Phát triển hệ thống iot cho nông nghiệp thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU BARIA VUNGTAU UNIVERSITY C a p Sa i n t J a c q u e s ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG IoT CHO NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH Họ tên GVHD: Th.s Nguyễn Lương Thanh Tùng Họ tên SVTH: Phan Ngọc Hiểu Trần Nguyễn Hoài Nam Chuyên Ngành : Điện tử công nghiệp Lớp: DH16DT Vũng Tàu, tháng năm 2020 Nhận xét GVHD l.Thái độ tác phong nhận thức trình thực đồ án: 2.Hình thức, thể thức trình bày đồ án: Kiến thức chuyên môn: 4.Đánh giá khác: 5.Đánh giá kết quả: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Lưong Thanh Tùng LỜI CẢM ƠN Đ ể hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Trước tiên chúng em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện cho chúng tơi có mơi trường học tập tốt Chứng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên Ths Nguyễn Lương Thanh Tùng, giảng viên trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Trên cương vị người hướng dẫn đề tài, trực tiếp hướng dẫn nhiệt tinh giúp đỡ điều kiện cho chúng em suốt thời gian thực Đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu cung cấp cho chúng em kiến thức quý báu làm tảng cho nghiên cún chúng em việc thực đồ án môn học LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển thi ngành k ĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Những thiết bị điện,điện tử phát triển mạnh mẽ ứng dụng rỗng rãi đời sống sản suất Từ thời gian đầu phát triển vi xử lý cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Ngày phát triển ngành nông nghiệp hướng mang lại nguồn lợi kinh tế cho nước nhà Nhưng áp dụng phương pháp nơng nghiệp truyền thống có lẽ hiệu trồng trọt hiệu kinh tế thấp Chính áp dụng cơng nghệ kỹ thuật hướng thông minh nhằm kế thừa phát huy công nghệ kỹ thuật mà ngành khoa học ngày tìm Nay thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ & độ ẩm & nước mưa & ánh sáng môi trường nhà vườn điều khiển bơm nước tưới cây,máy bơm nước vào bồn, máy quạt hút, máy quạt mát, đèn chiếu sáng, đèn sưởi, máy kéo rèm che mưa , máy kéo rèm che nắng qua mạng internet Dù nổ lực trình thực hiện, giới hạn kiến thức thời gian làm gấp rút nên khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận đóng góp, bổ sung Thầy để nội dung nghiên cứu hồn thiện MỤC LỤC Chương 1: Mở đ ầu .8 I Đặt vấn đ ề II Mục tiêu, nhiệm vụ giới hạn đề tài Chương 2: Giới thiệu Internet o f things (Io T ) 10 I Internet o f things gì? 16 I f ứ n g dụn g Io T .17 III IoT tương lai 18 Chương 3: Tổng quan linh kiện sử dụng 19 T ESP32 NodeMCU LuaN ode32 .19 MÔ tả .19 Thông số kỹ th u ật 19 3.Sơ đồ chân 19 II Module R elay 19 1.Giới th iệu 19 Các loại Relay cách xác định trạng thái n ó 20 Cách sử dụng R elay 21 Module Relay sữ dụng 22 M ô T ả: 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 T huật: 29 Chuơng 4: Giới thiệu W ebserver .31 I.Giới thiệu ứng dụng W eb 31 K h i n iệ m ứ n g d ụ n g w e b 31 C c v ẩ n đ ề liê n q u a n đ ế n ứ n g d ụ n g w e b 32 C c 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 N g u y ê n lỷ h o t đ ộ n g c ủ a W eb S e r v e r 37 W eb C lie n t 38 III.Các giao thức sử dụng Web Server .38 ỉ.G ia o th ứ c H T T P 38 G ia o th ứ c F T P 39 IV.Các Web Server thông dụng 39 W eb S e r v e r A p a c h e 39 2.I I S 40 S u n J a v a S y ste m W eb S e r v e 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 đ ặ t: 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 W ebserver 48 ESP32 NodeMCU LuaNode32 56 Code đọc giá trị cảm b iến: 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 N hu 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 xh.open("POST",M MD",true); asynchronuos //Button is url, true is UpdateModeButton(); xh.setRequestHeader("json", "-X POST -d"); xh send(dbParam); } } function UpdateModeButton(){ //update trang thai cua nut nhan xh.onreadystatechange = function(){ if (xh ready State == 4){ if(xh status == 200) { var res = JSON.parse(xh.responseText); Dev = res.D; Mode = res.M; Mode State [Dev] = Mode; var color = (Mode==AUTO)?ColorOn:ColorOff; var txt = (Mode==AUTO)?" AUTO":"MAN"; var btMode = document.getElementById("MD"+Dev); btMode style backgroundColor = color; btMode.innerText = txt; runDev = 0; //document.getElementById("MD"+Dev) style backgroundColor = color;//ColorButton[PumState [ [Pum] ]]; } } } } 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