Nghiên cứu thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

Hiện nay, ngành nuôi trồng thuỷ sản là một ngành quan trọng trong hệ thống nông nghiệp của nước ta. Hằng năm ngành thuỷ sản đóng góp vào GDP hàng trăm nghìn tỷ đồng. Từ đó đã cho thấy tầm quan trọng của ngành thuỷ sản đối với thu nhập bình quân đầu người của nước ta. Nhưng để nâng tầm chất lượng cảu sản phẩm xuất khẩu của nước ta cao hơn nủa thì các công đoạn từ việc sản xuất con giống, nuôi trồng và chế biến xuất khẩu thì quá trình nuôi trồng lại cần phải được chú trọng nhiều hơn. Do đó, trong quá trình nuôi trồng, người nông dân phải thường xuyên kiểm tra môi trường nước nuôi để kịp thời phát hiện các dấu hiệu của nhiễm phèn, nhiễm mặn,nồng độ oxy thấp, … Công việc này hiện nay được tiến hành thủ công và tốn nhiều thời gian, công sức. Vì vậy nhu cầu về một hệ thống giám sát chất lượng nước từ xa thông qua Internet là điều vô cùng cần thiết vào lúc này. Hệ thống này phải đáp ứng được yêu cầu cơ bản là giám sát các thông số cơ bản của nước nuôi. Điều này có thể giúp tiết kiệm được công sức, chi phí quản lý chất lượng nước cho người dân, mở ra bước phát triển mới cho ngành thuỷ sản nước nhà.Với mong muốn giải quyết bài toán này, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN”, ứng dụng IoT vào quản lý chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản. Hiện nay, theo xu hướng sử dụng các thiết bị thông minh như điện thoại thông minh, máy tính bảng, … trở nên rất phổ biến, nên việc truy cập và giám sát, điều khiển hệ thống từ xa luôn được ưu tiên phát triển. Thông qua các thiết bị thông minh, người dùng có thể truy cập vào hệ thống để xem các thông số của nước. Đồng thời người dùng còn có thể điều khiển các động cơ như máy bơm, máy sục khí oxy, … thông qua giao diện web. Các thông số đo được sẽ được lưu trên cơ sở dữ liệu và được hiển thị theo biểu đồ, tạo sự dễ dàng cho việc phân tích sự thay đổi các thông số nước, từ đó có những biện pháp phù hợp để bảo vệ con nuôi, phòng các trường hợp con nuôi chết do môi trường nước ô nhiễm.

MỤC LỤC MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH V x DANH MỤC BẢNG xiv T M T T xv Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Bố cục đồ án Chương 2: CƠ S L THUYẾT 2.1 Giới thiệu ngành nuôi trồng thuỷ sản 2.1.1 Các loại hình ni trồng thuỷ sản phổ biến 2.1.2 Các tiêu sinh – hoá – lý nước tác động đến ni – lấy ví dụ cụ thể tôm 2.2 Giới thiệu công nghệ truyền liệu không dây sống RF – LORA 10 2.3 Giới thiệu công nghệ truyền liệu di động GPRS 14 2.3.1 Khái niệm 14 2.3.2 Ứng dụng 15 2.4 Giới thiệu chuẩn giao tiếp sử dụng 17 2.4.1 Chuẩn giao tiếp SPI 17 2.4.1.1 Giới thiệu giao thức truyền thông SPI 17 2.4.1.2 Cách thức hoạt động 18 2.4.2 Chuẩn truyền liệu UART 20 2.4.2.1 Giới thiệu chuẩn truyền liệu UART 20 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH vii MỤC LỤC 2.4.2.2 Cách thức hoạt động 21 2.4.3 Chuẩn truyền liệu Modbus 22 2.4.3.1 Giới thiệu Modbus RTU 22 2.4.3.2 Cách thức hoạt động 23 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 25 3.1 Giới thiệu tổng quan đề tài 25 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 25 3.1.2 Sơ đồ khối chức khối 26 3.1.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 26 3.1.2.2 Trạm điều khiển trung tâm (Gateway) 27 3.1.2.3 Điểm thu thập liệu (Node) 28 3.1.2.4 Trạm điều khiển động 28 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 29 3.2.1 Khối điều khiển 29 3.2.1.1 Khối điều khiển Gateway 29 3.2.1.2 Khối điều khiển trạm Node 30 3.2.2 Khối cảm biến 31 3.2.2.1 Mạch đọc liệu từ cảm biến pH, nhiệt độ nước ASPSA2121, độ mặn nồng độ chất tan nước ASDSSTY8077 32 3.2.2.2 Mạch cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 34 3.2.3 Khối hiển thị 34 3.2.4 Khối truyền liệu LoRa 35 3.2.4 Khối kết nối với Server 37 3.2.5 Khối kích relay 39 3.2.5 Khối nguồn 40 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 43 3.3.1 Trạm điều khiển trung tâm 44 3.3.2 Trạm thu thập liệu trạm điều khiển động 45 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 46 4.1 Giới thiệu 46 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii MỤC LỤC 4.2 Thi công hệ thống 46 4.2.1 Thi công bo mạch 46 4.3 Đóng gói thi cơng mơ hình 51 4.4 Thiết kế website hiển thị điều khiển 52 4.5 Lưu đồ giải thuật 57 4.5.1 Lưu đồ giải thuật trạm điều khiển trung tâm 57 4.5.2 Lưu đồ giải thuật trạm thu thập liệu nước trạm điều khiển động 57 4.6 Giới thiệu phần mềm dùng 63 4.6.1 Giới thiệu phần mềm Visual Studio Code 63 4.6.2 Giới thiệu phần mềm Keil C CubeMX 64 4.6.3 Giới thiệu phần mềm Microsoft SQL 66 4.6.4 Giới thiệu ngôn ngữ web 67 4.6.4.1 Giới thiệu ngôn ngữ HTML 67 4.6.4.2 Giới thiệu ngôn ngữ CSS 68 4.6.4.3 Giới thiệu ngôn ngữ C# net 69 4.7 Viết tài liệu hướng d n sử dụng, thao tác 70 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 72 5.1 Kết đạt 72 5.2 Nhận xét đánh giá 78 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79 6.1 Kết luận 79 6.2 Hướng phát triển 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 82 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH ix DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC HÌNH V Hình 2.1 Ni trồng thuỷ sản quy mô nhỏ Hình 2.2 Mơ hình ni trồng thuỷ sản ứng dụng công nghệ cao Hình 2.3 Ao ni tơm cơng nghiệp 10 Hình 2.4 Mơ hình thành phố thơng minh ứng dụng IoT có hỗ trợ LoRa 12 Hình 2.5 Ứng dụng LoRa truyền tín hiệu báo cháy tồ nhà 13 Hình 2.6 Ứng dụng LoRa nơng nghiệp thông minh 14 Hình 2.7 Giải pháp thu thập liệu từ xa 15 Hình 2.8 Ứng dụng GPRS quân 16 Hình 2.9 Ứng dụng GPRS mạng lưới viễn thông 16 Hình 2.10 Ứng dụng GPRS đời sống 17 Hình 2.11 Mô tả giao thức truyền thông SPI thiết bị chủ thiết bị tớ 18 Hình 2.12 Mơ tả đường truyền liệu đồng hai thiết bị SPI 18 Hình 2.13 Kết nối hai thiết bị bus SPI 19 Hình 2.14 Truyền UART theo phương pháp nối tiếp 20 Hình 2.15 Truyền UART theo phương pháp song song 21 Hình 2.16 Cấu trúc frame truyền UART 21 Hình 2.17 Sơ đồ frame truyền liệu Modbus RTU 23 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí trạm đo 25 Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 26 Hình 3.3 Sơ đồ khối trạm điều n trung tâm 27 Hình 3.4 Sơ đồ khối m thu thập liệu 28 Hình 3.5 Sơ đồ khối trạm điều n động 28 Hình 3.6 Module ESP32-WROOM-32 29 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối điều n Gateway 30 Hình 3.8 Chip ARM Cortex M3 dùng cho STM32F103 31 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối điều n trạm đo trạm điều n động 31 Hình 3.10 Cảm biến đo nồng độ pH 32 Hình 3.11 Cảm biến độ mặn nồng độ chất tan nước 33 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý mạch đọc liệu cảm biến 33 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH x DANH MỤC HÌNH V Hình 3.13 Sơ đồ ngun lý cảm biến DHT22 34 Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý mạch hi n thị LCD 35 Hình 3.15 Module LoRa Ra-02 36 Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý module LoRa Ra-02 37 Hình 3.17 Module sim800C 38 Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý module sim800C 38 Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý điều n relay đóng/ngắt 39 Hình 3.20 Sơ đồ kết nối đ sặc ắc quy từ lượng mặt trời 41 Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn trạm điều n trung tâm 41 Hình 3.22 Sơ đồ ngun lý tồn mạch trạm điều n trung tâm 44 Hình 3.23 Sơ đồ nguyên lý trạm thu thập liệu nước điều n 45 Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế PCB trạm điều n trung tâm 46 Hình 4.2 Sơ đồ xếp linh kiện 3D trạm điều n trung tâm 47 Hình 4.3 Mạch sau thi cơng 47 Hình 4.4 Sơ đồ thiết kế PCB trạm thu thập liệu nước điều n 48 Hình 4.5 Sơ đồ xếp linh kiện 3D trạm thu thập liệu nước điều n 48 Hình 4.6 Mạch sau thi công 49 Hình 4.7 Bộ điều n trạm trung tâm 51 Hình 4.8 Mạch điều n trạm trung tâm 51 Hình 4.9 Tủ điều n trạm thu thập liệu nước 52 Hình 4.10 Giao diện đăng nhập vào trang web quản lý 53 Hình 4.11 Giao diện trang chủ web 53 Hình 4.12 Thiết lập thông số cảnh báo nước 54 Hình 4.13 Giao diện khai báo thông tin người dùng 54 Hình 4.14 Giao diện thay đổi mật người dùng 55 Hình 4.15 Giao diện thêm thông tin trạm lắp 55 Hình 4.16 Giao diện giám sát thông số điều n động 56 Hình 4.17 Giao diện thiết lập thời gian tự động cho ăn 56 Hình 4.18 Lưu đồ giải thuật chương trình 57 Hình 4.19 Lưu đồ khởi tạo module sim800C 58 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH xi DANH MỤC HÌNH V Hình 4.20 Lưu đồ khởi tạo module LoRa Ra-02 58 Hình 4.21 Lưu đồ truyền nhận liệu LoRa 59 Hình 4.22 Lưu đồ chương trình đọc cảm biến độ mặn độ pH 59 Hình 4.23 Lưu đồ chương trình đọc cảm biến DHT22 60 Hình 4.24 Lưu đồ chương trình gửi liệu lên server 60 Hình 4.25 Lưu đồ chương trình nhận lệnh điều n từ server 61 Hình 4.26 Lưu đồ chương trình trạm thu thập liệu nước 61 Hình 4.27 Lưu đồ chương trình ngắt có lệnh từ LoRa trạm trung tâm 62 Hình 4.28 Giao diện soạn thảo code Visual Studio Code 63 Hình 4.29 Bi u tượng phần mềm Keil C khở động 64 Hình 4.30 Giao diện lập trình phần mềm Keil C uVision5 64 Hình 4.31 Giao diện khởi động STM32CubeMX 65 Hình 4.32 Khai báo IO cho chip STM32 dùng STM32CubeMX 65 Hình 4.33 Giao diện điều chỉnh thơng số cấu hình cho ngoại vi 66 Hình 4.34 Bi u tượng phần mềm Microsoft SQL Server 66 Hình 4.35 Màn hình làm việc phần mềm Microsoft SQL Server 67 Hình 4.36 Một đoạn code HTML mẫu 68 Hình 4.37 Bi u tượng ngôn ngữ C# NET Microsoft 69 Hình 4.38 Phần mềm Visual Studio 2019 phiên 16.3 70 Hình 5.1 Bộ điều n trạm trung tâm 72 Hình 5.2 Mơ hình phao trạm nhìn từ 73 Hình 5.3 Mơ hình phao trạm nhìn từ măt bên 73 Hình 5.4 Các thành phần bên tủ điều n 74 Hình 5.5 Bộ điều n động 74 Hình 5.6 LCD hi n thị số liệu đo đạt NODE 75 Hình 5.7 LCD hi n thị số liệu đo đạt GATEWAY 75 Hình 5.8 Tin cảnh báo gửi thơng qua e-mail 76 Hình 5.9 Tin nhắn cảnh báo gửi thơng qua hệ thống tin nhắn di động 77 Hình 5.10 Các thơng số hi n thị website hệ thống 78 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH xii DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các thơng số sinh – lý – hố nước nuôi tôm Bảng 2.2: Tỉ lệ khoáng chất nước bi n có độ mặn 35‰ Bảng 3.1 Tính tốn cơng suất thiết bị trạm điều n trung tâm 42 Bảng 3.2 Tính tốn cơng suất thiết bị trạm thu thập liệu nước 42 Bảng 3.3 Tính tốn cơng suất thiết bị trạm điều n động 43 Bảng 4.1 Các linh kiện dùng hệ thống 49 B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH xiii T MT T T MT T Hiện nay, ngành nuôi trồng thuỷ sản ngành quan trọng hệ thống nông nghiệp nước ta Hằng năm ngành thuỷ sản đóng góp vào GDP hàng trăm nghìn tỷ đồng Từ cho thấy tầm quan trọng ngành thuỷ sản thu nhập bình quân đầu người nước ta Nhưng để nâng tầm chất lượng cảu sản phẩm xuất nước ta cao nủa cơng đoạn từ việc sản xuất giống, ni trồng chế biến xuất q trình ni trồng lại cần phải trọng nhiều Do đó, q trình ni trồng, người nơng dân phải thường xuyên kiểm tra môi trường nước nuôi để kịp thời phát dấu hiệu nhiễm phèn, nhiễm mặn, nồng độ oxy thấp, … Công việc tiến hành thủ công tốn nhiều thời gian, cơng sức Vì nhu cầu hệ thống giám sát chất lượng nước từ xa thông qua Internet điều vô cần thiết vào lúc Hệ thống phải đáp ứng yêu cầu giám sát thông số nước ni Điều giúp tiết kiệm ơng sức, chi phí quản lý chất lượng nước cho người dân, mở bước phát triển cho ngành thuỷ sản nước nhà Với mong muốn giải tốn này, nhóm chúng em định thực đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NI TRỒNG THUỶ SẢN”, ứng dụng IoT vào quản lý chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản Hiện nay, theo xu hướng sử dụng thiết bị thông minh điện thoại thơng minh, máy tính bảng, … trở nên phổ biến, nên việc truy cập giám sát, điều khiển hệ thống từ xa ưu tiên phát triển Thông qua thiết bị thông minh, người dùng truy cập vào hệ thống để xem thơng số nước Đồng thời người dùng cịn điều khiển động máy bơm, máy sục khí oxy, … thơng qua giao diện web Các thông số đo lưu sở liệu hiển thị theo biểu đồ, tạo dễ dàng cho việc phân tích thay đổi thơng số nước, từ có biện pháp phù hợp để bảo vệ nuôi, ph ng trường hợp nuôi chết môi trường nước ô nhiễm B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH xiv Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Theo Tổng cục Thống kê, năm 2019 GDP thủy sản theo giá thực tế đạt 205.252 tỷ đồng chiếm 3,4% GDP toàn quốc chiếm 24,4% GDP tồn ngành nơng nghiệp Tính đến thời điểm cuối năm 2019, tổng giá trị xuất thuỷ sản nước đạt 111.846 tỷ đồng Các mặt hàng thuỷ sản đông lạnh nước ta thâm nhập vào thị trường nước EU, M , Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, … Trong Trung Quốc v n nước có lượng tiêu thụ mặt hàng thuỷ sản ta nhiều Từ ta thấy đóng góp ngành thuỷ sản vào GDP tồn ngành nơng nghiệp nói riêng GDP tồn quốc nói chung lớn Vì để phát triển mạnh mẽ nửa ngành thuỷ sản nước nhà, đặt biệt với ngành nuôi trồng thuỷ sản, phải lưu ý thật k đến điều kiện cấu thành nên chất lượng suất đạt q trình ni trồng Và điều kiện tiên chất lượng môi trường nước nuôi Chất lượng nước yếu tố cực k quan trọng nuôi thủy sản khó khăn việc dự đốn kiểm soát Chất lượng nước định hiệu thức ăn, tốc độ sinh trưởng tỉ lệ sống loại thuỷ sản Tu vào loại thuỷ sản khác có nhu cầu mơi trường nước nuôi khác Con nuôi chết, bệnh, chậm lớn, hay thức ăn hiệu chất lượng nước Để thủy sản phát triển bình thường có khả xuất mang lại hiệu kinh tến cao nước phải sạch, khơng bị nhiễm Chất lượng nước phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước, chất đất, chế độ cho ăn, thời tiết, công nghệ chế độ quản lý đầm nuôi Chất lượng nước đánh giá nhiều thơng số sinh, hóa, lý khác nhau; cần kiểm tra liên tục để xử lý nước kịp thời để bảo vệ nuôi Nhận biết tầm phát triển quan trọng việc phát triển ngành thuỷ sản đóng góp vào kinh tế nước nhà nói chung giúp cải thiện đời sống người nơng dân nói riêng, nhóm xin chọn đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NI TRỒNG THUỶ SẢN” 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài thiết kế hệ thống đo đạc thông số môi trường nước nuôi thuỷ sản (ở lựa chọn việc nuôi tôm làm đại diện) bao gồm thông số độ pH, độ mặn, nồng độ chất tan, nhiệt độ nước nuôi Các thông số điều khiển tổng hợp gửi server hiển B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI thị lên website cho người dùng Người dùng lên trang web thiết kế để xem thông số nước điều khiển động bơm từ xa thông qua nút nhấn thiết kế trang web Ứng dụng giúp ích cho người nơng dân ni trồng thuỷ sản nắm tình hình mơi trường nước nuôi mà không cần phải ao đo đạc thủ cơng Điều cịn giúp ích cho việc chủ động việc phòng tránh loại bệnh hại nguồn nước gây ra, hạn chế thấp tình trạng chết cá, gây thua lỗ cho bà nông dân 1.3 Nội dung nghiên cứu Quá trình thực đồ án gồm 10 nội dung sau: - Nội dung 1: Nghiên cứu loại hình ni trồng thuỷ sản nước ta, số nước nuôi độ pH, độ mặn, nồng độ chất rắn hoà tan, … ảnh hưởng đến chất lượng nuôi thành phẩm ngành thuỷ sản - Nội dung 2: Tìm hiểu nghiên cứu cảm biến có khả đo pH nước, đo độ mặn, nồng độ chất tan nhiệt độ nước, cách sử dụng đọc liệu từ cảm biến - Nội dung 3: Tìm hiểu nghiên cứu cách lập trình cho vi điều khiển ESP32 STM32F103C8T8 để giao tiếp với cảm biến - Nội dung 4: Tìm hiểu nghiên cứu cách giao tiếp vi điều khiển ESP32 với module sim800C module lora Ra2, giao tiếp STM32F103C8T6 với module lora để truyền liệu không dây trạm với - Nội dung 5: Tiến hành liên kết phận lại thành hệ thống với đầy đủ phận cần thiết cảm biến, phận truyền nhận liệu lora, phận truyền liệu server - Nội dung 6: Tiến hành thiết kế thi công mơ hình hồn thiện - Nội dung 7: Xây dựng trang web hiển thị thông số hệ thống đồng thời điều khiển thiết bị có hệ thống - Nội dung 8: Chạy thử nghiệm hệ thống sửa chữa lỗi xảy - Nội dung 9: Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp - Nội dung 10: Báo cáo đồ án tốt ngiệp 1.4 Giới hạn đề tài - Module lora Ra2 truyền liệu tốt phạm vi bán kính 500 mét B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - Mơ hình phao trạm Hình 5.2 Mơ hình phao trạm nhìn từ Hình 5.3 Mơ hình phao trạm nhìn từ măt bên B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - Các thành phần tủ điều khiển bao gồm mạch điều khiển, ắc quy, bảng điệu chuyển đổi lượng mặt trời sạc cho ắc quy Hình 5.4 Các thành phần bên tủ điều khiển - Bộ điều khiển động động bơm nước (tượng trưng) Hình 5.5 Bộ điều khiển động B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - Cách thức hoạt động hệ thống: + Màn hình LCD đặt trạm trung tâm (GATEWAY) hiển thị số liệu đo đạc trạm trạm (NODE) theo thời gian thiết lập trước Hình 5.6 LCD hiển thị số liệu đo đạt NODE Hình 5.7 LCD hiển thị số liệu đo đạt GATEWAY + Các thông số nước đo đạt hiển thị hình gồm có: · Gateway (Node): Tên trạm đo · pH: nồng độ pH nước · Temp - Hum: Nhiệt độ độ ẩm môi trường đặt trạm đo · CON: độ d n điện nước · TDS: nồng độ chất rắn hoà tan nước · Sa: độ mặn nước · Temp: nhiệt độ nước B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ + Khi có thay đổi mơi trường nước với số liệu đo vượt mức quy định, hệ thống gửi cảnh báo thông qua e-mail tin nhắn tới điện thoại người dùng Hình 5.8 Tin cảnh báo gửi thơng qua e-mail B MƠN ĐIỆN T CƠNG NGHIỆP – Y SINH 76 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.9 Tin nhắn cảnh báo gửi thông qua hệ thống tin nhắn di động B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ + Các thông số đo đạt gửi server thơng qua sóng GPRS module sim800C cập nhật hiển thị giao diện website hệ thống hình bên Hình 5.10 Các thơng số hiển thị website hệ thống 5.2 Nhận xét đánh giá Với nổ lực tích cực nhóm nhiều tháng c ng hồn thiện sản phẩm theo yêu cầu đặt đề tài giám sát chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản, cập nhật thông số lên website cảnh báo cho người dùng có cố xảy việc vượt mức giới hạn thông số tiêu chuẩn nước dành cho loại thuỷ sản cụ thể Hệ thống cho phép người nuôi thiết lập giới hạn giới hạn cho thông số nước cụ thể, tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng rộng rãi cho loại thuỷ sản khác với đặc điểm môi trường nước khác Trong q trình chạy thử nghiệm v n có nhiều lỗi phát sinh nhóm nghiên cứu khắc phục theo trường hợp Hiện sản phẩm hoạt động tương đối ổn định Kết đo đạt có xảy sai số định Các sai số dao động quanh ngư ng cho phép nhà sản xuất tầm ảnh hưởng đến sức khoẻ lồi thuỷ sản khơng đáng kể nên chấp nhận Sản phẩm hoạt động tốt vùng có phủ sóng điện thoại di động sóng GPRS B MƠN ĐIỆN T CƠNG NGHIỆP – Y SINH 78 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Với kết đạt trình nghiên cứu thi cơng nhóm trình bày trên, mơ hình sản phẩm đạt ưu điểm như: - Có khả cập nhật thơng số mơi trường nước nhanh chóng xác, thuận tiện cho người dùng giám sát từ xa - Mơ hình có hai chế độ điều khiển động điều khiển tự động theo thời gian thiết lập trước website điều khiển trực tiếp nút nhấn hiển thị website - Hệ thống có khả thống kê liệu thu thập dạng biểu đồ xuất file excel người dùng có nhu cầu - Hệ thống cảnh báo đến người dùng thơng qua e-mail tin nhắn có tượng thông số nước vượt ngư ng cho phép thiết lập website - Hệ thống dùng nguồn nuôi lượng mặt trời, lượng tái tạo thân thiện với môi trường giúp tiết kiệm cho người dùng c ng hạn chế việc truyền nối dây điện gây an toàn Tuy nhiên, mặc hạn chế sản phẩm c ng nhóm tìm thấy trình cho sản phẩm hoạt động thử nghiệm như: - Tính thẩm m chưa cao việc xây dựng mơ hình sản phẩm - Thiếu cảm biến đo nồng độ NH3, NO2, nồng độ oxi hoà tan loại ion nước Kali, Natri, Magie, … - Sản phẩm không hoạt động lắp đặt môi trường không phủ sóng di động sóng di động chập chờn Điều ảnh hưởng lớn đến độ trễ trình điều khiển động c ng thơng số nước cập nhật, gây nguy hiểm cho thuỷ sản ni - Độ trễ tín hiệu điều khiển cao trình truyền liệu server dùng module sim800C với tập lệnh AT gây - Thiếu chuyển đổi việc dùng mạng GPRS mạng wifi để làm đường truyền nhận liệu server trạm đo - Chưa thiết kế app mobile cho người dùng thuận tiện hơn, nên muốn xem thông số, người dùng phải lên website trình duyệt web B MƠN ĐIỆN T CƠNG NGHIỆP – Y SINH 79 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.2 Hướng phát tri n Với thành đạt c ng hạn chế nêu trên, nhóm xin đề xuất số hướng phát triển mở rộng cho đề tài sau: - Trong mạch điều khiển trung tâm có sử dụng module wifi ESP32 nên cho hệ thống tự động lựa chọn sử dụng wifi có s n sử dụng GPRS module sim800C.Và việc sử dụng wifi đc ưu tiên hàng đầu - Phát triển thêm app mobile tảng di động thuộc hệ điều hành Androi IOS để ứng dụng thân thiện với người dùng - Khắc phục việc tín hiệu trễ sử dụng tập lệnh AT module sim800C cách sử dụng module sim khác thị trường module UC-20 dùng sóng 3G module EC-25 dùng sóng 4G - Có thể thêm chức gọi cảnh báo cho người dùng để kịp thời phát bất ổn môi trường nước ni để có biện pháp khắc phục kịp thời - Tăng cường thêm loại cảm biến chuyên dụng thông số nước cảm biến nồng độ NH3, NO 2, nồng độ oxi nước, … - Nghiên cứu thiết kế lại mơ hình khí để tăng tính thẩm m cao B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO v Các sách tham khảo: [1] PGS.TS Trần Thu Hà - ThS Trương Thị Bích Ngà - TS Nguyễn Thị Lư ng - ThS Bùi Thị Tuyết Đan - ThS Phù Thị Ngọc Hiếu - ThS Dương Thị Cẩm Tú, Giáo trình Điện tử bản, NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, 2013 [2] Nguyễn Đình Phú, Giáo trình Thực tập Vi điều khiển, Trường Đại Học Sư Phạm K Thuật Tp HCM [3] Lê Trọng Hồn – Võ Đình Ln, Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm, cường độ gió, cường độ sáng qua sms dùng nguồn pin sạc lượng mặt trời, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại Học Sư Phạm K Thuật Tp HCM, 2019 [4] Nguyễn Đình Phú, Giáo trình Vi điều khiển, Trường Đại Học Sư Phạm K Thuật Tp HCM v Các tài liệu tham khảo qua mạng Internet: [1] Datasheet cảm biến mặn pH, công ty Nengshi, http://www.nengshi.com/en/ proslist.aspx?classid=38&id=54 [2] Thông số cách thức hoạt động ắc quy, Công ty TNHH Đầu tư Phát triển Phúc Long, http://phuclongidco.vn/tin-tuc/so-tay-ky-thuat-ac-quy-troy-21 [3] Cách thức giao tiếp với module ESP32 Adruino IDE, trang web TAPIT.VN, https://tapit.vn/huong-dan-cai-dat-arduino-ide-de-lap-trinh-cho-esp32/ [4] Cách thức giao tiếp với module STM32F103C8T6 CubeMX Keil C, trang web controllerstech.vn, https://controllerstech.com/stm32/ [5] B Datasheet module IC dùng hệ thống, https://www.alldatasheet.com/ MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Chương trình điều n: #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include /* -define pin - */ #define nss_lora #define rst_lora 14 #define dio0_lora #define mobus_signal #define DHTPIN 15 #define DHTTYPE DHT22 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); float Huminity_DHT; float Temperature_DHT; int st1 = 0; int st2 = 0; int st3 = 0; int st4 = 0; byte Mobus_data_1[100]; byte Mobus_data_2[100]; LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,20,4); struct Mobus{ int CON_value; int int_CON_value; int float_CON_value; int TDS_value; int int_TDS_value; int float_TDS_value; int Sanility_value; int int_Sanility_value; int float_Sanility_value; int Temp_value; int int_Temp_value; int float_Temp_value; int pH_value; int int_pH_value; int float_pH_value; }; /* -declare function */ void sendMessage(char *cmd); int onReceive(uint8_t *frame, int size ); void Proces_LoRa(const char *cmd, uint8_t *frame_recive, int Recieved_size ); B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO void Mobus_Sensor(); int onReceive(uint8_t *frame, int size ); void Data_modbus(); int Get_int_json(int *des, char * json,const char *key); int Json_Get_string(char *des,char *src,const char *key); void Init_LCD(); void Init_LoRa(); uint8_t node_1[256] ; uint8_t node_2[256] ; uint8_t ctrl_frame[256] ; char data[1024] ="" ; char Data_server_get[1024] ="" ; char Data_server_post[1024] ="" ; char Control_Data[50] = ""; SoftwareSerial MySerial(13, 14); char s[50]; Mobus Sensor ; /* MAIN */ void setup() { Init_LCD(); Serial.begin(115200); MySerial.begin(9600); pinMode(mobus_signal, OUTPUT); AT_Port_Init(); Init_LoRa(); dht.begin(); st1 = st2 = st3=st4=0; } /* LOOP _ */ void loop() { if(millis()>st1){ Serial.println("Begin send and recieve Data from LoRa node "); Proces_LoRa("GW_01|N_01",node_1,256); delay(1000); Proces_LoRa("GW_01|N_02",node_2,256); st1 +=180000; } if(millis() > st2){ int loop =0; while(loop st3){ Serial.println(" Begin Get Setting "); HTTP_POST_SER("http://quantracmoitruong.namlongtekgroup.com/api/Embedded/GetSetting ",Data_server_get); int Pump_data =0; int DO_data =0; int TimeEat =0; Get_int_json(&Pump_data,Data_server_get,"\"Pump_Motor\""); Get_int_json(&DO_data,Data_server_get,"\"DO_Motor\""); Get_int_json(&TimeEat,Data_server_get,"\"Time_Eat\""); sprintf(Control_Data,"GW_01|N_03|Pump[%d]|DO[%d]|Time_Eat[%d]",Pump_data,DO_data,Ti meEat); Proces_LoRa(Control_Data,ctrl_frame,256); st3 += 10; } if(millis() > st4){ Serial.println(" _Begin Post Data to Server "); HTTP_POST_SER_1("http://quantracmoitruong.namlongtekgroup.com/api/Embedded/InsertDa ta",Data_server_post); st2 += 300000; } } /* END LOOP _ */ /* -LORA */ void sendMessage(char *cmd){ LoRa.beginPacket(); LoRa.print(cmd); LoRa.endPacket(); LoRa.sleep(); } int onReceive(uint8_t *frame, int size ) { if (LoRa.parsePacket()) { int pointer =0; while (LoRa.available()) { frame[pointer] = (char)LoRa.read() ; pointer++; if(pointer == size){ frame[size] = '\n'; B MÔN ĐIỆN T CÔNG NGHIỆP – Y SINH 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO pointer = 0; break; } } return strlen((char *)frame); } return -1; } void Proces_LoRa(const char *cmd, uint8_t *frame_recive, int Recieved_size ){ int err =0; sprintf(s,cmd); while(err < 5){ sendMessage(s); Serial.println("send: "+ (String)s); int timeout = millis(); int dt = 0; while (millis()-timeout