nghiệp thông minh” để nghiên cứu

Muc Luc

I Giới thiệu tổng quan về ý tưởng, so sánh với các hệ thống tương tự - 4 1.1 Giới thiệu tổng quan về ý tưởng -¿-:-c St St St SE SE xe re 4 1.2 So sánh với các hệ thống tương tựr ScS 2v tt v2 2x He ngư 4

II Thiết kế hệ thống, phân tích sơ đồ khối . :- ¿222523 St St SE St xexsertsrrrxerrrei 4 2.1 Thiét ké Wé thongs oo .Ả 4

2.3 Lý do chọn cách thiết kế .- St S121 v21 1912151111 1518151 1E 1111 8E Hệ 5 III Phần cứng hệ thống và lưu đồ giải thuật - c2 St SStsxsserrxesrrrrea 5

3.1 Lựa chọn phần cứng -¿-¿- +22 tt S1 S321 1181538151 181 11111 E1 E111 H11 HH tre 5

3.2 Thiết kế sơ đồ kết nối phần cứng và lưu đồ giải thuật -.- 5-55 9

c1 nh +ẦA& 10

4.2 Lợi ích và thách thức ch nh ghi 10

I Giới thiệu tổng quan về ý tưởng, so sánh với các hệ thống tương tự

1.1 Giới thiệu tổng quan về ý tưởng:

Hệ thống IoT trang trại thông minh tận dụng sức mạnh của mạng lưới cảm biến và thiết bị

kết nối internet đề thu thập dữ liệu thời gian thực về các yếu tố quan trọng trong trang trại,

bao gồm nhiệt độ, độ 4m, anh sáng, độ pH và độ am dat, lượng nước tưới tiêu, Nhờ vay,

chủ trang trại có thể theo dõi sát sao, quản lý hiệu quả và điều khiển chính xác mọi hoạt động, góp phần nâng cao năng suất và tối ưu hóa lợi nhuận

1.2 So sánh với các hệ thống tương tự

Hệ thống IoT trang trại thông minh có những ưu điểm cụ thể như sau:

-Hỗ trợ người quản lý trang trại trong việc cắt giảm chỉ phí và nâng cao hiệu suất làm việc -Nâng cấp đăng cấp và khối lượng sản phẩm, hạn chẻ tối đa số lượng động vật tử vong -Tăng cường khả năng tự hoạt động và giảm bớt sự lệ thuộc vào nhân công

-Thuận tiện trong việc giám sát và điều hành mọi chỉ số của trang trại bat cur thoi diém nao

IL Thiết kế hệ thống, phân tích sơ đồ khối

2.1 Thiết kế hệ thống:

Chọn lọc và triển khai các loại cảm biến và thiết bị đo đạc để thu thập dữ liệu về môi

trường Tiếp theo, thông qua các thiết bị có kết nối mạng, dữ liệu được gửi về trung tâm dữ liệu đê được lưu trữ và phân tích Cuối cùng, thông qua ứng dụng trên thiết bị di động hoặc máy tính, người dùng có thê xem thông tin đã được xử lý và điều khiến từ xa các hoạt động nông nghiệp

2.2 Sơ đồ khối chỉ tiết:

2.3 Ly do chon cach thiét ké

Việc áp dụng các cảm biến và thiết bị thông minh có sẵn giúp tiết kiệm đáng kế chỉ phí

và thời gian, loại bỏ nhu cầu phát triển và sản xuất mới từ đầu Đồng thời, việc lựa chọn

sử dụng máy chủ mạnh mẽ để lưu trữ và xử lý dữ liệu mang lại khả năng quản lý và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả, với khả năng xử lý số lượng lớn và phức tạp hơn so với thiết bị loT thông thường, cũng như khả năng truy cập từ xa qua internet, giúp chủ trang trại dùng dễ dàng sử dụng thông tin cho việc ra quyết định trong quản lý sản xuất

III Phần cứng hệ thống và lưu đồ giải thuật

3.1 Lựa chọn phần cứng

1 Cảm biến đo độ âm, nhiệt độ đất RK510-01

Thông số kỹ thuật:

-Phạm vi: 0-100%, 0-50%, 0-30%

-Điện ap hoạt động: 5V

-Độ chính xác: +2% (0-50%)

-Vùng hoạt động hiệu quả: tâm đường kính đầu dò 70mm và dài 70mm

-Khoảng nhiệt độ: -30-70 độ C

-Kháng nước: IP67

- Vật liệu: Thép không gỉ 316L

2 Cảm biến đo nhiệt độ, độ âm không khí DHT22

-Cảm biến DHT22 là một loại cảm biến thế hệ mới hơn DHTII dùng để đo nhiệt độ và độ

am theo thoi gian thực, nó hoạt động với độ chính xác cao, giá thành rẻ nên là sự lựa chọn

phố biến hiện nay, cảm biến DHT22 có kiểu chân TO-92 với 3 chân giao tiếp

Thông số kỹ thuật:

-Dién áp hoạt động: 3.5-5.5V

-Dòng điện hoạt động: 0.3mA (chế độ đo), 0.6uA (chế độ chờ)

-Phạm vi đo nhiệt độ: -40 — 80 độ C sai số: 0.5 độ C

-Đọc độ ẩm: 0-100% với sai số 1%

-Độ phân giải: 16bit cho cả nhiệt độ và độ ẩm

3 Cảm biến ánh sáng BH1750

Thông số kỹ thuật :

-Sử dụng cảm biến photoresistor loại nhạy

-Nguôn điện: 2.4V — 3.6V

-Chuan giao tiếp: [2C

-Dai do anh sáng: l — 65535lx

-Kích thước board: 0.85*0.63*0.13"(21* 16*3.3mm)

4 Cảm biến đo độ pH DERobot

Thông số kỹ thuật:

-Điện áp hoạt động: 5V

-Dai do chỉ số pH: 0-14pH

-Dữ liệu đầu ra: analog

-Nhiệt độ hoạt động: 0 — 60 độ C

-Độ chính xac: 0.1pH

-Thời gian đáp ứng: <= | phut

5 LED LCD 16x2

Thông số kỹ thuật:

-Điện áp max: 7V

-Điện áp mm: -0,3V

-Hoạt động ôn định: 2,7-5,5V

-Điện áp ra mức cao: >2,4V

-Điện áp ra mức thấp: <0,4V

-Dòng điện cấp nguồn: 350uA => 600uA

-Nhiệt độ hoạt động: -30 => 750C

6 Vi điều khiển ESP32

Thông số kỹ thuật:

-B6 vi xtr ly LX6 32-bit 16i đơn hoặc lõi kép với xung nhịp lên đến 240 MHz -520 KB SRAM, 448 KB ROM và 16 KB SRAM RTC

-Hỗ trợ kết nối Wi-Fi 802.11 b/ g/n với tốc độ lên đến 150 Mbps

-Hỗ trợ cho cả thông số kỹ thuật Bluetooth v4.2 và BLE cô điền

-34 GPIO có thê lập trình.

-18 kênh SAR ADC 12bit và 2 kênh DAC 8 bit

-Kết nỗi nói tiép bao gém 4 x SPL, 2 x I2C, 2 x I2S, 3x UART

-Ethernet MAC cho giao tiếp mạng LAN vật lý (yêu cầu PHY bên ngoài)

-Một bộ điều khién host cho SD / SDIO / MMC va | bé diéu khién slave cho SDIO / SPI -Déng co PWM va 16 kénh LED PWM

-Khởi động an toàn và mã hóa Flash

-Tang téc phan cimg mat m4 cho AES, Hash (SHA-2), RSA, ECC va RNG

3.2 Thiết kế sơ đồ kết nối phần cứng

-Trong bối cảnh IoT ngày càng phát triển, ESP32 nổi lên như một lựa chọn hàng đầu cho

các dự án kết nỗi không dây, nhờ vào sự linh hoạt và khả năng mạnh mẽ của nó Để tận

dụng tối đa sức mạnh của ESP32, việc thiết kế sơ đồ kết nối phần cứng là bước đầu tiên

quan trong

-Sử dụng Wokwi, một công cụ mô phỏng trực tuyến, ta có thê dễ dàng thiết kế, kiểm tra va tối ưu hóa sơ đồ kết nổi cho các dự án ESP32 mà không gặp các hư hỏng hay mất mát nào xảy ra trong quá trình mô phỏng

$ Sơ đồ kết nối phần cứng

IV Đánh giá hệ thống

4.1 Kết quả

Dựa trên những phân tích và đánh giá, có thê thấy rằng công nghệ IoT trong nông nghiệp thông minh mang lại tiềm năng to lớn và hiệu quả cao Hệ thống này cung cấp nhiều lợi ích cho người nông dân, bao gồm khả năng quản lý và theo dõi chặt chẽ các hoạt động nông trại, từ việc chăm sóc cây trồng và vật nuôi đến việc dự đoán thời tiết và cung cấp thông tin thị trường quan trọng

Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, hệ thống IoT trong nông nghiệp thông minh ngày càng trở nên linh hoạt và thích ứng với nhiều loại hình nông sản khác nhau Hơn nữa, khả năng kết nối và chia sẻ thông tin qua mạng internet mở ra cơ hội mới cho nông dân và các doanh nghiệp nông nghiệp để mở rộng thị trường, cải thiện quản lý sản xuất

và giải quyết các thách thức trong sản xuất nông nghiệp

Như vậy, có thê khăng định rằng hệ thông loT trong nông nghiệp thông minh là giải pháp lý tưởng đề tăng cường năng suất, tôi ưu hóa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tối ưu, cần phải đảm bảo chất lượng sản phẩm, an toàn thực phẩm và quản lý sản xuất một cách chặt chẽ Đồng thời, cần tập trung đầu tư thời gian, nguôn lực và nỗ lực vào việc phát triển và nâng cấp hệ thống, đề đáp ứng nhu cầu của nông nghiệp hiện đại và tương lại

4.2 Lợi ích và thách thức

+) Lợi ích

Cải thiện hiệu suất: Các giải pháp loT trong nông nghiệp thông minh tối ưu hóa quy

trình canh tác, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất

Tiết kiệm thời gian: Dữ liệu từ cảm biến IoT giúp quản lý trang trại một cách chính xác,

giảm thời gian cần thiết cho việc giám sát, cho phép nông dân tập trung vào các công việc khác

Bao đảm chất lượng: Hệ thống giám sát thông minh giúp phòng tránh nguy cơ từ sâu

bệnh, đám bảo chất lượng nông sản

Giảm chỉ phí: IoT giúp giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật cần thiết, từ đó giảm chỉ phí sản xuất

Quản lý dữ liệu: IoT cung cấp cái nhìn tổng quan về trạng thái trang trại, giúp quản lý nông nghiệp hiệu quả hơn

+) Thách thức

Chi phí thiết bị cao: Việc nhập khâu và lắp đặt hệ thống IoT đầy đủ có thể tốn kém,

không phải nông dân nào cũng có khả năng chi trả

IoT về trung tâm quản lý

Yêu cầu kỹ thuật: Việc vận hành hệ thong loT đòi hỏi kiến thức công nghệ, có thể là rào

cản đối với một số nông dân

Tư liệu tham khảo:

https://nomeos.com.vn/cam-bien-do-am-dat-rk510-01

https://mlab vn/2433600-cam-bien-do-ph.html

https://mecsu vn/ho-tro-ky-thuat/dht22-cam-bien-nhiet-do-va-do-

am vad#:~:text=Th%C3%B4ng%20s%E1%BB%9 1%20k%E1%BB%B9I%20thu%E 1% BA%AD1t%20DHT22%20%C4%901%E 1% BB%87n%20%C3%A 1p%20ho%E1%BA

%AItx%€3%ALc%3A%20%C2%BL%200%2C5%20%C2%B0%20C%20v%C3%A0

%20%C2%B1%201%25

https://mecsu vn/ho-tro-ky-thuat/bh1750-cam-bien-anh-sang.y8B

https://dientutuonglai.com/esp32-la-g1.htm]l

https://suachualaptop2 4h.com/linh-kien-laptop/tim-hieu-thong-so-ki-thuat-cua-Icd- 1602-n5212.amp