Thiết kế, thi công mô hình giám sát ao hồ nuôi cá thông qua thiết bị báo sim900a

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRONG NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Chương này sẽ giới thiệu về tình hình ngành thủy sản trên thế giới và ở Việt Nam, những cơ hội, thách

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT AO HỒ NUÔI CÁ THÔNG QUA THIẾT BỊ BÁO SIM900A

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS.NGUYỄN THANH PHƯƠNG

TP Hồ Chí Minh, tháng 12/2017

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Đề số: ………

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao cho sinh viên nộp về văn phòng Khoa trong 02 tuần đầu thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp) 1 Sinh viên thực hiện đề tài Họ tên : MSSV : Lớp :

Ngành :

Chuyên ngành :

2 Tên đề tài:

3 Nhiệm vụ thực hiện đề tài:

Ghi chú: Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng

sinh viên

TP HCM, ngày … tháng … năm 20…

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao cho sinh viên nộp chung với ĐA/KLTN

sau khi hoàn tất đề tài)

4 Tên đề tài:

5 Giảng viên hướng dẫn:

6 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm……):

(1) MSSV: ……… Lớp:

(2) MSSV: ……… Lớp:

(3) MSSV: ……… Lớp:

Ngành :

Chuyên ngành :

Tuần

Nhận xét của GVHD

(Ký tên)

1

2

3

4

5

6

Kiểm tra ngày: Đánh giá công việc hoàn thành: ………… %

Được tiếp tục:  Không tiếp tục: 

Khoa: ………

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (GVHD nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Khoa) 7 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm……):

(1) MSSV: ……… Lớp:

(2) MSSV: ……… Lớp:

(3) MSSV: ……… Lớp:

Ngành :

Chuyên ngành :

8 Tên đề tài:

9 Tổng quát về ĐA/KLTN: Số trang: Số chương:

Số bảng số liệu: Số hình vẽ:

Số tài liệu tham khảo: Phần mềm tính toán:

Số bản vẽ kèm theo: Hình thức bản vẽ:

Hiện vật (sản phẩm) kèm theo:

10 Nhận xét: i Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

ii Những kết quả đạt được của ĐA/KLTN:

iii Những hạn chế của ĐA/KLTN:

11 Đề nghị:

Được bảo vệ (hoặc nộp ĐA/KLTN để chấm)  Không được bảo vệ 

Khoa: ………

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (GVPB nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Khoa) 12 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm……):

(1) MSSV: ……… Lớp:

(2) MSSV: ……… Lớp:

(3) MSSV: ……… Lớp:

13 Tên đề tài:

14 Nhận xét: i Những kết quả đạt được của ĐA/KLTN:

ii Những hạn chế của ĐA/KLTN:

15 Đề nghị: Được bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không được bảo vệ  16 Các câu hỏi sinh viên cần trả lời trước Hội đồng: (1)

(2)

(3)

TP HCM, ngày … tháng … năm ………

Giảng viên phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM nói chung, các thầy cô trong khoa cơ – điện tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh Viên Thực Hiện

NGUYỄN HOÀNG PHÚC

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN vii

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC HÌNH ẢNH xi

LỜI MỞ ĐẦU xiii

CHƯƠNG 1 1

TỔNG QUAN VỀ VIỆC GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRONG NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 1

1.1 Tổng quan về ngành thủy sản 1

1.1.2.Cơ hội của ngành thủy sản ở Việt Nam 3

1.1.3.Những bất cập còn hạn chế của ngành thủy sản Việt Nam 5

1.2.Tổng quan về hệ thống giám sát chất lượng nước ở Việt Nam 6

1.3.Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước 8

CHƯƠNG 2 15

CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 15

2.1 Module Sim 900A 15

2.2 Khảo sát tập lệnh AT 20

2.2.4 Chi tiết một cuộc gửi tin nhắn : 24

2.2.5 Đọc tin nhắn 25

2.2.6 Thực hiện cuộc gọi 26

Hình 9 Quá trình thiết lập cuộc gọi 26

2.3 Tổng quan về tin nhắn SMS 28

2.3.1 Cấu trúc của một tin nhắn SMS 29

2.3.2 Sự tiện lợi của việc sử dụng tin nhắn SMS 29

2.4 Arduino Nano xiv

2.5 Bộ Vi điều khiển xv

2.6 Bộ chuyển đổi dữ liệu ADC xviii

CHƯƠNG 3 xxiv

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH xxiv

3.1 Sơ đồ khối xxiv

Hình 19 Mạch hạ áp nguồn LM2596S xxix

-Thông số kỹ thuật xxx

3.2.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch xxxi

3.2 Thiết kế phần mềm xxxii

3.4 Sơ đồ mạch in xliii 3.5 Thi công xliii Một số hình ảnh thực tế xliii 3.6 Kết quả thực hiên xlvii CHƯƠNG 4 xlix TỔNG KẾT xlix 4.1 Nhận xét chung xlix 4.2 Khả năng ứng dụng và hướng phát triển đề tài xlix 4.3 Kết luận l TÀI LIỆU THAM KHẢO li

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1 Kết quả sản xuất thủy sản 2016 2

Bảng 2 Kết nối điều khiển Sim 900a 17

Bảng 3 Lệnh định dạng văn bản ……… 21

Bảng 4 Lệnh thiết lập chế độ văn bản 22

Bảng 5 Lệnh đọc 22

Bảng 6 Lệnh gửi tin nhắn 23

Bảng 7 Lệnh xóa tin nhắn 23

Bảng 8 Thông số kỹ thuật arduino

Bảng 2.1 Giá trị số ngõ ra sau khi giải mã

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1: Biểu đồ xuất khẩu thủy sản từ 2000 đến 2015 1

Hình 2: Sơ đồ tổng thể hệ thống 6

Hình 3: Sơ đồ hệ thống mạng giám sát môi trường trong nông nghiệp và ngư nghiệp của sử dụng công nghệ IoT 8

Hình 4: Sản lượng thủy sản Việt Nam từ năm 1995 đến năm 2015 (Nguồn VASEP) 14

Hình 5: Module Sim 900A 15

Hình 6: Kết nối Arduino với Sim 900A 19

Hình 7:Quá trình gửi tin nhắn 24

Hình 8:Quá trình đọc tin nhắn 25

Hình 9:Quá trình thiết lập cuộc gọi 26

Hình 10: Quá trình nhân cuộc gọi 28

Hình 11: Cấu trúc của tinh nhắn SMS 29

Hình 12: Arduino nano

Hình 13: ATmega328P và sơ đồ chân kết nối

Hình 14: Sơ đồ khối

Hình 16: Cảm biến PH

Hình 17: Sơ đồ nguyên lý cảm biến PH

Hình 18: Cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 19: Mạch hạ áp nguồn LM2596S

Hình 20: LCD 204

Hình 21: Lắp LCD với Arduino

Hình 22: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 23: Thiết kế mạch trên phần mềm EasyEDA

Hình 24: Sơ đồ mạch in

Hình 25: Cảm biến PH trong hộp khi mua về

Hình 26: Mạch đang trong quá trình đóng hộp

Hình 27: Hoàn thiên xong phần mạch ………

Hình 28: Chương trình code arduino ………

Hình 2.1 Mạch flash ADC với 4 bộ so sánh………

Hình 2.2 Tạo nguồn AVCC từ VCC………

LỜI MỞ ĐẦU

Với sự phát triển của khoa hoc công nghệ không chỉ ứng dụng vào trong công nghệp mà thời gian gần đây còn được ứng dụng vào trong nông nghiệp ,giúp cho người dân nuôi trồng có quy mô rộng hơn, đở tốn thời gian, nâng cao năng suất, giảm sức lao động.Vì vậy một mô hình giám sát các thông số cần thiết có thể thay đổi do ảnh hưởng của thời tiết trong nông nghiệp không thể thiếu trong quá trình nuôi trồng, nhằm trách được các thiệt hại cho người dân

Trong quá trình học tập tại trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, với sự giúp

đỡ của nhà trường và khoa Cơ – Điện tử em đã được nhận đồ án tốt nghiệp: “Thiết

kế, thi công mạch mô hình giám sát ao hồ nuôi cá thông qua thiết bị báo SIM 900A”

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS.NGUYỄN THANH PHƯƠNG, cùng với các thầy cô trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ

án được giao

Em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn

TP.HCM, ngày tháng năm 2017

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG NƯỚC TRONG

NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Chương này sẽ giới thiệu về tình hình ngành thủy sản trên thế giới và ở Việt Nam, những cơ hội, thách thức, cũng như những bất cập, hạn chế, các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước đặc biệt là vấn đề về ô nhiễm môi trường và dịch bệnh xảy ra trên tôm cá , từ đó xác định được việc cần thiết là giám sát và xử lý môi trường nước, để tiêu trừ được dịch bệnh xảy ra, đó chính là mục tiêu và những nội dung cần được thực hiện trong luận văn này

1.1 Tổng quan về ngành thủy sản

1.1.1 Tình hình nuôi trồng thủy sản trong nước

Năm 2015, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam đạt 6,7 tỷ USD, trong đó xuất khẩu tôm đạt 3 tỷ USD (sản lượng 660.000 tấn) [4] Ngành thủy sản Việt Nam

đã xuất khẩu đạt kim ngạch từ 2,4 tỉ USD năm 2004 đến 7,84 tỉ USD năm

2014 (gấp 3,26 lần) Việt Nam đang là nước có sản lượng nuôi trồng thủy sản đứng thứ 3 thế giới sau Trung Quốc và Ấn Độ

Hình 1: Biểu đồ xuất khẩu thủy sản từ 2000 đến 2015.

Trong năm 2016, sản lượng khai thác thủy sản đạt được những kết quả khả quan Ước tính cả năm 2016 sản lượng khai thác thủy sản đạt 3.076 ngàn tấn, tăng 3% so với năm 2015, trong đó: khai thác biển đạt 2.876 ngàn tấn, tăng 2,21 % so với năm 2015; khai thác nội địa đạt 200 ngàn tấn, giảm 1% so với năm 2015

Sản lượng nuôi trồng thủy sản cả năm đạt 3.650 ngàn tấn, tăng 1,9% so với năm

2015 Riêng đối với ngành nuôi tôm, năm 2016 mặc dù tình hình hạn mặn và dịch bệnh làm ảnh hưởng nhiều tới nuôi tôm nước lợ trong 9 tháng đầu năm Tuy nhiên, mưa nhiều trong những tháng cuối năm, độ mặn giảm cùng với sự chỉ đaọ của các cấp trong việc kiểm soát dịch bệnh nên sản lượng thu hoạch tăng vào những tháng cuối năm Sản lượng tôm nước lợ cả nước ước đạt 650 nghìn tấn (+3,2%) Tại các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, diện tích tôm sú đạt 569.500 ha (+1,8%), sản lượng đạt 251 nghìn tấn (+2,1%)

Diện tích tôm thẻ chân trắng đạt 64.440 ha, tăng 11,5% so với năm 2015, sản lượng đạt 253.1 nghìn tấn (+15,6%)

Bảng 1 Kết quả sản xuất thủy sản năm 2016

KẾT QUẢ SẢN XUẤT THUỶ SẢN NĂM 2016

Đơn vị tính: Sản lượng 1000 Tấn: Diện tích: 1.000 ha

1.1.2.Cơ hội của ngành thủy sản ở Việt Nam

Nhu cầu thủy sản của thế giới đang ngày càng gia tăng Đến năm 2020, nhiều khả năng nguồn cung tôm trên thị trường thế giới vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu Cơ hội phát triển nuôi trồng để đáp ứng sự thiếu hụt của thế giới khoảng 2 triệu tấn hàng năm, nghĩa là gấp 3 lần tổng sản lượng tôm xuất khẩu hiện nay của Việt Nam

Thủy sản là một trong ba ngành có cơ hội phát triển lớn khi Việt Nam gia nhập TPP Ngoài ra Việt Nam còn ký kết các hiệp định thương mại với các quốc gia như FTA Việt Nam với Hàn Quốc, FTA Việt Nam với Liên minh kinh tế Á - Âu Bên cạnh đó, FTA Việt Nam với EU

Thủy sản xuất khẩu được hưởng thuế suất theo cam kết trong EVFTA thay vì thuế GSP như trước sẽ mang lại nhiều lợi íc bởi thuế suất trong EVFTA dành cho đại đa số các sản phẩm xuất khẩu trong khi GSP chỉ dành cho một vài loại sản phẩm nhất định Thuế GSP là ưu đãi đơn phương EU dành cho Việt Nam và có thể rút lại bất cứ lúc nào còn cam kết thuế quan trọng EVFTA là cam kết song phương, ổn định, bền vững mà hai bên bắt buộc phải thực hện, không có quyền tự ý đơn phương hủy bỏ nghĩa vụ này

Với EVFTA, ngành thủy sản Việt Nam cũng có cơ hội lớn trong việc chuyển nguồn nguyên liệu thủy sản trong nước đã sụt giảm đáng kể và Việt Nam đang phải dựa nhiều hơn vào nguồn nguyên lệu từ các nước EU có năng lực kha thác tốt với giá rẻ hơn ( do thuế nhập khẩu giảm) Thêm đó, với năng lực chế biến thuộc nhóm hàng đầu thế giớ, DN thủy sản Việt Nam có thể ga tăng nhập khẩu nguyên liệu từ các nước không thuộc khối EU như Indonesia và một số nước ASEAN khác có ký hiệp định song phương vớ EU và vẫn được tận hưởng ưu đã về thuế nhờ quy tắc xuất sứ cộng gộp, từ đó gia tăng xuất khẩu vào thị trường EU

Nhờ những tác động tích cực từ các Hiệp định thương mại kinh tế, giá trị xuất khẩu (XK) nhiều mặt hàng thủy sản của Việt Nam được dự báo sẽ tăng cao ngay trong năm 2016 và các năm tiếp theo

Thủy sản được xem là một trong những mặt hàng có thế mạnh trong hoạt động xuất khẩu của nước ta Điểm đáng chú ý, tuy còn gặp nhiều khó khăn nhưng xuất khẩu thủy sản vẫn đạt nhiều kết quả tích cực, trong đó có nhiều nước tham gia Hiệp định đối tác chiến lược xuyên Thái Bình Dương (TPP)

Mặc dù tình hình thời tiết trong nước có những diễn biến bất thường như hạn hán

và xâm nhập mặn, đã làm chậm tiến độ thả nuôi thủy sản của người dân Tuy sản lượng thủy sản trong 6 tháng đầu năm 2016 chỉ tăng nhẹ so với cùng thời kỳ 2015, nhưng XK thủy sản vẫn có bước tăng trưởng Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thông trong 6 tháng đầu năm 2016, giá trị xuất khẩu thủy sản ước tính đạt 3,07 tỷ USD, tăng 3,8% so với cùng kỳ đầu năm 2015 Trong 4 thị trường nhập khẩu thủy sản lớn nhất của Việt Nam là Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc ( chiếm 52,81% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản), thì xuất khẩu của Việt nam tăng mạnh nhất, với 10,9% Điều này phần nào cho thấy khi tham gia TPP, sẽ mang lại nhiều cơ hội cho xuất khẩu thủy sản của nước ta

Ngoài hiệp đinh TPP, trong năm 2016 Hiệp định thương mại tự do Việt nam- Hàn Quốc được ký kết cũng giúp nâng cao khả năng cạnh tranh của Việt Nam so với Trung Quốc, Thái Lan, Ecuador Hàn Quốc đã cam kết cấp hạn ngạch thuế quan 10.000 cho tôm Việt Nam trong năm đầu tiên và đạt 15.000 tấn sau 5 năm với thuế suất nhập khẩu 0% Tương tự, khi Hiệp định thương mại tự do giữa Việt nam và Liên minh Hải quân ( gồm Nga, Belarus và Kazakhstan) đi vào thực thi, thủy sản sẽ là nhóm hàng được hưởng

ưu đãi thuế ngay Hầu hết các sản phẩm thủy sản đều được bỏ thuế ngay khi hiệp định có hiệu lực

Khi tham gia TPP, ngành thủy sản Việt Nam có cơ hội thêm tái cấu trúc lại nhằm đạt mục tiêu phát triển bền vững Thông qua quá trình tái cấu trúc, sẽ loại bỏ được những doanh nghiệp có năng lực và khả năng cạnh tranh thấp Đồng thời, khi tham gia TPP, các doanh nghiệp nước ta có thể tận dụng cơ hội trực tiếp tham gia các gối thầu cung cấp nguyên liệu Điều này có thể coi là điều kiện thuận lợi để tăng cơ hội hợp tác, cải tiễn chuỗi sản xuất các mặt hàng thủy sản

Sản lượng tôm sản xuất của Việt nam có sự gia tăng nhanh chóng trong khoảng thời gian từ 2001 đến nay và triển vọng trở thành một ngành kinh tế quan trọng không chỉ phục vụ nhu cầu trong nước mà còn mang lại doanh thu xuất khẩu lớn Năm 2015, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam đạt 6,7 tỷ USD, trong đó xuất khẩu tôm đạt 3 tỷ USD (sản lượng 660.000 tấn), riêng Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long đạt 2,55 tỷ USD Việt Nam đang đứng hàng thứ tư về nuôi tôm,cá trên thế giới với sản lượng tôm,cá nuôi tăng trưởng tốc độ cao

1.1.3.Những bất cập còn hạn chế của ngành thủy sản Việt Nam

- Chịu tác động nặng nề của ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu:

Ngành thủy sản đang bị tác động mạnh của biến đổi khí hậu Vào đầu năm

2016, do thời tiết nắng nóng và xâm nhập mặn, một số tỉnh như Trà Vinh, Kiên

Giang, Bến Tre, Cà Mau, Bạc Liêu đã bị thiệt hại khoảng 2.000 ha

Tình trạng các đập thủy điện ở thượng nguồn giữ và xả nước của dòng sông

Mê Kông không theo quy luật cũng đang khiến chất lượng nước và độ mặn của nước biến động bất thường

Khoảng 80% diện tích nuôi tôm ở ĐBSCL là tự phát, nuôi quy mô nhỏ Thiếu quy hoạch nên đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và xã hội lợi thủy sản cạn kiệt Kéo theo hàng loạt vấn đề xã hội như ô nhiễm nguồn nước phục vụ sinh hoạt và sản xuất của cộng đồng, mâu thuẫn lợi ích trong việc chia sẻ các nguồn tài nguyên thiên nhiên có ảnh hưởng đến sinh kế của người dân [12]

- Dịch bệnh

Vào năm 2012, cả nước có hơn 100.000 ha bị dịch bệnh (gần 15% diện tích nuôi tôm) Theo báo cáo của Cục Thú y, trong 11 tháng đầu năm 2015, tổng diện tích nuôi tôm nước lợ bị thiệt hại là 49.656,51 ha (bằng 104,7% so với cùng kỳ năm 2014), chiếm 7,66% tổng diện tích nuôi tôm của cả nước Nguyên nhân do thời tiết biến đổi, nắng nóng kéo dài dẫn đến thiếu nước, nhiệt độ tăng và độ mặn cao làm tôm

bị suy yếu, tạo điều kiện cho mầm bệnh phát triển và gây bệnh; mầm bệnh lưu hành rộng rãi; các yếu tố đầu vào như tôm giống, hóa chất dùng xử lý cải tạo môi trường, chế phẩm sinh học chất lượng không đảm bảo, …

Theo báo cáo của Cục Thú y, 10 tháng đầu năm 2015, hơn 8.000 tấn thủy sản xuất khẩu của Việt Nam bị các nước trả về do vi phạm quy định nhập khẩu Việc không kiểm soát dịch bệnh từ gốc, không quyết liệt từ địa phương đã khiến ngành xuất khẩu lao đao Dịch bệnh hoành hành, theo nhiều chuyên gia, do nhiều địa

phương đã chủ quan cho rằng dịch bệnh đã được khống chế và điều đó có nghĩa dịch bệnh trên tôm đã được giải quyết

- Sử dụng kháng sinh tràn lan

Trong hoạt động nuôi tôm, nguy cơ ô nhiễm môi trường, dư lượng hóa chất, kháng sinh chưa được kiểm soát tốt Sản xuất thiếu bền vững do sử dụng các hóa chất, kháng sinh vô tội vạ, đồng thời nước thải, chất thải chủ yếu được xả thẳng ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng Nguồn nước ô nhiễm này lại được tái sử dụng làm tăng nguy cơ dịch bệnh cho các vụ tiếp theo

- Quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm còn hạn chế

Hệ thống theo dõi, giám sát và có khả năng truy xuất nguồn gốc quá trình

nuôi, chế biến đến tiêu thụ tôm tại Việt Nam còn rất hạn chế Mặt khác, đa số sản phẩm tôm Việt Nam không truy xuất được nguồn gốc dẫn đến việc các nước phải kiểm tra chất lượng hàng Việt Nam mang tính xác suất và một khi lô tôm nào đó có vấn đề về chất lượng thì hàng loạt sản phẩm bị kiểm định [15]

- Thiếu mô hình nuôi tôm mang lại hiệu quả kinh tế cao và bền vững:

Tỷ lệ nuôi tôm thành công của Việt Nam chỉ đạt 33%-35%, do môi trường ô nhiễm, nhiều dịch bệnh; trong khi ở Indonesia, Ấn Độ… tỷ lệ nuôi thành công tới 70% [16]

1.2.Tổng quan về hệ thống giám sát chất lượng nước ở Việt Nam

1.2.1.Hệ thống tự động giám sát và điều khiển trong nuôi trồng thủy sản theo hướng công nghiệp

Hình 0 Sơ đồ tổng thể hệ thống

Mô tả các chức năng của hệ thống:

Hệ thống có 3 chức năng chính: Kiểm soát chất lượng nước cấp cho các ao nuôi; giám sát, cảnh báo chất lượng nước của các ao nuôi; kiểm soát chất lượng và số lượng nước thải từ các ao nuôi

Giám sát, cảnh báo chất lượng nước của các ao trữ, ao nuôi:

Khi chất lượng nước của các ao nuôi, ao trữ thay đổi, thiết bị Smart gate -CWRS1

sẽ tự động truyền số liệu về cơ sở dữ liệu máy chủ qua mạng điện thoại di động thông qua dịch vụ GPRS hoặc qua sóng vô tuyến Tại vị trí nào chất lượng nước vượt mức cho phép, thiết bị Smart gate - CWRS1 sẽ gửi tin nhắn đến điện thoại di động của chủ ao nuôi hoặc người quản lý, đồng thời tại màn hình điều khiển trung tâm (trên giao diện GIS)

Trên máy tính có kết nối Internet (hoặc điện thoại dòng smart phone), các chủ ao nuôi cũng có thể sử dụng trình duyệt Web để truy cập vào hệ thống để xem trạng thái chất lượng nước ao của mình

Kiểm soát chất lượng nước cấp cho các ao nuôi:

Khi nhận được tin nhắn ao trữ có chất lượng nước không đạt tiêu chuẩn, người quản lý sẽ xử lý chất lượng nước ngay để đảm bảo luôn có nguồn nước đạt tiêu chuẩn để cấp cho hệ thống Người ta có thể vận hành thiết bị Smart gate - CWRS1 tại ao trữ 1 và

ao trữ 2 để ao chứa lắng có độ mặn đúng như yêu cầu Khi tháo nước từ ao nuôi xong thì

hệ thống sẽ tự động vận hành để cấp nước cho ao nuôi đến đúng cao trình mực nước và

độ mặn yêu cầu Toàn bộ các số liệu về chất lượng, số lượng nước đã cấp sẽ được hệ thống lưu trữ và là cơ sở để thu phí các chủ ao nuôi

Kiểm soát chất lượng và khối lượng nước thải từ các ao nuôi:

Khi các ao nuôi xả nước thải, hệ thống sẽ lưu trữ toàn bộ các số liệu về chất lượng nước và khối lượng nước đã thải Đây là số liệu đầu vào cho hệ thống xử lý nước thải và

là cơ sở để thu phí các chủ ao nuôi

1.2.2.Hệ thống mạng giám sát môi trường nông nghiệp và ngư nghiệp

Hình 3 Sơ đồ hệ thống mạng giám sát môi trường trong nông nghiệp và ngư nghiệp

của sử dụng công nghệ IoT

Hệ thống mạng giám sát môi trường nông nghiệp và ngư nghiệp cho phép người

sử dụng kiểm soát chất lượng môi trường nuôi trồng thủy sản qua mạng internet có thể trực tuyến theo dõi tức thời các số liệu về môi trường tại các ao, trại nuôi trồng thủy sản, cùng với việc triển khai phần mềm phân tích giá trị số liệu môi trường (BigData) Chẳng hạn, thiết bị công nghệ tích hợp phần mềm thông minh của hệ thống sẽ giúp giám sát độ chua -PH, khả năng khử các chất oxy hóa - ORP, nhiệt độ, độ dẫn trong môi trường nước ao nuôi có đảm bảo cho cá tôm sống tốt hay chưa Từ đó, giúp nhà nông kịp phòng tránh rủi ro, có giải pháp ứng phó với các tác động từ môi trường đến chất lượng đầu ra, tiết kiệm chi phí và nâng cao năng suất nuôi trồng thủy sản

1.3.Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường nước

Nhiệt độ nước

Nguồn cung cấp nhiệt

- Bức xạ nhiệt của mặt trời

- Sự tỏa nhiệt từ đất

- Từ các phản úng hóa học và sự phần hủy các chất hữu cơ trong nước và nền đáy ao

Quy luật biến động

- Biến động theo mùa

- Biến động theo ngày

 Buổi sáng nhiệt độ cao nhất: thời gian từ 2 - 5h

 Buổi chiều nhiệt độ cao nhất: thời gian từ 14 - 16h

 Nhiệt độ trung bình: thời gian 10h

Tác động

- Tôm, cá có thể chịu đừng sự thay đổi nhiệt độ 0,2 độ C / phút, nhưng khi nhiệt độ thay đổi đột ngột 3 hay 4 độ C hoặc vượt quá giới hạn thích ứng sẽ gây sốc, thậm chí làm tôm, cá chết

- Thay đổi tốc độ trao đổi chất

- Rối loạn hô hấp

- Làm mất cân bằng pH máu

- Làm thay đổi chức năng điều hành áp suất thẩm thấu

- Làm tổn hương bóng hơi của cá

Độ đục / trong

Phụ thuộc vào số lượng và đặc tính của khối chất cái (seston)

- Chất vẩn vô cơ được đưa vào thủy vực từ đất

- Do các phần từ phù sa ( đất sét và bùn ) gây nên được gọi là độ đục vô cơ

- Làm giảm khả năng truyền sáng trong nước, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của tảo, từ đó dẫn đến hiện tượng tương đối thấp về năng suất

- Đối với tôm, cá khi độ đục vô cơ cao, chúng khó hô hấp, cường độ bắt mồi giảm.

Màu sắc nước

Nước trong ao nuôi thương mang các màu sắc khác nhau, hội tụ bởi 3 yếu tố

- Ánh sáng

- Các vật thể trong nước, chủ yếu là chất cái (seston)

- Hệ thống tiếp thu màu (như mắt)

Ảnh hưởng bởi các yếu tố phụ

- Quá trình cộng hưởng màu khi bị kích thích

- Các loại tảo chứa sắc tố

Mùi nước

Mùi của nước tự nhiên được tạo nên bởi cấc chất có trong nước có khả năng bay hơi được

Các chất gây mùi có nguồn gốc vô cơ

- Mùi clo: Do quá trình khủ khuẩn bằng hợp chất clo

- Mùi trứng thối: Do nhiều khí Hydro sunfua

Chất gây mùi có nguồn gốc hữu cơ

- Chất thải công nghiệp

- Dầu mỡ

- Thuốc bảo vệ thực vật

- Formalin

Các chất gây mù từ các quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo

- Mùi tanh hôi: Do có vi khuẩn phát triển

- Mùi bùn: Do tảo lục phát triển

- Mùi tanh cá: Do tảo lam phát triển

- Vị nhạt: Do nhiều khí cacbonic hòa tan

- Vị chua: Do muối Al và Fe gây ra

- Vị chát: Do Na2CO3, MgSO4 và MgCl2

- Vị đắng: Do hàm lượng Mg2+ > 1 g/l

Chỉ số hydro – pH

Ở các vùng nước tự nhiên, phạm vi biến động của pH rất rộng từ 4,5 -91,5;

thường gặp nhất là trong khoảng 6,5 - 9,0

- Nước biển: pH ổn định trong khoảng 7,7 - 8,4

- Sông, hồ: Nước có thể là trung tính, kiềm, thậm chí có thể mang tính axit

 Khi nước nở hoa: pH = 9 vào buổi trưa, pH = 6,5 - 7 về đêm

 Vào mua đông: pH thường ổn định từ 7,0 - 7,5

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi pH

- Sự tồn tại các trạng thái khác nhau của cacbonic

- Sự hô hấp và quang hợp của thủy sinh vật

- Các chất thải hữu cơ tích tụ trong ao

- Chất đất

Ảnh hưởng của pH đến tôm, cá trong ao

- pH < 5 sẽ làm giảm khả năng vận chuyển oxi của hemoglobin

 Mang tiết ra nhiều chất nhầy

 Da và phần ngoài cơ thể tiết ra nhiều nhớt

 Một số vùng trên da trở nên đỏ

 Giảm khả năng đề kháng của cá, tôm đối với bệnh, nhất là bệnh vi khuẩn

- pH > 9 sẽ làm cho các tế bào ở mang và các mô của tôm bị phá hủy

- pH tăng cao sẽ tăng tính độc của NH3 đối với tôm, cá nuôi

- Nếu tôm, được chuyển từ vùng nước này tới vùng nước khác có sự sai khác lớn về pH, tôm cá sẽ sốc pH và chết

Độ mặn

Ảnh hưởng trực tiếp đến việc điều hòa áp suất thẩm thấu của thủy sinh vật

Các thay đổi độ mặn vượt ra ngoài giới hạn thích ứng của cá, tôm nuôi đều gây ra các phản ứng sốc của cơ thể làm giảm khẳ năng đề kháng bệnh của cá, tôm nuôi

Phương pháp xác định: Chuẩn độ dung dịch

Tác động: Độ kiềm giữ vai trò rất quan trọng trong việc duy trì hệ đệm của môi

trường nước, đây được xem là một trong những chỉ tiêu quan trọng duy trì được sực biến động thấp nhất của pH nước ao nuôi, hạn chế tác hại của các chất độc sẵn

có trong ao, nhằm không tạo ra các sốc bất lợi cho tôm, cá nuôi

Các nguyên nhân làm giảm độ kiềm

- Đất ao bị xì phèn

- Mùa mưa, lượng nước mưa trong ao nhiều

- Trong những tháng đầu vụ nuôi tôm, tôm thường xuyên lột vỏ

- Trong ao nuôi có nhiều ốc

Độ cứng

Phân loại

- Dựa vào nồng độ ion Ca+2 và Mg +2 ta chia làm 3 loại

 Độ cứng carbonate: Liên kết với các ion của H2CO3

 Độ cứng không carbonate: Liên kết với các ion Cl-, NO3-, SO4 2-, SiO3 -2, PO4 -3

 Độ cứng chung: Liên kết với tất cả các anion

- Dựa vào độ cứng người ta chia nước ra làm 4 loại

 Mềm: 0 - 75 ppm CaCO3

 Hơi cứng: 75 - 150 ppm CaCO3

 Cứng: 150 - 300 ppm CaCO3

- Giảm sự lột xác và mức tăng trưởng của tôm càng xanh

- Ảnh hưởng đến độc tính của một số hóa chất và thuốc trừ sâu

1.4 Sự cần thiết của đề tài

Với hơn 750.000 ha nuôi tôm cá nước lợ, nước ta được đánh giá là một trong những quốc gia có diện tích nuôi trồng thủy sản lớn trên thế giới Tuy nhiên, trong bối cảnh bất lợi về thời tiết, nắng nóng kéo dài, xâm nhập mặn, mưa trái mùa, nguồn nước cấp bị ô nhiễm (nhiều thông số môi trường tại các điểm quan trắc đầu nguồn nước cấp đều vượt ngưỡng cho phép) làm cho dịch bệnh như đốm trắng, hoại tử gan tụy, đường ruột, phân trắng, vi bào tử trùng…phát triển, gây chết tôm nuôi, giảm sản lượng tôm thu hoạch và gây thiệt hại cho người nuôi

Hình 4 Sản lượng thủy sản Việt Nam từ năm 1995 đến năm 2015 (Nguồn VASEP)

Vì thế cần phải có các giải pháp giúp ngành thủy sản Việt Nam phát triển bền vững, giảm dịch bệnh và giảm ô nhiễm môi trường

1.5 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát môi trường nước ao nuôi tôm,cá để

có các biện pháp can thiệp kịp thời đối với ao nuôi để có thể theo dõi mọi lúc mọi nơi các chỉ số chất lượng nước của môi trường ao nuôi tôm,cá giúp chúng phòng tránh được dịch bệnh, đảm bảo một vụ mùa mới thắng lợi

1.6 Nội dung đề tài

cơ bản của một chiếc điện thoại như gọi điện thoại, nhắn tin, truy cập

GPRS,

Mô-đun SIM900(A) Mini của ChipFC thiết kế dựa trên chipset

SIM900(A) SIM900(A) Mini được tích hợp các linh kiện, kết nối cần thiết, sẵn sàng cho người sử dụng để nghiên cứu, học tập hoặc làm demo nhanh chóng, tiện lợi các dự án có ứng dụng GSM/GPRS SIM900(A) Mini nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí, giúp người dùng tiếp cận và sử dụng nhanh nhất cho

dự án của mình

Hình 5: Module Sim 900A

 Thông số:

- Băng thông:

o SIM900A: Dual-band GSM/GPRS 900/1800MHz

o SIM900: Quad-band GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz

- Giao diện giao tiếp UART (hỗ trợ cả 3.3V và 5V)

- Điều khiển thông qua tập lệnh AT chuẩn (GSM 07.07 ,07.05) và các lệnh nâng cấp của SIMCOM

- Nguồn cấp: các nguồn có thể dùng

o Adapter 5-12VDC, 2-3A Jack cắm tròn 5mm

o Pin Lipo 1-cell (3.7V)

2 Status Output Theo dõi nhanh trạng thái hoạt động của module

5 TXD Output Chân truyền trong điều khiển UART, tương thích

3.3V/5V tùy thuộc vào VCC

7 RXD Input Chân nhận trong điều khiển UART, tương thích

3.3V/5V tùy thuộc vào VCC

Ngõ cấp nguồn vào cho mô-đun Có cùng tác dụng với ngõ Jack DC 5mm trên mô-đun Từ 5~12 VDC, 2~3 Amp

3,9,10 GND Power Điện áp đất 0V

Bảng 2 Kết nối điều khiển Sim 900a

 Sử dụng với Arduino

Kết nối bo Arduino với SIM900(A) Mini như sau:

SIM900(A) Mini Arduino

Hình 6 Kết nối Arduino với Sim 900A

 Kết nối bo Arduino với máy tính bằng cáp USB

 Cấp nguồn cho SIM900(A) Mini bằng Adapter như trên

 Chắc chắn rằng bạn đã lắp SIM Card và Anten cho SIM900(A) Mini trước khi khởi động bằng cách nhấn nút PKey trên SIM900(A) Mini

2.2 Khảo sát tập lệnh AT

Tập lệnh AT(Attention) là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem Mỗi dòng lệnh của nó bắt đầu với “AT” hay “at” Đó là lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT

Với các lệnh AT mở rộng này, chúng ta có thể thực hiện một số thao tác sau:

- Đọc, viết, xóa tin nhắn

- Gửi tin nhắn SMS

- Kiểm tra chiều dài tín hiệu

Số lượng tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì rất thâp, nó chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút

Trong khuôn khổ của đồ án em chỉ tìm hiểu 1 số tập lệnh cơ bản phục vụ cho công việc của mình Sau đây em xin giới thiệu 1 số tập lệnh cơ bản để thao tác dùng cho dịch vụ SMS,bao gồm:

<CR>: Carriage return (Mã ASCII 0x0D)

<LF>: Line Feed (Mã ASCII 0x0A)

MT : Mobile Terminal – Thiết bị đầu cuối mạng

TE : Terminal Equipment – Thiết bị đầu cuối

Lệnh hủy cuộc gọi : ATH<cr>

Ví dụ : Khi muốn từ chối cuộc gọi đến module sim 548 ta gõ lệnh ATH

<mode> 0 Chế độ PDU

1 Chế độ văn bản

Lệnh thiết lập chế độ phản hồi :

<mode> 0 : bình thường

1 : không thay đổi trạng thái của bộ thu SMS chuyên biệt

Lệnh gửi tin nhắn :

<da> số điện thoại mà tin nhắn được gửi đến

<toda> Định dạng địa chỉ thể hiện trong số điện thoại

129 Dạng không xác định (Số định dạng ISDN)

128 Dạng không xác định (Số định dạng không xác định)

161 Dạng số quốc gia (Định dạng ISDN)

OK Lệnh thiết lập

AT+CMGD=<index>

2.2.4 Chi tiết một cuộc gửi tin nhắn :

Hình 7 Quá trình gửi tin nhắn

“ (1) Gửi tin nhắn đến thuê bao bằng cách sử dụng lệnh AT+CMGS=”số điện thoại”

(2) Nếu lệnh (1) được thực hiện thành công, chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>> (ký tự “>” và 1 khoảng trắng)

(3) Gửi nội dung tin nhắn và kết thúc bằng ký tự có mã ASCII 0x1A

(3A) Gửi ký tự ESC (mã ASCII là 27) nếu không muốn tiếp tục gửi tin nhắn nữa Khi đó TE sẽ gửi trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>

(4) Chuỗi trả về thông báo kết quả quá trình gửi tin nhắn Chuỗi trả về có định dạng như sau:

<CR><LF>+CMGS: 62<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Trong đó 62 là một tham chiếu cho tin nhắn đã được gửi Sau mỗi tin nhắn được gửi đi, giá trị của tham chiếu này sẽ tăng lên 1 đơn vị Số tham chiếu này có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến 255

Chức năng truyền nhận tin nhắn và chức năng thoại được tách biệt Khi đang thông thoại vẫn có thể truyền nhận được tin nhắn Khi truyền nhận tin nhắn vẫn có thể tiến hành thiết lập và kết thúc cuộc gọi.”

2.2.5 Đọc tin nhắn

Hình 8 Quá trình đọc tin nhắn

Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM

“ Mọi thao tác liên quan đến quá trình nhận tin nhắn đều được thực hiện trên ngăn 1 của bộ nhớ nằm trong SIM

(1)Đọc tin nhắn trong ngăn 1 bằng lệnh AT+CMGR=1

(2A) Nếu ngăn 1 không chứa tin nhắn, chỉ có chuỗi sau được trả về:

<CR><LF>NỘI DUNG<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Các thao số trong chuỗi trả về bao gồm trạng thái của tin nhắn (REC UNREAD), số điện thoại gửi tin nhắn (+84934705686) và thời gian gửi tin nhắn (20/11/12,09:09:09+09) và nội dung tin nhắn

(3) Sau khi đọc, tin nhắn được xóa bằng lệnh AT+CMGD=1.”

2.2.6 Thực hiện cuộc gọi

Hình 9 Quá trình thiết lập cuộc gọi

(1) “ ATDxxxxxxxxxx;<CR>Quay số cần gọi

(2) Chuỗi trả về sẽ có dạng:<CR><LF>OK<CR><LF>

Chuỗi này thông báo lệnh trên đã được nhận và đang được thực thi

Sau đó là những chuỗi thông báo kết quả quá trình kết nối ( nếu như kết nối không

được thực hiện thành công)

(2B) Nếu cuộc gọi bị từ chối bởi người nhận cuộc gọi, hoặc số máy đang gọi tạm

thời không hoạt động ( chẳng hạn như bị tắt máy ) chuỗi trả về có dạng:

<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>

(2C) Nếu cuộc gọi không thể thiết lập được do máy nhận cuộc gọi đang bận ( ví

dụ như đang thông thoại với một thuê bao khác), chuỗi trả về sẽ có dạng:

<CR><LF>BUSY<CR><LF> (4s) Tổng thời gian từ lúc modem nhận lệnh cho đến lúc nhận được chuỗi trên thông thường là 4 giây

(2D) Nếu sau 1 phút mà thuê bao nhận cuộc gọi không bắt máy, chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>NO ANSWER<CR><LF> (60s) (3) Trong trường hợp quá trình thiết lập cuộc gọi diễn ra bình thường, không có chuỗi thông báo nào (2A, 2B, 2C hay 2D) được trả về, và chuyển sang giai đoạn

thông thoại

Quá trình kết thúc cuộc gọi được diễn ra trong hai trường hợp:

(4A) Đầu nhận cuộc gọi gác máy trước, chuỗi trả về sẽ có dạng: