CHĂM sóc vườn RAU tự ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT (có code)

72 983 11
CHĂM sóc vườn RAU tự ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT (có code)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHĂM SÓC VƯỜN RAU TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AC Alternating Current ADC Analog to Digital Converter App Application DC Direct Current GND Ground I2C Inter-Intergrated Circuit ID Identity IoT Internet of Things MCU Multipoint Control Unit PHP Hypertext Preprocessor RAM Random Access Memory RF Radio Frequency SPI Serial Peripheral Interface UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter VCC Voltage colector to colector Wifi Wireless Fidelity ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/71 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tên đề tài Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT đề tài em lựa chọn để tiến hành làm đồ án tốt nghiệp Đề tài tiến hành nghiên cứu dựa ứng dụng IoT lĩnh vực điện, điện tử nông nghiệp Việc tự động hóa quy trình tưới nước, chiếu sáng cần thiết cho trồng ứng dụng công nghệ IoT với mục tiêu làm tăng suất trồng trọt quy mơ diện tích nhỏ, góp phần hình thành vườn rau từ đem lại hiệu kinh tế so với mơ hình bán tự động hay thủ cơng có sẵn thị trường 1.2 Lý chọn đề tài Việc chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu có vườn rau với quy mơ hộ gia đình để đáp ứng nhu cầu thực phẩm hàng ngày thay cho loại rau chất lượng, sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật tồn thị trường Tuy nhiên, mặt chung thị, diện tích vườn thường trồng giàn, chậu với quy mô nhỏ sân thượng nên thường khơng chăm sóc để mang lại suất mong muốn Ngồi ra, đặc thù cơng việc, người trồng rau có thời chăm sóc, tưới nước dẫn đến việc vườn rau thường không trì lâu, dễ bị bỏ quên sau thời gian sử dụng Để giúp việc trồng rau thuận lợi góp phần tăng suất, giảm cơng sức tiêu tốn để chăm sóc mang lại kết đáng mong đợi, em tìm cách tự động hóa số công việc chiếu sáng, tưới nước để tối ưu quy trình sản xuất Việc theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, tình trạng thời tiết vườn rau giúp người trồng chủ động định việc chăm sóc vườn cách hợp lý từ xa mà đảm bảo hiệu sản xuất Cách làm tiết kiệm công sức, thời gian lao động đồng thời tăng tính hiệu kinh tế tưới theo lưu lượng định, phù hợp với chu trình sinh trưởng tránh gây lãng phí khơng cần thiết suốt q trình chăm sóc trồng 1.3 Đối tượng nghiên cứu Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4/71 Đối tượng nghiên cứu hướng đến đồ án tốt nghiệp công nghệ IoT Việc ứng dụng công nghệ IoT nông nghiệp, cụ thể đồ án tốt nghiệp phù hợp với xu hướng thị trường Trong bối cảnh Việt Nam chuyển đổi sang kinh tế số bùng nổ cách mạng công nghiệp 4.0 ứng dụng IoT quan trọng, đặc biệt lĩnh vực mạnh Việt Nam nơng nghiệp Việc làm mơ hình thực tế với quy mô vừa nhỏ phù hợp với thực tế nhu cầu người dân nay, người dân sống khu đô thị muốn sở hữu vườn rau nho nhỏ cho riêng gia đình, mang lại hiệu cao khơng tiêu tốn nhiều thời gian chăm sóc 1.4 Mục đích nghiên cứu Đề tài chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT em chọn làm đồ án tốt nghiệp nhằm đạt mục đích sau: - Giảm cơng sức, thời gian chăm sóc cho suất vượt trội Hệ thống cảm biến thu thập thông tin môi trường nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất từ có điều chỉnh phù hợp với phát triển - trồng dựa vào chu kỳ sinh trưởng Dữ liệu thu thập quản lý hệ thống quản lý sở liệu để tiện cho việc truy/xuất Từ liệu thu được, người ta dễ dàng đánh giá hiệu hệ thống ưu điểm hệ thống so với cách trồng thủ cơng hay mơ hình tự động khác có sẵn thị trường 1.5 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tiến hành sau: - Tìm hiểu cách thức hoạt động board mạch Arduino Thơng qua tích lũy kinh nghiệm cho việc thiết kế, lập trình hệ thống Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5/71 - Tìm hiểu cảm biến cần thiết cách kết nối cảm biến với board mạch để thu thập liệu Tìm hiểu phương thức truyền wifi, cách - hiển thị, điều khiển truy xuất liệu từ xa Xây dựng sơ đồ giải thuật, nguyên lý hoạt động hệ thống dựa vào chu kỳ sinh trưởng trồng yếu tố môi trường thu thập Đánh giá tính khả thi, điều chỉnh số liệu phù hợp để hệ thống hoạt động đạt - chất lượng tối đa Tiến hành xây dựng sở liệu loại trồng khác để người sử dụng dễ dàng tìm kiếm điều chỉnh trình tự động chăm sóc cho phù - hợp với loại trồng Xây dựng mơ hình thực tế Tiến hành chạy thử đánh giá tính hiệu mơ hình Kiểm tra, đánh giá, sửa lỗi trình hoạt động hệ thống để giảm thiểu rủi ro đáng tiếc xảy 1.6 Đóng góp đồ án So với hệ thống chăm sóc rau tự động/ bán tự động có sẵn thị trường Hệ thống có đóng góp sau: - Tích hợp việc điều khiển tưới nước tự động từ xa thông qua giao thức wifi so - với cách bật/tắt thủ công thông thường Xây dựng sở liệu với nhiều loại trồng khác để người dùng dễ dàng truy cập thay đổi cách chăm sóc tự động cho phù hợp với mục - đích trồng trọt Quyết định việc tưới nước, bật đèn chăm sóc vườn thực cách hiệu dựa vào thông số mơi trường mà hệ thống thu thập Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6/71 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ VẤN ĐỀ ĐẶT RA 1.7 Công nghệ IoT (Internet of Things) 1.1.1 Khái niệm Internet of Things hiểu mạng lưới vạn vật kết nối với thông qua môi trường Internet Ở môi trường này, đồ dùng, thiết bị hay người gắn với mã số định danh riêng truyền tải, trao đổi thơng tin hai hay nhiều thiết bị với thông qua mã số định danh mà không cần đến tác động người tương tác người với máy tính Hiểu cách đơn giản, Internet of Things mơi trường mà đó, vật kết nối với Internet “giao tiếp” với Ở đó, người theo dõi, giám sát điều khiển thiết bị khác thông qua thiết bị thông minh điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay kết nối với Internet Hình 2-1: Tổng quan Internet of Things [9] Internet of Things khái niệm đưa Kenvin Ashton vào năm 1999 dùng để thiết bị nhận biết tồn chúng khối kiến trúc mang tính kết nối Một hệ thống IoT phải có hai thuộc tính phải có ứng dụng Internet phải lấy thông tin từ vật chủ IoT xu hướng tất yếu tương lai, nơi mà người trực Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7/71 tiếp tác động đến thứ thu chất lượng cao cho nhu cầu sống ngày - 1.1.2 Xu hướng tính chất Internet of Thing Thông minh: Mục tiêu thực hệ thống IoT xây dựng mạng lưới thực thể có khả tự tổ chức hoạt động theo tình huống, mơi trường khác Đồng thời thực thể có kết nối, chia - sẻ liệu qua lại lẫn Kiến trúc dựa kiện: Các thiết bị hoạt động hệ thống IoT phản hồi kiện diễn lúc chúng hoạt động theo thời gian thực - Một mạng lưới sensor thành phần hệ thống IoT Phức tạp: IoT hệ thống phức tạp đòi hỏi nhiều thiết bị kết nối với Mạng lưới IoT chứa từ 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng kết nối mạng mạng lưới theo dõi hoạt động đối tượng cụ thể Một cư dân sống thành phố bị bao bọc xung - quanh từ 1000 – 5000 thiết bị có khả theo dõi Vấn đề không gian, thời gian: Về lý thuyết, IoT hệ thống thu thập nhiều liệu, có liệu vị trí xác vật So với Internet quản lý xử lý thông tin người, hệ thống IoT thu thập thêm nhiều liệu thừa không cần thiết q trình xử lý thơng tin Ngồi ra, việc xử lý khối lượng liệu lớn khoảng thời gian ngắn để đáp ứng nhu cầu đối tượng thách thức - không nhỏ áp dụng hệ thống IoT với quy mô lớn Các hệ thống phụ IoT: Không phải tất thứ nằm hệ thống IoT phải kết nối với mạng lưới Internet toàn cầu mà chúng hoạt động đơn lẻ, tương tác với không cần Internet giống mạng nội WAN, LAN 1.1.3 Sự phát triển Internet of Things Trên giới nay, tác động IoT đa dạng nhiều lĩnh vực kinh tế, giáo dục, dịch vụ y tế, kỹ thuật, giao thông, xây dựng, quản lý sở hạ tầng Theo dự báo, đến năm 2024 có 500 tỉ thiết bị kết nối với Đây Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8/71 số khổng lồ dự báo phát triển nhảy vọt theo cấp số nhân ứng dụng IoT tương lai IoT coi chìa khóa thành công, bước ngoặt hội lớn tương lai để tối ưu hóa vấn đề hữu, phục vụ để nâng cao giá trị sống người dùng Hình 2-2: Sự phát triển IoT dự đoán đến năm 2020 [5] Là nước lên từ nông nghiệp, việc áp dụng công nghệ IoT vào sản xuất làm thay đổi hoàn toàn mặt kinh tế nước ta chuyển từ hình thức sản xuất thủ cơng sang hình thức sản xuất tự động Đây phương pháp để giảm thời gian, cơng sức chăm sóc đem lại hiệu kinh tế cao Đối với đề tài đồ án chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT, để xây dựng hệ thống hiệu quả, ổn định mang lợi ích kinh tế cao, cần phải tìm hiểu chu trình sinh trưởng rau, cụ thể đề tài hướng đến rau cải để từ xây dựng chương trình chăm sóc tự động 1.8 Ảnh hưởng yếu tố ngoại cảnh đến trồng Đề tài xây dựng phát triển, thiết lập sơ đồ khối điều khiển dựa chu trình sinh trưởng rau cải Các biện pháp kỹ thuật canh tác trồng rau mang lại kết tốt xây dựng sở yêu cầu Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9/71 rau yếu tố thời tiết điều kiện ngoại cảnh Đối với loại rau màu khác, có phương pháp khác tùy vào yêu cầu loại yếu tố môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng ) Có nhiều yếu tố ngoại cảnh tác động lên trồng, số yếu tố chủ yếu là: - Nhiệt độ: Gồm có nhiệt độ khơng khí nhiệt độ đất Nhiệt độ tác động lên trồng nhiều cách: Bằng số lượng, trị số nhiệt; biến động trị số nhiệt độ; tần suất xuất trị số nhiệt; thời gian tác - động; thời kỳ tác động; độ chênh lệch nhiệt độ theo thời gian Ánh sáng: Gồm có thành phần ánh sáng, cường độ ánh sáng, thời gian chiếu - sáng Nước: Gồm có độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất Nước tác động lên trồng thông qua khối lượng chất lượng Ngồi ra, rau chịu yếu tố tác động khác đất trồng, khơng khí, lồi vi sinh vật 1.1.4 Yêu cầu rau cải nhiệt độ Nhiệt độ yếu tố có ý nghĩa định sinh trưởng phát triển Tác động nhiệt độ lên trồng chuỗi tác động với ý nghĩa khác nhau, thay đổi liên tục từ trị số miền thích hợp đến khơng thích hợp chuyển sang miền gây hại Miền nhiệt độ thích hợp để trồng rau cải 20-28 oC Từ miền nhiệt độ thích hợp phía hình thành miền nhiệt độ thích hợp, gây hại gây chết Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10/71 Hình 2-3: Phân bố miền ảnh hưởng nhiệt độ [7] Yêu cầu cải nhiệt độ thay đổi theo giai đoạn sinh trưởng Ở thời kỳ nảy mầm, hạt có yêu cầu nhiệt độ tương đối cao Những loại rau cải nảy mầm nhanh nhiệt độ 25-30oC Nhiệt độ cao hay thấp giai đoạn ảnh hưởng tới tốc độ nảy mầm nhanh hay chậm mà ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng phát triển Ở thời kỳ con, rễ hình thành nên yếu, sinh trưởng chủ yếu dựa vào chất dự trữ hạt Nếu gặp nhiệt độ cao, hô hấp tăng, chất dinh dưỡng bị tiêu hao nhiều chất dự trữ hạt có nhanh chóng bị sức, thân vàng vọt Vì vậy, cần tạo điều kiện nhiệt độ tương đối thấp để tránh tượng vống Khi lớn khoảng 3-4 ngày tuổi, ta lại sinh trưởng điều kiện nhiệt độ bình thường Ở thời kỳ dinh dưỡng, phát triển với tốc độ nhanh, quang hợp tăng lên nhiều so với thời kỳ trước Ở giai đoạn này, nhiệt độ cao có lợi cho quang hợp Tuy Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 58/71 SetAS = param.asInt(); Serial.println(SetAS); } void Auto() { Serial.println(Hour); Serial.println(StartHour); Serial.println(Minute); Serial.println(StartMinute); if ( Hour == StartHour && Minute == StartMinute || humiddat 59) { TimeKT_M = (TimeBD_M + TGtoi) - 59; TimeKT_H = TimeBD_H + 1; } if (TimeBD_M + TGtoi = SetDoam) { B = 0; } if (B == ) { digitalWrite(Van, HIGH); Serial.println("da tat"); } } void AutoLight() { if ( Hour > && Hour < 18) { OnLight = 1; } if ( Hour = 18) Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 60/71 { OnLight = 0; } if ( OnLight == && lux SetAS) { digitalWrite(Den, HIGH); } } // BLYNK_WRITE(V9) { switch (param.asInt()) { case 1: CD = 1; break; case 2: CD = 2; break; } } void Selectmode() { Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 61/71 if (CD == 1) { Auto(); AutoLight(); } if (CD == 2) { Blynk.virtualWrite(12, HIGH); Blynk.virtualWrite(11, HIGH); } } Code sở liệu dùng MySQL: phpMyAdmin SQL Dump version 4.8.3 https://www.phpmyadmin.net/ - Host: localhost:3306 Generation Time: Dec 26, 2018 at 01:17 AM Server version: 10.0.37-MariaDB-cll-lve PHP Version: 7.2.7 SET SQL_MODE = "NO_AUTO_VALUE_ON_ZERO"; SET AUTOCOMMIT = 0; START TRANSACTION; SET time_zone = "+00:00"; Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng cơng nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 62/71 /*!40101 SET @OLD_CHARACTER_SET_CLIENT=@@CHARACTER_SET_CLIENT */; /*!40101 SET @OLD_CHARACTER_SET_RESULTS=@@CHARACTER_SET_RESULTS */; /*!40101 SET @OLD_COLLATION_CONNECTION=@@COLLATION_CONNECTION */; /*!40101 SET NAMES utf8mb4 */; - Database: `taybolco_iot` - Table structure for table `Crops` -CREATE TABLE `Crops` ( `ID` int(11) NOT NULL, `Name` varchar(200) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL, `Temp_min` int(11) NOT NULL, `Temp_max` int(11) NOT NULL, `Humid_min` int(11) NOT NULL, `Humid_max` int(11) NOT NULL, `Light` varchar(200) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_unicode_ci NOT NULL ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1; Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63/71 - Dumping data for table `Crops` -INSERT INTO `Crops` (`ID`, `Name`, `Temp_min`, `Temp_max`, `Humid_min`, `Humid_max`, `Light`) VALUES (1, 'Hành, tỏi', 15, 20, 45, 55, 'Trung bình'), (2, 'Cà chua', 18, 26, 55, 65, 'Ngắn'), (3, 'Cải xanh', 10, 28, 80, 90, 'Dài'), (4, 'Ớt', 25, 30, 70, 80, 'Dài'); - Indexes for dumped tables Indexes for table `Crops` -ALTER TABLE `Crops` ADD PRIMARY KEY (`ID`); - AUTO_INCREMENT for dumped tables AUTO_INCREMENT for table `Crops` Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64/71 ALTER TABLE `Crops` MODIFY `ID` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, AUTO_INCREMENT=13; COMMIT; /*!40101 SET CHARACTER_SET_CLIENT=@OLD_CHARACTER_SET_CLIENT */; /*!40101 SET CHARACTER_SET_RESULTS=@OLD_CHARACTER_SET_RESULTS */; /*!40101 SET COLLATION_CONNECTION=@OLD_COLLATION_CONNECTION */; Code lập trình PHP để lấy hiển thị liệu từ Database MySQL lên html: ////////////////////////////// Thêm trồng Chăm sóc vườn rau tự động ứng dụng công nghệ IoT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65/71

Ngày đăng: 22/03/2019, 20:31

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

  • CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

    • 1.1 Tên đề tài

    • 1.2 Lý do chọn đề tài

    • 1.3 Đối tượng nghiên cứu

    • 1.4 Mục đích nghiên cứu

    • 1.5 Phương pháp nghiên cứu

    • 1.6 Đóng góp mới của đồ án

    • CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ VẤN ĐỀ ĐẶT RA

      • 1.7 Công nghệ IoT (Internet of Things)

        • 1.1.1 Khái niệm

        • 1.1.2 Xu hướng và tính chất của Internet of Thing

        • 1.1.3 Sự phát triển của Internet of Things

        • 1.8 Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đến cây trồng

          • 1.1.4 Yêu cầu của rau cải đối với nhiệt độ

          • 1.1.5 Yêu cầu của rau đối với ánh sáng

          • 1.1.6 Yêu cầu của rau đối với nước

          • 1.9 Đề xuất các giải pháp

          • 1.10 Phạm vi ứng dụng

          • CHƯƠNG 3. Ý TƯỞNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

            • 1.11 Sơ đồ giải thuật của hệ thống

            • 1.12 Sơ đồ khối hệ thống tưới tự động dựa vào độ ẩm đất

            • 1.13 Sơ đồ khối hệ thống tưới tự động

            • 1.14 Sơ đồ khối hệ thống chiếu sáng tự động

            • 1.15 Nội dung nghiên cứu

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan