Điều khiển hệ thống tưới tiêu từ xa bằng Internet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HOA SEN KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tên đề tài: Điều khiển hệ thống tưới tiêu từ xa Internet Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Tú : Phan Đình Thế Huân Nhóm sinh viên thực : Nguyễn Phạm Tuấn Khanh : Trần Công Thiện Lớp : QL111 & QL131 Tháng 06 /năm 2015 MSSV:2002127 MSSV:2131491 TRÍCH YẾU ArduinoController ứng dụng web để điều khiển thiết bị phần cứng có sử dụng Arduino Uno server để điều khiển thiết bị phần cứng sensor, relay máy bơm Bên cạnh đó, ứng dụng web nhận liệu từ sensor hệ thống, từ điều khiển tự Với mục tiêu trên, nhóm tạo phần mềm chạy Web để điều khiển giam sát hệ thống Hệ thống tưới sử dụng linh hoạt, dễ dàng điều khiển thiết lập chế độ mong muốn     Trang  I       MỤC LỤC TRÍCH YẾU I   MỤC LỤC II   DANH MỤC HÌNH ẢNH III   LỜI CẢM ƠN IV   NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN V   NHẬP ĐỀ     TỔNG QUAN   1.1   Mục tiêu đề tài     CƠ SỞ LÝ THUYẾT   2.1   Phần cứng   2.2   Giao thức   3.1     Kết thực   KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN   4.1   Kết đạt   4.2   Đánh giá   4.3   Hướng phát triển 10         TÀI LIỆU THAM KHẢO 11   Trang  II       DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Arduino Uno   Hình Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22   Hình Module cảm biến mưa   Hình Module Relay với Opto cách ly   Hình Module máy bơm mini   Hình Mô tả hoạt động   Hình Mô tả URL       Trang  III       LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu nghiên cứu khoa học đến nay, nhóm nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Tú tận tâm hướng dẫn nhóm đóng góp ý kiến cho nhóm suốt trình Nhóm xin chân thành cám ơn.!     Trang  IV       NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Ngày Tháng Ký tên     Trang  V         Năm NHẬP ĐỀ Lĩnh vực công nghệ thông tin ngày không bó gọn khuôn khổ phát triển ứng dụng, phần mềm doanh nghiệp chuyên biệt bao gồm việc phát triển công cụ thiết bị phần cứng để nhầm đáp ứng yêu cầu doanh nghiệp đời sống đưa Việc ứng dụng hệ thống thông minh vào đời sống không xa lạ Các hệ thống giúp công việc nhanh chóng, thuận tiện, xác Thông qua đề án này, nhóm muốn giới thiệu lĩnh vực với sinh viên Công Nghệ Thông Tin Hi vọng đề án động lực để phát triển lĩnh vực không giới nay, ngành Công Nghệ Thông Tin trường     Trang  1       TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu đề tài Với đề tài chọn điều khiển hệ thống tưới tiêu thông qua Internet nhóm cần làm công việc xây dụng hệ thống tưới nước phát triển ứng dụng dùng để kích hoạt hệ thống tưới tiêu Về phần cứng, hệ thống tưới, bơm xả nước Thông báo nhiệt độ, độ ẩm mô trường trồng, cân lượng nước nhiệt độ qua Về phần mềm, ứng dụng lưu trữ liệu trồng lên thẻ SD, tưới nước thông qua web server, tự động tưới nước theo mục cài đặt sẵn, cho khách hàng lời khuyên thông tin xác độ ẩm, nhiệt độ, chăm sóc làm sao, tưới tiêu CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phần cứng Arduino Uno Là tảng mã nguồn mở sử dụng để xây dựng ứng dụng điện tử Arduino gồm có board mạch lập trình ( thường gọi vi điều khiển ) phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE (Integrated Development Environment) dùng để soạn thảo, biên dịch code nạp chương cho board [1] Hình Arduino Uno     Trang  2       Module cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 Module có chức cảm biến nhiệt độ độ ẩm theo giá trị khác nhau, từ chuyền sang chân Analog để mạch tổng hợp xuất thông số theo chuẩn hình Hình Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 Module cảm biến mưa Hình Module cảm biến mưa Module có chức nhận biết mực nước để định lượng lượng nước môi trường trồng, từ bơm xả nước cách hợp lí Nguồn cần 5V tín hiệu Analog     Trang  3       Module Relay với Opto cách ly Hình Module Relay với Opto cách ly Module relay thích hợp cho ứng dụng đóng ngắt điện cao AC DC, thiết bị tiêu thụ dòng lớn, module thiết kế nhỏ gọn, có opto transistor cách ly, kích đóng mức thấp (0V) phù hợp với loại MCU thiết kế sử dụng nguồn giúp cho việc sử dụng trở nên thật linh động dễ dàng [4] Module máy bơm mini 12V-10A Hình Module máy bơm mini     Trang  4       Đây module quan trọng đề án nhóm Với module vấn đề thiếu áp lực đầu phun giải triệt để Tuy máy nhỏ gọn công suất mạnh đáp ứng tiêu chí đề vườn Về nguồn điện sử dụng cho máy bom hay sử dụng dòng 12V thay cho dòng lớn giảm việc gây giật điện cho rò rỉ nước Điểm khuyết dùng dòng cao nên việc đáp ứng đủ công suất cách tăng cường độ dòng điện nên việc kiếm Adapter để đáp ứng cho module khó Ở đơn cử phải sử dụng nguồn máy tính 12V-9A đồ án nhóm 2.2 Giao thức Giao thức HTTP HTTP chuẩn phổ biến xuất thường xuyên sống HTTP (Hypertext Transfer Protocol) chuẩn việc truyền liệu nằm lớp Application OSI HTTP giúp việc truyền tải liệu server client cách dễ dàng [8] HTTP cho phép việc giao tiếp nhiều server client, hỗ trợ nhiều dạng cấu hình mạng Thường giao tiếp HTTP thông qua giao thức TCP/IP lớp Cổng mặc định HTTP cổng 80 hoàn toàn thay đổi cách cho phù hợp với ứng dụng mà xây dựng Hình Mô tả hoạt động Như thấy việc giao tiếp server client giao thức HTTP thông qua request response Và sau cách thức để request từ client lên server thông qua URL (Uniform Resource Locators)     Trang  5       Hình Mô tả URL Chúng ta dễ dàng nhận thấy domain địa đường dẫn tới server Sau port server sau đường dẫn đến ứng dụng truyền tham số để truy vấn tác vụ HTTP có hành động để giúp máy chủ hiểu tác vụ loại Sau hành động dễ dàng nhận thấy HTTP: GET: giao thức cần trả lại giá trị có request mà không thay đổi thứ Server PUT: giao thức cập nhật liệu server DELETE: giao thức xóa tài nguyên liệu server POST: dùng để tạo (Create) dòng liệu server Ngoài HTTP hỗ trợ bảng mã lỗi (Error Code) để thuận tiện việc xử lí lỗi Có thể kể đến số thường thấy sau: Mã bắt đầu 2xx: mã request thành công Mã 404: mã không tồn liệu máy chủ đường địa không hợp lệ [7]Mã 403: Server từ chối request Mã bắt đầu 5xx: lỗi từ Server Giao thức TCP/IP Là thứ yếu giao thức TCP/IP Là phương thức truyền server hay client với TCP tạo kết nối máy gửi tín hiệu cắt kết nối request server client So với UDP TCP có đặc điểm sau: • Truyền liệu đảm bảo không bị • Truyền liệu lại có bên nhận chưa nhận hết • Loại bỏ liệu trùng lắp truyền bị nhận đến lần     Trang  6       3.1 Kết thực Sau 15 tuần thực hiện, đạt kết khả quan rút kinh nghiệm giúp cho công việc sau như: Về phần cứng, xây dựng hệ thống tưới tích hợp máy bơm mạch Arduino Uno dùng để điều khiển kiểm soát thiết bị như: • Cảm biến mưa • Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm • Thẻ lưu trữ liệu • Máy bơm Bên cạnh hệ thống trang bị Internet Card dùng router để kết nối với Web với Arduino Uno để điều khiển hệ thống tưới theo ý muốn Băng thông đủ đề truyền tính hiệu qua lại gồm có liệu gói tin Về phần mềm, phát triển ứng dụng dùng để điều khiển máy bơm nhận liệu từ phần cứng Web Server     Trang  7       KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết đạt Nhóm có hội ôn lại tìm hiểu nhiều kiến thức kĩ khác: Nhóm hoàn tất chức theo yêu cầu đề Kĩ làm việc nhóm nâng cao, qua phân chia công việc tốt Tìm hiểu phần cứng động máy bơm, hệ thống tưới, module khác Cách hoạt động phần cứng nêu Biết cách lập trình phần cứng     Trang  8       4.2 Đánh giá Đây lần đầu nhóm tiếp cận đề tài vừa liên quan tới phần cứng phần mềm nên trình làm có gặp phải nhiều trở ngại hoàn thành mục tiêu ban đầu đưa Phần cứng: Máy bơm hệ thống hoạt động tốt, liệu trả có phông chữ rõ ràng, tốc độ xử lí tương đối ổn định Vòi phun hệ thống hoạt động tốt, tốc độ nhanh, lực mạnh ổn định Các cảm biến hoạt động bình thường, nhiên xử lí không xác Phần mềm: Giao diện đơn giản, dễ sử dụng nút bấm phân bố hợp lí Nhập xuất liệu rõ ràng, khoa học     Trang  9       4.3 Hướng phát triển Nếu có thêm thời gian, nhóm sẽ: Về phần cứng: • Thiết kế lại hộp hệ thống cho gọn hơn, đẹp • Sử dụng động bơm để điều khiển cho hộp tự động xả bơm nước • Băng thông để truyền tải gói tin, liệu từ hộp hệ thống đến Web lớn Về phần mềm: • Có nhiều lựa chọn cách điều khiển hệ thống • Giao diện cần làm đẹp • Sẽ phát triển lên hệ điều hành dành cho điện thoại: Android, IOS, WindowsPhone     Trang   10       TÀI LIỆU THAM KHẢO   [1] Wikipedia, “Arduino”, June 10th 2015 [Trực tuyến] https://vi.wikipedia.org/wiki/Arduino [Đã truy cập 23 June 2015] [4] Hshop, “2 Relay với Opto cách ly,” September 2014 [Trực tuyến] Available: http://hshop.vn/mach-dien/module/module-dong-ngat/2-relay-with-opto-cach-ly [Đã truy cập 23 June 2015] [8] Wikipedia, “Hypertext Transfer Protocol,” June 2015 [Trực tuyến] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol [Đã truy cập 15 June 2015] [9] Apple, “Model-View-Controller,” 17 September 2013 [Trực tuyến] Available: https://developer.apple.com/library/mac/documentation/General/Conceptual/Dev Pedia-CocoaCore/MVC.html [Đã truy cập 17 June 2015] Available: [10] Apple, “About the iOS Technologies,” 17 September 2014 [Trực tuyến] Available: https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Miscellaneous/Conceptua l/iPhoneOSTechOverview/Introduction/Introduction.html#//apple_ref/doc/uid/T P40007898-CH1-SW1 [Đã truy cập 15 June 2015] [11] Wikipedia, “Objective-C,” 31 May 2015 [Trực tuyến] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Objective-C [Đã truy cập 15 June 2015]     Trang   11       [...]... này như: Về phần cứng, chúng tôi đã xây dựng một hệ thống tưới tích hợp máy bơm và mạch là Arduino Uno dùng để điều khiển và kiểm soát thiết bị như: • Cảm biến mưa • Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm • Thẻ lưu trữ dữ liệu • Máy bơm Bên cạnh đó hệ thống còn được trang bị Internet Card dùng nó như một router để kết nối với Web với Arduino Uno để điều khiển hệ thống tưới theo ý muốn Băng thông đủ đề truyền tính hiệu... cứng: • Thiết kế lại hộp của hệ thống cho gọn hơn, đẹp hơn • Sử dụng động cơ bơm để điều khiển cho hộp tự động xả hoặc bơm nước • Băng thông để truyền tải gói tin, dữ liệu từ hộp hệ thống đến Web lớn hơn Về phần mềm: • Có nhiều lựa chọn trong cách điều khiển hệ thống • Giao diện cần được làm đẹp hơn • Sẽ phát triển lên hệ điều hành dành cho điện thoại: Android, IOS, WindowsPhone     Trang   10      ... cứng như động cơ máy bơm, hệ thống tưới, module khác nhau Cách hoạt động của các phần cứng nêu trên Biết cách lập trình về phần cứng     Trang  8       4.2 Đánh giá Đây là lần đầu nhóm tiếp cận một đề tài vừa liên quan tới phần cứng và phần mềm nên trong quá trình làm có gặp phải nhiều trở ngại nhưng vẫn hoàn thành được mục tiêu ban đầu đưa ra Phần cứng: Máy bơm của hệ thống hoạt động tốt, dữ liệu... định Vòi phun của hệ thống hoạt động tốt, tốc độ khá nhanh, lực mạnh và ổn định Các cảm biến hoạt động bình thường, tuy nhiên đôi khi xử lí không được chính xác Phần mềm: Giao diện đơn giản, dễ sử dụng các nút bấm được phân bố hợp lí Nhập và xuất dữ liệu rõ ràng, khoa học     Trang  9       4.3 Hướng phát triển Nếu có thêm thời gian, nhóm sẽ: Về phần cứng: • Thiết kế lại hộp của hệ thống cho gọn hơn,... trợ bảng mã lỗi (Error Code) để thuận tiện trong việc xử lí lỗi Có thể kể đến một số thường thấy như sau: Mã bắt đầu bằng 2xx: là mã request thành công Mã 404: mã không tồn tại dữ liệu trên máy chủ hoặc đường địa chỉ không hợp lệ [7]Mã 403: Server từ chối request Mã bắt đầu bằng 5xx: lỗi từ Server Giao thức TCP/IP Là một trong những thứ chính yếu nhất của giao thức TCP/IP Là một phương thức truyền giữa... Arduino Uno để điều khiển hệ thống tưới theo ý muốn Băng thông đủ đề truyền tính hiệu qua lại gồm có dữ liệu và các gói tin Về phần mềm, chúng tôi đã phát triển một ứng dụng dùng để điều khiển những máy bơm và cũng như nhận dữ liệu từ phần cứng về Web Server     Trang  7       3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết quả đạt được Nhóm có cơ hội ôn lại cũng như tìm hiểu nhiều kiến thức mới... khá triệt để Tuy máy có vẻ nhỏ gọn nhưng công suất khá mạnh có thể đáp ứng được những tiêu chí đề ra là vườn cây Về nguồn điện sử dụng cho máy bom cũng khá là hay khi sử dụng dòng 12V thay cho dòng lớn hơn do đó giảm việc gây giật điện cho rò rỉ nước Điểm khuyết là do dùng dòng khá cao nên việc đáp ứng đủ công suất bằng cách tăng cường độ dòng điện nên việc kiếm Adapter để đáp ứng cho module là khá... dụng mà chúng ta xây dựng Hình 8 Mô tả hoạt động Như chúng ta có thể thấy việc giao tiếp giữa server và client trong giao thức HTTP là thông qua các request và response Và sau đây là cách thức để request từ client lên server thông qua một URL (Uniform Resource Locators)     Trang  5       Hình 9 Mô tả URL Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy được domain đây là địa chỉ đường dẫn tới server Sau đó là port