Thiết kế mô hình điều khiển từ xa thiết bị nhà kính

Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .2 Giới thiệu đề tài 2 Ý nghĩa khoa học đề tài 3 Mục đích nghiên cứu Giới hạn đề tài .3 Sản phẩm khoa học đề tài Cấu trúc báo cáo Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN .5 1.1 Đặt vấn đề .5 1.2 Ý tưởng thiết kế 1.3 Phương pháp nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG 2.1 Giới thiệu nhà kính tự động .8 2.2 Thiết kế nhà kính 2.3 Hệ thống cảm biến 10 2.4 Hệ thống cấu chấp hành 10 2.5 Hệ thống cung cấp nguồn 12 2.6 Kết luận 13 Chương 3: TỔNG QUAN VỀ MODULE ESP 8266 14 3.1 Giới thiệu module ESP8266 14 3.2 Thông số kỹ thuật 14 3.3 Chân kết nối mudunle ESP8266 15 3.4 Chức mudule ESP8266 16 3.5 Giao tiếp với module ESP 8266 với tập lệnh AT 16 3.6 Kết luận 17 Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG 18 4.1 Hệ thống điều khiển 18 4.2 Xây dựng phần mềm điện thoại di động 19 4.3 Kết luận 21 Chương 5: KẾT LUẬN 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 PHẦN MỞ ĐẦU Giới thiệu đề tài Hiện với phát triển xã hội, sống ngày nâng cao việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày cần thiết Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời sống, quản lý thông tin Trong thời kỳ phát triển nay, điện thoại di động thiết bị thiếu sống Ngoài chức nghe nhận gọi có khả nhắn tin, giải trí, xem phim, chơi game, chụp ảnh… điện thoại có khả giám sát điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Thay phải tự tay khởi động thiết bị cần ngồi chỗ mà vẩn điều khiển thiết bị giống điều khiển từ xa với điện thoại di động thông qua kết nối Internet/Wifi Mô hình nhà kính tảng cho tiêu chuẩn chất lượng, công giá trị sản phẩm việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao Tính linh hoạt nhà kính giúp cho người trồng trọt trồng trọt môi trường nào, diện tích trồng trọt từ vài trăm mét đến hàng chục héc-ta Nhà kính có khả loại bỏ điều kiện môi trường bất lợi, cung cấp môi trường phát triển tối ưu, tạo mùa sinh trưởng dài hơn, trồng loại trái mùa giống khác nhau, bảo vệ trồng khỏi thời tiết lạnh, mưa đá, gió, mưa gây thiệt hại, loại bỏ dịch bệnh, sâu bệnh hại, tăng tốc độ sinh trưởng nhanh xuất cao hơn, chất lượng tốt Các cấu chấp hành điều khiển môi trường nhà kính ánh sáng, gió, nhiệt độ, độ ẩm Tất điều chỉnh điều khiển hoàn toàn tự động áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào quy trình giám sát sản xuất Việc sử dụng nhà kính tự động giúp tiết kiệm nhân lực, tăng độ xác giám sát điều khiển môi trường Trên cở sở yêu cầu từ thực tế, đòi hỏi ngày cao phát triển nông nghiệp công nghệ cao, cộng với phát triển mạnh khoa học công nghệ, đặc biệt công nghệ thông tin, kỹ thuật điện-điện tử Phát triển kỹ thuật điều khiển tự động từ khoảng cách xa nông nghiệp xu phát triển nông nghiệp cao nói chung nhà kính tự động nói riêng Chúng đề xuất đề tài “Thiết kế mô hình điều khiển từ xa thiết bị nhà kính” Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Ý nghĩa khoa học đề tài Cùng với tiến khoa học kỹ thuật, thiết bị điện tử đời ngày nhiều chủng loại tính sử dụng Trong đó, mô hình nhà kính tự động điều khiển từ xa phát triển mạnh mẽ giới [1-3] Với kết hợp chặt chẽ thiết bị điện tử tinh vi phần mềm xây dựng tương ứng, mô hình nhà kính tự động hoàn toàn cho phép điều khiển từ xa thông qua điều khiển trung tâm Từ nhu cầu thực tế đó, xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị nhà kính từ xa thông qua điện thoại di động (ĐTDĐ) nhằm giám sát điều khiển môi trường nhà kính từ xa Từ đó, giảm nhân công, cập nhật 24/7, tăng chất lượng sản phẩm nông nghiệp Việc sử dụng ĐTDĐ để điều khiển thiết bị có thuận lợi tiết kiệm chi phí linh động cao (nghĩa chỗ có phủ sóng mạng ĐTDĐ, wifi điều khiển thiết bị được) Mục đích nghiên cứu Đồ án nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích thiết kế hệ thống điều khiển tự động nhà kính từ xa ĐTDĐ hoàn chỉnh Hệ thống tích hợp module điều khiển giám giám sát nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm nhà kính thông qua hệ thống cấu chấp hành hệ thống cảm biến Việc sử dụng ĐTDĐ để điều khiển thiết bị nhà kính giúp thuận tiện việc kiểm soát, tiết kiệm nhiều thời gian, nhân lực việc điều khiển thiết bị cách chủ động khoảng cách xa Giới hạn đề tài Để thực thi hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua ĐTDĐ áp dụng cho nhà kính hoàn chỉnh phức tạp tốn kém, đòi hỏi phải có lượng thời gian, kiến thức định, bên cạnh vấn đề tài Với lượng thời gian kiến thức có hạn, đề tài thực thi phần hệ thống hoàn chỉnh Do đó, tập chung vào vấn đề sau: - Nghiên cứu điều khiển thiết bị nhà kính từ xa ĐTDĐ; - Xây dựng phần mềm ĐTDĐ Sản phẩm khoa học đề tài Đề tài trình giới thiệu viết khoa học: [1] Đào Xuân Quy, Lê Ngọc Phong, Lê Văn Hùng, Từ Ngọc Thịnh Giám sát điều khiển môi trường nhà kính điện thoại smartphone Hội thảo khoa học Khoa Kỹ thuật-Công nghệ, Trường Đại học Quảng Bình, tháng 4, năm 2016 Cấu trúc báo cáo Báo cáo trình bày sau: Chương 1: Cơ sở lý luận Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Trình bày sở vấn đề cần nghiên cứu, ý tưởng thực Chương 2: Tổng quan hệ thống nhà kính tự động Trình bày hệ thống nhà kính, hệ thống cảm biến, hệ thống cấu chấp hành hệ thống cấp nguồn Chương 3: Tổng quan module ESP8266 Trình bày tổng quan module truyền\nhận wifi ESP8266 cách thức sử dụng Chương 4: Xây dựng mô hình điều khiển nhà kính điện thoại di động Thiết kế xây dựng mô hình điều khiển nhà kính ĐTDĐ thông qua module truyền\nhận wifi ESP8266 Chương 5: Kết luận Đưa số kết luận định hướng nghiên cứu tương lai Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Đặt vấn đề Cùng với phát triển công nghiệp hóa đại hóa, nông nghiệp phát triển không ngừng việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, tự động hóa trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp, hạ giá thành sản phẩm, giảm công lao động, tiết kiệm lượng Việc áp dụng tiến khoa học vào sản xuất nông nghiêp hướng tất yếu, đắn để xây dựng nên nông nghiệp đại Nhà kính tự động thành tựu quan trọng việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao Đặc biệt áp dụng nhà kính tự động để tạo lập môi trường mà tự nhiên không cho phép nước Israel, Hà Lan hay nước vùng Bắc Âu, nước có điều kiện tự nhiên khó khăn, môi trường bất thuận, nước tiếng với phá triển nông nghiệp vượt trội số lượng chất lượng Đặc biệt đất nước Israel, quốc gia nhỏ bé, tiếng với khí hậu địa hình phức tạp Hơn diện tích đất đai quốc gia hoang mạc bán hoang mạc, nửa lại rừng đồi dốc, đó, diện tích đất đai trồng trọt chiếm khoảng 20% Israel không ngừng nghiên cứu, đẩy mạnh ứng dụng công nghệ cao nông nghiệp Kết thời gian ngắn quốc gia chuyển từ tình trạng thiếu lương thực đến tự túc lương thực xuất Vì vậy, Israel đầu ứng dụng khoa học – kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp trở thành điển hình nông nghiệp giới Công nghệ nhà kính xem giải pháp công nghệ chìa khoá phát triển nông nghiệp công nghệ cao Israel Nhà kính công nghệ cao Israel, việc đảm bảo yêu cầu kết cấu bền vững, yêu cầu cho việc thực giới hoá đến mức cao công đoạn sản xuất, nhà kính cho phép đáp ứng đến mức cao nhu cầu kiểm soát “tiểu khí hậu nhà kính”; kiểm soát “sinh học nhà kính”; kiểm soát “dịch hại” nhà kính; thực biện pháp điện toán điều chỉnh yếu tố môi trường sinh thái nhà kính Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp mang lại nhiều lợi ích thiết thực Theo đó, cần máy tính bảng hay điện thoại thông minh có kết nối mạng, thiết bị cảm ứng phần mềm điều khiển tự động từ xa giúp nông dân biết vườn cần bón phân gì, số lượng bao nhiêu, diện tích cần tưới nước, tưới vừa Căn vào liệu đó, máy tính cho nông dân biết cần phải điều chỉnh tiêu hoạt động điều khiển thông qua thiết bị thông minh Việc áp dụng công nghệ kỹ thuật, khoa học kỹ thuật đặc biệt điều khiển tự động hóa trình sản xuất thật mang lại Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 hiệu to lớn yếu tố định đến phát triển ngành nông nghiệp đại Ở nước ta ngành nông nghiệp ngành kinh tế mũi nhọn Đi với phát triển giới, nhà kính (hay nông nghiệp công nghệ cao) bắt đầu xuất nước ta từ cuối kỷ XX đầu kỹ XXI Và đến việc sản xuất rau sạch, sản phẩm nông nghiệp công nghệ cao trở nên phổ biến áp dụng cách rộng rãi không ngừng phát triển Đặc biệt Đà Lạt vùng sản xuất rau hoa trọng điểm nước Rau sản xuất nhà lưới, nhà kính mà yếu tố môi trường điều chỉnh phù hợp, đồng thời ngăn côn trùng xâm nhập, tạo điều kiện tối ưu cho trồng việc ứng dụng công nghệ đại nước giới Áp dụng công nghệ tiên tiến, khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động vào trình sản xuất Vì mà đạt suất chất lượng cao So với việc canh tác truyền thống hệ thống chăm sóc trồng theo mô hình nhà kính đại điều khiển tự động thực mang lai hiều lợi ích như: tiết kiệm đến 1/3 công lao động, suất tăng gấp 10 – 15 lần, trồng đảm bảo tuyệt đối quan trọng chủ động, kiểm soát sản lượng thu hoạch mà không bị yếu tố rủi ro điều kiện khí hậu, ảnh hưởng dịch bệnh Vậy nên việc sử dụng mô hình nhà kính điều khiển tự động vào nông nghiệp cần phát triển áp dụng rộng rải để nước ta trở thành nước nông nghiệp đại tương lại Việc phát triển ứng dụng công nghệ khoa học tiên tiến khoa học kỹ thuật đặc biệt kỹ điều khiển tự động nông nghiệp củng ngành khác quan trọng Là yếu tố định đến phát triển kinh tế quốc gia Từ đó, đưa ý tưởng điều khiển thiết bị nhà kính từ xa ĐTDĐ nhằm giúp giám sát nhà kính cách chủ động, thuận tiện, tiết kiệm thời gian, nhân lực Ý tưởng thiết kế Điều khiển thiết bị nhà kính từ xa ĐTDĐ thông qua module truyền nhận wifi module ESP8266, giá thành thấp hiệu suất cao phù hợp với sản xuất nông nghiệp Xây dựng phần mềm điều khiển ĐTDĐ giúp tự động điều khiển giám sát môi trường nhà kính cách chủ động tiện lợi đặc 1.2 biệt khoảng cách xa thông qua hệ thống cấu chấp hành hệ thống cảm biến 1.3 Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp tham khảo tài liệu: cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí điện tử truy cập từ mạng Internet Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 - Phương pháp quan sát: khảo sát số mạch điện thực tế có thị trường tham khảo thêm số dạng mạch từ mạng Internet - Phương pháp thực nghiệm: từ ý tưởng kiến thức vốn có kết hợp với hướng dẫn giáo viên, lắp ráp thử nghiệm vài mô hình từ chọn lọc mô hình tối ưu Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG 2.1 Giới thiệu nhà kính tự động Cùng với phát triển mạnh mẽ trình công nghiệp hóa đại hóa, nông nghiệp theo xu hướng ứng dụng khoa học công nghệ vào sản xuất, nuôi trồng Với yêu cầu ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đặc biệt tự động hoá trình sản xuất vấn đề bách nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp, giảm công lao động, tiết kiệm lượng, hạ giá thành sản phẩm, tăng cường sức cạnh tranh nội địa thị trường giới việc áp dụng sản xuất nông nghiệp công nghệ cao điều cần thiết Một ứng dụng sản xuất phát triển mô hình nhà kính Nhà kính mô hình hữu ích quan trọng việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt nhà kính cho phép kiểm soát đầy đủ chặt chẽ hầu hết thông số trình sản xuất, kể việc sử dụng tối ưu đất canh tác sản lượng trồng thời vụ, nhà kính đáp ứng yêu cầu cho sinh trưởng phát triển tốt trồng (như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, khí carbonic, khí oxy…) chủ động kiểm soát sâu bệnh hại cho Do vậy, nhà kính có vai trò quan trọng việc sản xuất rau, hoa cho suất hiệu kinh tế cao, ổn định, sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất sản xuất theo kiểu công nghiệp Hình 1: Hình ảnh mô hình nhà kính Hiện nay, nhiều nước phát triển giới Hà Lan, Israel, Nhật bản, Pháp, Mỹ Trung Quốc phát triển ứng dụng rộng rãi mô hình nhà kính trồng rau, hoa…Các nhà kính đại có dạng cấu trúc kết cấu khác phù hợp với điều kiện khí hậu, kinh tế nước Ở Việt nam, với 70% dân số làm nông nghiệp, ngành nông nghiệp ngành kinh tế mũi nhọn Trong 10 năm qua, sản xuất nông nghiệp nước ta đạt thành tựu lĩnh vực chọn tạo giống, kỹ thuật canh Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 tác…tạo khối lượng sản phẩm, hàng hoá đáng kể góp phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế quốc dân Việc áp dụng mô hình nhà kính sản xuất nông nghiệp mang lại hiệu kinh tế cao, đảm bảo chất lượng số lượng 2.2 Thiết kế nhà kính Nhà kính cấu tạo gồm: khung nhà kính thiết bị điện Ở đây, tập chung đề cập đến thiết bị điện bao gồm: hệ thống cảm biến, hệ thống cấu chấp hành hệ thống cấp nguồn (Hình 2) Nhiệt độ Cảm biến Độ ẩm Ánh sáng Nhà kính tự động đôđđôđộng Cơ cấu chấp hành Quạt thông gió Bơm tưới Mái che Nguồn điện Năng lượng Nguồn từ lưới điện Hình 2: Sơ đồ hệ thống Hình 3: Khung nhà kính Mô hình nhà kính bao gồm phần: nhà phần phụ Nhà có kích thước theo yêu cầu Đây phần để nuôi trồng lắp đặt hệ thống cảm biến Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 thiết bị nhà kính Ngoài ra, có thêm số phần phụ thêm động cơ, bồn nước 2.3 Hệ thống cảm biến Hệ thống cảm biến (Hinh 4): gồm nhiều cảm biến để đo nhiệt độ, độ ẩm cường độ ánh sáng Trong đó, cảm biến gồm: cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11; cảm biến ánh sáng BH1750 Hệ thống cảm biến có nhiệm vụ cập nhật thông số môi trường theo thời gian thực gửi đến điều khiển trung tâm A Module DHT11 B Module BH1750 Mainboard cho hệ thống cảm biến: BH1750 DHT11 Hình 4: Module cảm biến 2.4 Hệ thống cấu chấp hành 2.4.1 Hệ thống thông khí Sử dụng quạt gió chạy điện, điều khiển được, Các quạt phân bố vách tường vị trí chọn Hoạt động hệ thống thông khí: hệ thống thông khí tác động trực tiếp đến nhiệt độ độ ẩm, môi trường không thỏa mãn yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống hông khí hoạt động để ổn định lại môi trường thông qua cảm biến nhiệt 10 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Hình 6: Quạt gió 2.4.2 Hệ thống mái che Hệ thống mái che gồm hai mái nhiều mái Mái che có nhiệm vụ ngăn tia tử ngoại từ ánh sáng mặt trời Hoạt động hệ thống mái che: môi trường không thỏa mãn yêu cầu nhiệt độ ánh sáng, hệ thống mái che hoạt động để ổn định lại môi trường thông qua hệ thống cảm biến ánh sáng để điều khiển mái che đóng mở Hình 7: Mái che tự động 2.4.3 Hệ thống tưới tiêu Mô hình nhà kính thực việc tưới nước tự động Hệ thống tưới bao gồm: bồn chứa nước, động bơm đặt cạnh bồn nước; có đường ống dẫn nước từ đầu động bơm đến vị trí cần tưới 11 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Hình 8: Hệ thống tưới tự động Hoạt động hệ thống tưới: môi trường không thỏa mãn yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng, hệ thống tưới hoạt động để ổn định lại môi trường Bạn cần nhấn nút quy trình sẻ tự động vận hành không cần bận tâm đến nửa Hệ thống sử dụng theo ý muốn người sử dụng, đến thời gian cần tưới, thông qua điều khiển lệnh để máy bơm bật lên, đồng thời van điện từ mở theo thứ tự cài đặt để cấp nước đến đầu phun, phun nước đến sản phẩm 2.5 Hệ thống cung cấp nguồn Nguồn lượng mô hình gồm nguồn từ lưới điện, nguồn lượng có khả tái tạo: lượng mặt trời Chú ý, nguồn mắc song song chuyển nguồn thông qua khóa đóng mở nguồn điện Cấp nguồn theo nguyên lý ưu tiên lượng đến lưới điện nhằm tiết kiệm chi phí a Nguồn từ lưới điện b Nguồn lượng mặt trời Hình 9: Hệ thống cấp nguồn 12 Trường Đại học Quảng Bình 2.6 Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Kết luận Chúng trình bày tổng quan hệ thống nhà kính, bao gồm hệ thống cảm biến, hệ thống cấu chấp hành cấp nguồn cho hệ thống Trong phần tiếp theo, đề xuất mô hình điều khiển thiết bị nhà kính ĐTDĐ 13 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chương 3: TỔNG QUAN VỀ MODULE ESP 8266 Giới thiệu module ESP8266 3.1 ESP viết tắt electronic stability program nghĩa hệ thống cân điện tử Module ESP 8266 module với xử lý 32 bit, dựa giao thức TCP/IP, chip tích hợp thiết kế dùng cho chuẩn kết nối Có thể lưu trữ ứng dụng xử lý kết nối WiFi từ xử lý tích hợp chip, có khả tạo kết nối giống máy chủ cầu nối trung gian download liệu từ internet [4] Hình 10: Module ESP8266 Đây module truyền nhận WiFi đơn giản dựa chip ESP8266 SoC (System on Chip) hãng Espressif Module ESP8266 V1 thường sử dụng cho ứng dụng IoT ( Internet of Things) Module nạp sẵn firmware giúp người dùng giao tiếp với wifi dễ dàng qua tập lệnh AT thông qua giao tiếp UART (baudrate mặc định 9600) quen thuộc 3.2    Thông số kỹ thuật Hỗ trợ chuẩn Wifi 802.11 b/g/n Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ WPA/WPA2 Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP Chuẩn điện áp hoạt động: 3.3V Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến115200 Có chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point  Hỗ trợ chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK Hỗ trợ giao tiếp TCP UDP  Làm việc Access Point kết nối với Device  Công suất đầu 19.5dBm chế độ 802.11b  14 Trường Đại học Quảng Bình  Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Tích hợp giao thức TCP / IP stack Chân kết nối mudunle ESP8266 3.3 Hình 11: Chân kết nối ESP 8266 Chức chân:  VCC: 3.3V (max 3.6V) Chân cấp nguồn (lên đến 300mA)  GND: Mass  UTXD: Chân Tx giao thức UART, kết nối đến chân Rx vi điều khiển (3.3V level)  URXD: Chân Rx giao thức UART, kết nối đến chân Tx vi điều khiển (3.3V level)  RST: chân reset, (LOW= Reset active),kéo xuống mass để rest  CH_PD: Kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot (HI= Boot mode,-kích hoạt Wifi, LOW = power down active).Chân kéo lên mức cao module bắt đầu thu phát wifi, kéo xuống mức thấp module ngừng phát wifi Vì ESP 8266 khởi động hút dòng lớn nên giử chân mức 0V khởi động hệ thống , sau 2s kéo chân CH_PD lên 3.3V để đảm bảo module hoạt động ổn định  GPIO0: Kéo xuống thấp (GND) để vào chế độ upgrade firmware  GPIO2: Không sử dụng 15 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chức mudule ESP8266 Module ESP8266 sản phẩm công nghệ với giá hấp dẫn (khoảng 80.000 3.4 VND), có hiệu lớn Được đánh giá cao cho ứng dụng liên quan đến internet wifi ứng dụng truyền nhận sử dụng thay module RF khác        Module ESP8266 có chức sau: Hỗ trợ chuẩn 802.11 n/g/n Điện áp hoạt động 3.3v Wifi 2,4 Ghz, hỗ trợ WPA/WPA2 Chuẩn giao tiếp UART với tốc độ Baud lên đến 115200 Giao thức TCP, UDP Có ba chế độ hoạt động : Client/ Acesspoint,Both Hỗ trợ chuẩn bảo mật : WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK ESP8266 chip tích hợp cao, thiết kế cho nhu cầu giới kết nối mới, giới Internet of thing (IOT) Nó cung cấp giải pháp kết nối mạng Wi-Fi đầy đủ khép kín, cho phép lưu trữ ứng dụng để giảm tải tất chức kết nối mạng Wi-Fi từ xử lý ứng dụng Ngoài ra, ESP8266 khả xử lý lưu trử mạnh mẽ cho phép tích hợp với cảm biến, vi điều khiển thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua GPIOs(General Purpose Input Output) với chi phí tối thiểu PCB (Printed Circuit Board) tối thiểu Giao tiếp với module ESP 8266 với tập lệnh AT Khi sử dụng giao tiếp UART để gửi lệnh AT đến Module ESP 8266, phải gửi kềm kí tư để báo kết thúc lệnh Lệnh Kiểm tra kết nối: AT Kết trả về: OK kết nối không bị lỗi Lệnh Reset module: AT + RST Trả về: Ready sau reset thành công module 3.Lệnh kiểm tra phiên module: AT+GMR Trả môt dãy số mã phiên module Lệnh cài đặt module hoạt động chế độ trạm phát wifi, điểm truy cập wifi: AT+CWMODE=3 3.5 Trả về: Ok sau cài đặt thành công Lệnh tìm mạng wifi có: AT+CWLAP Kết trả danh sách mạng wifi mà module bắt Lệnh truy cập vào mạng wifi khác AT+CWJAP="","" Sau truy cập thành công, trả về: Ok 16 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Lệnh lấy đỉa IP module AT+CIFSR Trả dãy số địa IP module Lệnh đặt tên mật cho mạng wifi module ESP8266 phát ra: AT+CIFSR="tên_mang","mật_khẩu",3,0 Kết luận Module ESP8266 thiết bị truyền nhận wifi hệ mới, ứng dụng rộng rãi nhiều mặt sống Trong phần tiếp theo, áp dụng 3.6 module ESP8266 vào giám sát điều khiển môi trường nhà kính từ xa 17 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Hệ thống điều khiển Phần mềm ĐTDĐ sẼ kết nối với vi điều khiển STM32 thông qua module truyền\ nhận wifi ESP8266 Đây module truyền\nhận wifi dựa chip ESP8266 4.1 SoC (System on Chip) kết nối đến internet sử dụng ngỏ giao thức nối tiếp với tốc độ baud 9600 Hình 12: Module truyền\nhận wifi ESP8266 Ứng dụng ĐTDĐ có nhiệm vụ: kết nối với wifi adhoc hệ thống thông qua module truyền\nhận wifi ESP8266, hiển thị thông số môi trường cập nhật điều chỉnh cài đặt người dùng để gửi tới điều khiển trung tâm Qua đó, điều khiển trung tâm nhận lệnh gửi từ ĐTDĐ điều khiển hệ thống cấu chấp hành Hình 13: Sơ đồ điều khiển ĐTDĐ Hệ thông hoạt động theo nguyên lý: cảm biến cập nhật thông số môi trường thời gian thực; thông tin thông số môi trường gửi đến điều khiển trung tâm; dựa ràng buộc thông số môi trường cấu chấp hành, điều khiển trung tâp tác động lên cấu chấp hành nhằm ổn định lại thông số môi trường theo cài đặt Hệ thông hoạt động chế độ tự động tay thông qua giao diện hình ĐTDĐ Chế độ tự động tay: a Tự động: Mô hình hoạt động theo chế độ tự động lập trình sẵn: bật tắt quạt thông khí nhiệt độ môi trường Khi chế độ chạy tự động, hệ thống tuân theo 18 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 quy tắc ràng buộc điều kiện môi trường trạng thái thiết bị Các điều kiện môi trường xếp độ ưu tiên giảm dần theo thứ tự sau: nhiệt độ > độ ẩm>ánh sáng (tức độ ưu tiên xử lý theo điều kiện nhiệt độ lớn theo điều kiện độ ẩm) b Bằng tay: Khi hệ thống chế độ điều khiền tay (tắt chế độ tự động) người dùng tự bật tắt thiết bị theo ý muốn thông qua ĐTDĐ 4.2 Xây dựng phần mềm điện thoại di động Người dùng điều khiển mô hình thông qua điện thoại ĐTDĐ kết nối wifi mạng di động Một ứng dụng ĐTDĐ có nhiệm vụ: kết nối với wifi adhoc hệ thống; hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm mô hình; thu thập điều chỉnh cài đặt người dùng để gửi tới mô hình; điều khiển mô hình nhận lệnh gửi từ điện thoại người dùng thực Mô hình cho Các thông số cận cận sử dụng chế độ tự động Hệ thống đưa xử lý tương thích với trường hợp, ví dụ hệ thống bật máy bơm nước độ ẩm thấp mức quy định Ngoài hệ thống cho phép người dùng bật/tắt chế độ tự động để qua chế độ tự chỉnh tay.phép người dùng cấu hình thông số để phù hợp với điều kiện sử dụng Các thông số cận cận sử dụng chế độ tự động Hệ thống đưa xử lý tương thích với trường hợp, ví dụ hệ thống bật máy bơm nước độ ẩm thấp mức qui định Ngoài hệ thống cho phép người dùng bật/tắt chế độ tự động để qua chế độ tự chỉnh tay 4.2.1 Giao diện ĐTDĐ Giao điện ĐTDĐ cho phép người dùng hiển thị thông số môi trường thời gian thực trạng thái hệ thống cấu chấp hành Hình 14: Giao diện ĐTDĐ 19 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Thông qua ĐTDĐ, người dùng sử dụng chế độ tự động chế dộ tay Ở chế độ tự động, người dùng cài đặt cận (biên trên) cận (biên dưới) cho thông số môi trường phù hợp với điều kiện sử dụng Thông số môi trường cập nhật thời gian thực Hình 15: nhiệt độ (oC), độ ẩm (%) cường độ ánh sáng (lux) Nhiệt độ Độ ẩm Ánh sáng Hình 15: Thông số môi trường thời gian thực 4.2.2 Chế độ điều khiển Chế độ tay hiển thị trạng thái hệ thống cấu chấp hành (hình 16): quạt thông khí, bơm tưới, mái che Hình 16 : Chế độ tay Ở chế độ tay: Hình 16(1): Hệ thống cấu chấp hành không hoạt động Hình 16(2): Chuyển trạng thái quạt thông khí hoạt động Hình 16(3): Cho bơm tưới hoạt động Hình 16(4): Cho mái che hoạt động Chế độ tự động: Chế độ hoạt động tự động thông qua cài đặt thông số môi trường (Hình 17): a Không hoạt động b Hoạt động Hình 17: Chế độ điều khiển tự động 20 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chế độ hoạt động tự động chuyển trại thái tay (17.a) sang tự động (17.b) Trong chế độ tự động, hệ thống cấu chấp hành hoạt động dựa ràng thông số môi trường hệ thống cấu chấp hành Kết luận Trong chương này, thiết kế xây dựng mô hình điều khiển thiết bị nhà kính: hệ thống quạt thông khí, hệ thống mai che hệ thống bơm tưới sử dụng ĐTDĐ thông qua kết nối wifi sử dụng module truyền\nhận wifi ESP8266 4.3 Phần mềm ĐTDĐ có nhiệm vụ giám sát thông số môi trường nhà kính thời gian thực điều khiển thông số môi trường thông qua chế độ tự động tay 21 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 Chương 5: KẾT LUẬN Trong báo cáo, xây dựng phần mềm ĐTDĐ tự động giám sát điều khiển thông số môi trường thời gian thực nhà kính vi điều khiển STM32 thông qua module truyền\nhận wifi ESP8266 Phần mềm ĐTDĐ giúp người nông dân giám sát điều khiển môi trường nhà kính xác, tự động, 24h/7 khoảng cách xa thông qua kết nối Internet\Wifi Từ đó, giảm nhân công giá thành, tăng suất chất lượng trồng điều khiển thiết bị khoảng cách xa So với mô hình trước đó, mô hình nhóm hiển thị ĐTTM cách trực quan: cập nhật thông số môi trường theo thời gian thực; trạng thái cấu chấp hành; tự động giám sát điều khiển thông số môi trường thông qua điều khiển trung tâm; giá thành thấp hiệu suất cao phù hợp với sản xuất nông nghiệp Việt Nam Trong tương lại, mở rộng phần mềm ĐTTM để ứng dụng vào mô hình nhà kính, trang trại chăn nuôi, hồ nuôi trồng thủy sản, nhà thông minh 22 Trường Đại học Quảng Bình Lê Văn Hùng CĐ CNKT Điện-Điện tử K55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D.-H Park, B.-J Kang, K.-R Cho, C.-S Shin, S.-E Cho, J.-W Park and W.-M Yang, "A study on greenhouse automatic control system based on wireless sensor network," Wireless Personal Communications, vol 56, no 1, pp 117 130, 2011 [2] Hanggoro, A., Putra, M.A., Reynaldo, R and Sari, R.F., 2013, June Green house monitoring and controlling using Android mobile application In QiR (Quality in Research), 2013 International Conference on (pp 79-85) IEEE [3] Dhumal, Y.R and Chitode, J.S., 2013 Green House Automation using Zigbee and Smart Phone International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering Research Paper, 3(5) [4] ESP8266EX Datasheet, http:www.bbs.espressif.com 23 ... dựng tương ứng, mô hình nhà kính tự động hoàn toàn cho phép điều khiển từ xa thông qua điều khiển trung tâm Từ nhu cầu thực tế đó, xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị nhà kính từ xa thông qua... thuật điều khiển tự động từ khoảng cách xa nông nghiệp xu phát triển nông nghiệp cao nói chung nhà kính tự động nói riêng Chúng đề xuất đề tài Thiết kế mô hình điều khiển từ xa thiết bị nhà kính ... 4: Xây dựng mô hình điều khiển nhà kính điện thoại di động Thiết kế xây dựng mô hình điều khiển nhà kính ĐTDĐ thông qua module truyền hận wifi ESP8266 Chương 5: Kết luận Đưa số kết luận định