Điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng và tưới cây thông minh cho công viên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN GVHD:NGUYỄN THỊ LƯỠNG SVTT:HUỲNH TRUNG TÍNH MSSV:15142114 SVTT:NGƠ MINH HỒNG MSSV:15142037 SKL005781 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Điện Công nghiệp ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN GVHD: TS NGUYỄN THỊ LƯỠNG SVTH: HUỲNH TRUNG TÍNH NGƠ MINH HỒNG TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 i CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MSSV: 15142114 Họ vàtên Sinh viên: Huỳnh Trung Tính Ngơ Minh Hoàng MSSV: 15142037 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Lớp: 15142CL3 ĐT: 0903686917 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Lưỡng Ngày nhận đề tài: 4/3/2019 Ngày nộp đề tài: 10/7/2019 Tên đề tài: Điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng và tưới thông minh cho công viên Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIỂN HƯỚNG DẪN ii iii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ vàtên Sinh viên: Huỳnh Trung Tính Ngơ Minh Hoàng Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tài: Điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng và tưới thông minh cho công viên Họ vàtên Giáo viên phản biện: TS Lê Mỹ Hà NHÂṆ XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thưcc̣ hiện: Cuốn đồ án tương đối đầy đủ với quy định mẫu đồ án tốt nghiệp Nhưng cịn thiếu phần tóm tắt tiếng Việt và tiếng Anh Các cơng thức tốn cần gõ tay và đánh số theo thứ tự quy định mẫu đồ án tốt nghiệp Còn nhiều khoảng trống cuối trang cần chỉnh sửa theo yêu cầu Sinh viên có tham khảo tài liệu không tham chiếu vào nội dung đồ án Sinh viên nên làm mục lục tự động để số trang canh bên lề phải Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghi c̣cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng nào mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác.Trong suốt thời gian kể từ nghiên cứu đề tài đến nay, nhóm nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè Lời đầu tiên, chúng em xin phép chân thành cảm ơn đến giảng viên – Tiến sĩ Nguyễn Thị Lưỡng định hướng và trao đổi kinh nghiệm quý báu để chúng em thực nội dung đề tài cách hoàn chỉnh Chúng em xin trân trọng cảm ơn ThS Lê Trọng Nghĩa, thầy (cô) trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM tận tình truyền đạt kiến thức tảng để chúng em hoàn thành tốt đề tài Cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tạo điều kiện thuận lợi vật chất và tinh thần, là sở vững tâm lý để chúng em hoàn thành tốt công việc học tập v TÓM TẮT Với ảnh hưởng sâu rộng và phổ biến Internet sống tại, dường thứ kết nối với giới Không thiết bị thông minh cá nhân mà chí, sở hạ tầng cơng cộng kết nối và tận dụng lợi ích to lớn từ Internet Trong số đó, hệ thống chiếu sáng công cộng đặc biệt quan tâm Cải thiện và giảm thiểu chi phí cho hệ thống này là vấn đề thiết, đặc biệt là tình hình thiếu hụt điện năng.Và việc ứng dụng quản lí giám sát hệ thống chiếu sáng thông qua Internet giúp giải vấn đề này Khơng cịn tạo tiền đề quan trọng phát triển đô thị thông minh Bằng việc tận dụng tối đa sức mạnh Internet trụ đèn khơng làm nhiệm vụ chiếu sáng mà cịn đọc liệu tình trạng đèn để đưa sửa chữa nhanh đèn có cố thay đèn đèn đến thời gian cần bảo trì giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống đèn và người và phương tiện di chuyển gần đèn, hay thu thập thông số môi trường xung quanh lưu lượng phương tiện giao thông, chất lượng khơng khí, đám đơng, mức tiêu thụ lượng, chất thải và yếu tố quan trọng khác giúp ích cho người quản lí hệ thống Chính thấy lí trên, nhóm định chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN” nhằm ứng dụng vào việc cải thiện chất lượng hệ thống công cộng, tiết kiệm chi phí sử dụng, quản lí vi TÓM TẮT TIẾNG ANH The profound and widespread influence of the Internet in the present life, it seems that everything can be connected with the world Not only personal smart devices, but even public infrastructure can connect and take advantage of the great benefits of the Internet Among them, the public lighting system is currently receiving special attention Improving and minimizing costs for this system is an urgent issue, especially in the situation of power shortage And the application of monitoring management of lighting systems via the Internet will help solve problems.This topic Not only that, it also creates an important premise for developing smart urban areas By making the most of the power of the Internet, the lampposts are not only responsible for lighting, but they can also read data about the state of the lamp so that it can be quickly repaired every time the lamp has a problem or replaced the lamp when the lamp has come to the time it takes maintenance to help ensure safety for the lighting system and people and vehicles moving near the lights, or to collect ambient parameters such as traffic flow, air quality, crowd, energy consumption, waste and other important factors that help system managers Because of the above reasons, the group decided to select the topic "CONTROL, MONITORING LIGHTING SYSTEM AND INTELLIGENT PLANTS FOR PARKS" to apply to improve the quality of public and economical systems Usage and management costs vii MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi TÓM TẮT TIẾNG ANH vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu hệ thống chiếu sáng và tưới thông minh 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .3 1.4 Phương pháp nghiên cứu .3 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiến đề tài .3 1.6 Bố cục đề tài .3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 2.1 Chiếu sáng cho công viên 2.1.1 Các nguyên tắc chung và tiêu kỹ thuật chiếu sáng công viên 2.1.2 Giới thiệu phần mềm thiết kế chiếu sáng DIAlux 2.2 Giới thiệu hệ thống tưới nước tự động cho 2.2.1 Mục đích, yêu cầu 2.2.2 Ý nghĩa việc tưới nước cho 2.3 Tổng quan phần mềm viii 2.3.1 Giới thiệu chung Firebase (Server lưu trữ liệu) 2.3.2 Arduino IDE và lập trình cho A 2.3.3 Công cụ viết ứng dụng Mit Ap 2.4 2.4.1 Tổng quan phần cứng Board Arduino Nano 2.4.2 Board NodeMCU Dev KIT 2.4.4 Cảm biến đo dòng điện ACS712 2.4.5 Cảm biến đo điện áp ZMPT101B 2.4.6 Cảm biến đo độ ẩm đất 2.4.7 Module relay 2.4.8 Nguồn tổ ong 12VDC 2.4.9 Mạch giảm áp DC LM2596 3A 2.5 Hệ thống sử dụng lượng mặt trời 2.5.1 Giới thiệu pin mặt trời 2.5.2 Bộ điều khiển sạc DC/DC 2.5.3 Bộ biến đổi DC/AC 2.5.4 Bộ lưu trữ lượng (Ắc-quy 2.5.5 Tính tốn hệ thống pin mặt trờ CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế chiếu sáng công viên Mê Linh (Hà Nội) phần 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 3.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống 3.4 Lập trình cho hệ thống ix root["data3"] = I; root["data4"] = d; if (s.available() > 0) { root.printTo(s); } delay(500); } Phụ lục #include #include "DHT.h" #include #include "ACS712.h" #include #include SoftwareSerial s(D6, D5); #include WiFiUDP u; NTPClient n(u, "pool.ntp.org"); ACS712 sensor(ACS712_20A, A0); #include #define FIREBASE_HOST "smartcity-55c4a.firebaseio.com" 67 #defineFIREBASE_AUTH"6AKVgD7X1NoVzYOZfGYdo06weAkffUGXz3LNKZV 8" #define WIFI_SSID "Trung Tính" #define WIFI_PASSWORD "09999999" #define Relay1 //D1 #define Relay2 //D2 int vall; int vall1; int val12; int a; int b; int c, d, e, f, g; int t, i, m, h; int hour, minute ; #define DHTPIN 16 int data; #define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); s.begin(9600); pinMode(Relay1, OUTPUT); WiFi.mode(WIFI_STA); 68 WiFi.begin (WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } dht.begin(); n.begin(); sensor.calibrate(); Serial.println (""); Serial.println ("WiFi Connected!"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); } void firebasereconnect() { Serial.println("Trying to reconnect"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); } void loop() { if (Firebase.failed()) { Serial.print("setting number failed:"); Serial.println(Firebase.error()); delay(3000); 69 ESP.reset(); return; } StaticJsonBuffer jsonBuffer; JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(s); if (root == JsonObject::invalid()) return; Serial.println("JSON received and parsed"); root.prettyPrintTo(Serial); Serial.println("Data "); Serial.println(""); float data1 = root["data1"]; Serial.println(data1); Serial.println(" Data "); float data2 = root["data2"]; Serial.println(data2); Serial.println(""); Serial.println(" Data "); float data3 = root["data3"]; float i = data3; if (i < 0.1) { i = 0; } 70 Serial.println(i); Serial.println(""); Serial.println(" Data "); float data4 = root["data4"]; if (data4 < 100) { data4 = 0; } Serial.println(data4); Serial.println(""); Serial.println(" -xxxxx "); Firebase.setFloat ("S5", data1); Firebase.setFloat ("S6", data2); delay(1000); Firebase.setFloat ("S7", i); Firebase.setFloat ("S8", data4); delay(1000); } Phụ lục #include #include "DHT.h" #include #include "ACS712.h" 71 #include #include SoftwareSerial s(D6, D5); #include WiFiUDP u; NTPClient n(u, "pool.ntp.org"); ACS712 sensor(ACS712_20A, A0); #include #define FIREBASE_HOST "smartcity-55c4a.firebaseio.com" #defineFIREBASE_AUTH"6AKVgD7X1NoVzYOZfGYdo06weAkffUGXz3LNKZV 8" #define WIFI_SSID "Trung Tính" #define WIFI_PASSWORD "09999999" #define Relay1 #define Relay2 int vall; int vall1; int val12; int a; int b; int c, d, e, f, g; int t, i, m, h; int hour, minute ; #define DHTPIN 16 72 int data; #define DHTTYPE DHT11 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); s.begin(9600); pinMode(Relay1, OUTPUT); pinMode(0, OUTPUT); WiFi.mode(WIFI_STA); WiFi.begin (WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); Serial.print("."); } dht.begin(); n.begin(); sensor.calibrate(); Serial.println (""); Serial.println ("WiFi Connected!"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); digitalWrite(Relay1, LOW); digitalWrite(0, LOW); } 73 void firebasereconnect() { Serial.println("Trying to reconnect"); Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); } void loop() { if (Firebase.failed()) { Serial.print("setting number failed:"); Serial.println(Firebase.error()); delay(3000); ESP.reset(); return; } a = Firebase.getString("S9").toInt(); b = Firebase.getString("S10").toInt(); c = Firebase.getString("S11").toInt(); d = Firebase.getString("S12").toInt(); f = Firebase.getString("S20").toInt(); g = Firebase.getString("S21").toInt(); t = Firebase.getString("S13").toInt(); i = Firebase.getString("S14").toInt(); m = Firebase.getString("S15").toInt(); 74 h = Firebase.getString("S16").toInt(); if (n.getHours() < 24) { hour = n.getHours() + 7; } else { hour = n.getHours() + - 24; } int can = Firebase.getString("S20").toInt(); if (can == 1) { if ((a == hour) && (b == n.getMinutes())) { Firebase.setString("S3", "0"); digitalWrite(Relay1, HIGH); } else if ((c == hour) && (d == n.getMinutes())) { Firebase.setString("S3", "1"); digitalWrite(Relay1, LOW); } } else { 75 vall = Firebase.getString("S3").toInt(); if (vall == 0) { Serial.println("light ON"); digitalWrite(Relay1, HIGH); } else { Serial.println("light OFF"); digitalWrite(Relay1, LOW); } } int van = Firebase.getString("S220").toInt(); int value = analogRead(0); float doam = map(value, 0, 1023, 100, 0); Serial.print("Độ ẩm đất= "); Serial.print(doam); Serial.println('%'); if (van == 1) { if (doam < 40) { Firebase.setString("S2", "0"); digitalWrite(0, HIGH); 76 Serial.println("Van ON"); } else if (doam > 60) { Firebase.setString("S2", "1"); digitalWrite(0, LOW); Serial.println("Van OFF"); } } else { int abc = Firebase.getString("S2").toInt(); if (abc == 1) { Serial.println("Van OFF"); digitalWrite(0, LOW); } else if (abc == 0) { Serial.println("Van ON"); digitalWrite(0, HIGH); } } n.update(); 77 delay(1000); Serial.println(n.getFormattedTime()); Serial.println(n.getDay()); Serial.println(n.getHours()); Serial.println(n.getMinutes()); Serial.println(n.getDate()); Serial.println(n.getMonth()); Serial.println(n.getYear()); Serial.println(a); Serial.println(b); Serial.println(c); Serial.println(vall); delay(1000); Firebase.setFloat ("S221", doam); delay(1000); } Phụ lục 78 79 80 ... Hình 1.1 Hệ thống chiếu sáng thông minh 1.2 Giới thiệu hệ thống chiếu sáng tưới thông minh Trong đề tài này nhóm thiết kế và thi cơng hệ thống chiếu sáng thông minh Hệ thống điều khiển thông. .. quan trọng khác giúp ích cho người quản lí hệ thống Chính thấy lí trên, nhóm định chọn đề tài “ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TƯỚI CÂY THÔNG MINH CHO CÔNG VIÊN” nhằm ứng dụng vào... GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ vàtên Sinh viên: Huỳnh Trung Tính Ngơ Minh Hoàng Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tài: Điều khiển, giám sát hệ thống chiếu sáng và tưới thông minh cho công