Phát triển hệ thống iot cho công nghiệp thông minh

MỤC LỤC Chương 1: Mở đầu I Đặt vấn đề II Mục tiêu, nhiệm vụ giới hạn đề tài Chương 2: Giới thiệu Internet of things (IoT) 10 I Internet of things gì? 16 If ứ ng dụn g IoT 17 III IoT tương lai 18 Chương 3: Tổng quan linh kiện sử dụng 19 T ESP32 NodeMCU LuaNode32 19 MÔ tả 19 Thông số kỹ thuật 19 3.Sơ đồ chân 19 II Module Relay 19 Giới thiệu .19 Các loại Relay cách xác định trạng thái 20 Cách sử dụng Relay 21 Module Relay sữ dụng 22 M ôTả: 22 Thông số kỹ thuật: 22 III Cảm biến DHT11 23 Mô tả: 23 Thông số kỹ thuật: 23 IV Cảm biến Photodiod Light Sensor 24 Mô tả: 24 Thông số kỹ thuật: 24 V.Cảm biến Cảm Biến Nước Mưa (Rain Water Sensor ) .25 Mô tả: 25 Thông số kỹ thuật: 25 VI Cảm biến Cảm Biến Siêu Âm HC SR-04 27 MÔ tả: 27 Thông số kỹ thuật: 27 VII Nguồn Xung AC-DC HIECUBE HD0512P36SR 12VDC & 5VDC 36W 28 Mô tả: 28 Thông số kỹ thuật: 28 VIII Nguồn Tổ Ong 12V 29 Mô tả: 29 Thông Số Kỹ Thuật: 29 Chuơng 4: Giới thiệu Webserver 31 I.Giới thiệu ứng dụng W eb 31 K h i niệm ứ n g d ụ n g w e b 31 C ác vẩn đ ề liên q u a n đến ứ n g d ụ n g w e b 32 C ác th u ậ t n g ữ th n g d ù n g 32 II Tổng quan Web Server 36 Đ ịn h n g h ĩa v ề W eb S e r v e r 36 2.N g u yên lỷ h o t đ ộ n g củ a W eb S e rv e r 37 W eb C lien t 38 III.Các giao thức sử dụng Web Server 38 ỉ.G ia o th ứ c H T T P 38 G iao th ứ c F T P 39 IV.Các Web Server thông dụng 39 W eb S e rv e r A p a c h e 39 2.I I S 40 Su n J a v a S ystem W eb S e rve r (J S W S ) 40 Chuơng 5: Thiết kế mạch chng trình điều khiển 42 I Nguyên lý sử dụng thiết bị thiết k ế 42 II Giao diện w eb: 43 Trang cài đặt: 45 III Phần cứng 45 III Sơ đồ xây dựng hệ thống IoT giám sát điều khiển thiết b ị 47 IV.Code điều khiển 48 Webserver 48 ESP32 NodeMCU LuaNode32 56 Code đọc giá trị cảm biến: 57 Code điều khiển nút nhấn: 58 Chuơng 6: Kết luận huớng phát triển đề tài 64 I Kết luận 64 II Huớng phát triển đề tài 64 TÀI LIỆU THAM K H Ả O 65 Chương 1: Mở đầu I.Đặt vấn đề Sự bùng nổ thiết bị, hệ thống công nghệ thông minh gắn kết kết nối sống tạo hội để kết nối điều với internet Việc thu thập liệu kết kết nối tạo hiệu giải pháp mà truớc mơ uớc câu chuyện khoa học viễn tuởng Hiện nay, hệ thống điều khiển khái niệm mẻ nữa, hữu tất quốc qia giới đóng vai trị qua trọng ngành cơng nơng nghiệp ngành điện IoT đuợc ứng dụng vào nông nghiệp hầu hết giai đoạn từ trình sản xuất đến đóng gói phân phối nơng sản đến nguời tiêu dùng Việc ứng dụng IoT vào nông nghiệp mang lại nhiều thuận lợi cho nguời nông dân, quan trọng nâng cao hiệu trồng trọt, nhu nâng cao hiệu kinh tế Nhu biết khí hậu ngày trở nên khắc nghiệt, nên việc nguời tự theo dõi thời tiết can thiệp, chăm sóc trồng cho kịp với thay đổi khí hậu, thật tốn nhiều thời gian công sức, hiệu lại không cao Thế nhung với can thiệp máy móc, hệ thơng cảm biến, giúp nguời nơng dân giám sát cách xác hiệu Cảm biến - sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa giác quan - nhu giác quan thể nguời Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện thu nhân thơng tin từ bên ngồi Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động tự động hiển thị thông tin đại luợng cảm nhận hay điều khiển q trình định truớc có khả thay đổi cách uyển chuyển theo môi truờng hoạt động Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại luợng vật lý đại luợng khơng có tính chất điện cần đo thành đại luợng điện đo xử lý đuợc Các đại luợng cần đo (m) thuờng tính chất điện (nhu nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trung (s) mang tính chất điện (nhu điện tích, điện áp, dịng điện trở kháng) chứa đựng thơng tin cho phép xác định giá trị đại luợng đo Đặc trung (s) hàm đại luợng cần đo (m): s = F(m) Nhận thấy thuận lợi nhu tính ứng dụng cao IoT ngành nơng nghiệp, cụ thể là trồng, nhóm chúng tơi định chọn đề tài “ Phát Triển Hệ Thống IoT Cho Nông Nghiệp Thông Minh” Phạm vi ứng dụng: > > > > > > > > > Công nghiệp Nghiên cứu khoa học Mơi trường, khí tượng Thơng tin viễn thông Nông nghiệp Dân dụng Giao thông Vũ trụ Quân II.Mục tiêu, nhiệm vụ giới hạn đề tài Mục tiêu đề tài nghiên cứu biết cách sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT, cảm biến ánh sáng, cảm biến nước mưa, cảm biến siêu âm SRF-04 điều khiển máy bơm, máy quạt, đèn qua internet Xây dựng hệ thống IOT để giám sát nhiệt độ, độ ẩm, nước mưa, cường độ ánh sáng qua mạng internet Webservice Ý tưởng cốt lõi hệ thống thông tin từ cảm biến thu thập truyền đến xử lý trung tâm(ESP32), sau trung tâm đưa xử lý cho hệ thống bơm tưới, bơm bồn , máy quạt, hệ thống đèn hoạt động cách phù hợp để tạo môi trường thuận lợi cho trồng phát triển tối ưu Đồng thời thu thập giám sát thông tin lên internet để giám sát điều khiển hoạt động hệ thống Chưotig 2: Giói thiệu Internet of things (IoT) Hiện nay, có nhiều cộng đồng tảng phát triển hỗ trợ làm sản phẩm IoT, người viết sâu vào phân tích sử dụng tảng đại diện cho nhóm cơng nghệ • Social: Cộng đồng mã nguồn mở dùng ngôn ngữ Arduino - Top ngơn ngữ lập trinh thơng dụng • Mobile: Blynk ứng dụng hai tảng ĨOS Android giúp bạn làm nhanh ứng dụng vòng phút để giám sát điều khiển thiết bị IoT • Analyze: SpeakThing tảng mã nguồn mở loT cho phép bạn hiến thị phân tích liệu • Cloud: Particle Dashboard hỗ trợ lập trinh IDE online, lập trình thiết bị phần cứng lập trình web với Restful • Thing: Photon SparkCore mạch thiết kế tích hợp lập trình bàng ngơn ngữ Arduino kết nối qua mạng Toàn tảng OpenSource hãng Particle Photon Photon mạch tích hợp bao gồm chip lõi ARM chip Wifí đế kết nối Internet Phiên có tên Spark Core, phát triển hãng Particle vào năm 2013 từ dự án Kickstart Photon tích hợp sẵn thư viện dùng cho việc kết nối mạng, dễ dàng lập trình Arduino chi' phút Ví dụ, cần hai dịng lệnh biến Photon thành server REST API thông qua Particle Cloud để thu thập liệu điều khiển thiết bị khác Ngoài ra, Particle Cloud hỗ trợ Webhook kết nối tới dịch vụ cloud hãng công nghệ lớn Microsoft, Amazon IFTTT - " i f this, then t h a f \ Ở giai đoạn tiến trình khởi nghiệp mình, nhiều doanh nghiệp giới dùng Photon đễ phát triển Prototype Thậm chí sau có tảng vững họ tiếp tục làm việc với Particle để biến thành sản phẩm thương mại, hỗ trợ mở rộng quy mơ quản lý sản phẩm Trong đó, sản phẩm tiêu biểu mà người viết muốn nhắc đến máy pha cà phê Keurig Sản phẩm làm thử ngày, sau tháng đội ngũ sản xuất hoàn thành sản phẩm tháng sau, sản phẩm trình làng trực tiếp thị trường Michael Cunningham, CIO, Keurig Hệ sinh thái vườn thông minh nhà Grove Lab (https://grovelabs.iol nhũng sản phẩm tiêu biểu với kỹ sư nhúng, họ hoàn thành dự án Các sản phẩm Particle dược OpenSource GITHUB địa https://githưb.com/spark Hiện hãng có dịng sản phẩm module wifi Photon, KĨT Photon, Electron 2G/3G, dòng sản phẩm Spark Core ngừng bán Blynk Blynk ứng dụng ĨOS Android hỗ trợ lập trình viên viết ímg dụng di động cho thiết bị thông minh - IoT vài phút, ứng dụng dễ dàng kết nối với mạch tích họp tảng thơng dụng Arduino, Raspberry Pi, Esp8266, Particle (Photon/ SparkCore) thông qua Internet Với Blynk Cloud, người dùng đồng liệu với ứng dụng di động từ thư viện tảng khác Sản phẩm có giao diện tương đối dễ dùng, thao tác cách kéo thả miễn phí với dự án thử nghiệm, dùng thử Riêng đối vói số thiết bị, ứng dụng Blynk bắt đầu có hình thức thu phí Các ứng dụng tiêu biểu Blynk: tay điều khiển Drone, giám sát ứng dụng trồng thông minh qua Arduino Chi tiết tham khảo tại: http://www.blvnk■cc/ function GetAllInfoDev(){ loadXmlHttpO; if(xh){ xh open("GET",M/AllDe v" ,true); / For onreadystatechange xh.onreadystatechange = function(){ if (xh ready State == 4) { if(xh status == 200) { var res = JSON.parse(xh.responseText); //Ndev = Number(res.ndev); //Ndev DevState = res.DS; ModeState = res.DM; UpdateDisplayDev(); } } } } xh.send(null); } function UpdateDisplayDev(){ for(i = 0;i