48
5.2. Kết quả số liệu khảo nghiệm của trạm cảm biến tích hợp giá sát các thơng số mơi trường nước ao nuôi tôm
Bảng 5. 1. Thống kê dữ liệu đo đạc được gửi lên Azure Cloud và hiển thị trên website
Dữ liệu báo cáo cáo thấy kết quả các số liệu đo đạc từ trạm cảm biến tích hợp được truyền
qua sóng GSM và gửi lên Azure Cloud, tại trang web:
https://app.powerbịcom/view?r=eyJrIjoiZjI3NTIzODEtNmYzMC00MDdiLWIxNmUtZTc5NT U2YzAyNDFlIiwidCI6Ijk0OGFlNTIzLTA4YmQtNDE0ZS1hMjg3LTIyZGEzZTQ2YzFlYiIsIm MiOjEwfQ%3D%3D
Để đối chiếu kết quả các thông số môi trường đo bằng hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến BTS với kết quả đo của các mày đo chuyên dụng khác nhaụ Bảng 5.1 trình bày kết quả đo đặc tổng hợp 5 thông số thể hiện trong các phép thử nghiệm khác nhau được trình bày
49
Thực nghiệm đầu tiên. Sử dụng máy đo EXTECH PH100 để kiểm tra thông số độ PH. Dung
dịch thử nghiệm dùng chanh thay cho axit tự nhiên có nồng độ pha vào chậu nước thay đổi
PH từ 2 –6 và dùng nước tẩy javen có độ PH từ 10-13. 14 phép thử được thực hiện. Kết quả thể hiện ở Bảng 5.2. BTS_PH là giá trị độ PH đo được của hệ thống và Extech PH100 là giá trị đo được bằng máy đo chuyên dụng EXTECH.
Bảng 5. 2. Dữ liệu thực nghiệm đo độ PH
STT BTS_PH Extech PH100 Sai số 1 2.6 2.55 0.05 2 3.5 3.57 -0.07 3 4.2 4.1 0.1 4 5.5 5.62 -0.12 5 5.9 5.82 0.08 6 6.7 6.67 0.03 7 7.4 7.66 -0.26 8 8.0 8.12 -0.12 9 8.7 8.51 0.19 10 10.6 10.45 0.15 11 10.8 10.68 0.12 12 11.0 10.98 0.02 13 12.5 12.25 0.25 14 13.3 13,21 0.09
Thực nghiệm thứ 2. Sử dụng máy đo EZ DO để kiểm tra thông số độ oxy hòa tan. Dung dịch
thử nghiệm là nước sạch để trong chậu và được xục khí bằng máy ACD-130. 10 phép thử
được thực hiện theo từng khoảng thời gian xục 15 phút. Thời gian xục khí càng lâu thì nơng độ oxy càng tăng. Kết quả thể hiện ở Bảng 5.3. BTS_DO là giá trị độ DO đo được của hệ
thống và EZ DO là giá trị đo được bằng máy đo chuyên dụng EZ DỌ
Bảng 5. 3. Dữ liệu thực nghiệm đo độ oxy hòa tan DO
STT BTS_DO (mg/L) EZ DO (mg/L) Sai số 1 2.7 2.68 0.12 2 3.4 3.45 -0.05 3 4.3 4.13 -0.17 4 4.6 4.45 0.15 5 4.9 4.86 0.14 6 5.1 5.18 -0.08 7 5.8 6.02 -0.22 8 7.7 7.93 -0.23 9 7.9 7.81 0.09 10 8.0 7.90 0.1
Thực nghiệm thứ 3. Sử dụng máy đo EXTECH EC170 để kiểm tra thông số độ mặn của nước. Dung dịch thử nghiệm là muối hột được lấy từ Cần giờ và pha vào chậu nước theo nồng
độ tăng dần đến trên 40‰. 15 phép thử được thực hiện, sau mỗi lần pha thêm muỗng canh muối vào chậu rồi quấy đềụ Kết quả thể hiện ở Bảng 5.4.
50
Bảng 5. 4. Dữ liệu thực nghiệm đo độ mặn của nước
STT BTS_SA (‰) Extech EC170 (‰) Sai số
1 0 0 0 2 5.8 5.65 0.25 3 6.3 5.47 083 4 12.8 11.18 1.62 5 13.8 12.35 1.45 6 14.3 12.51 1.79 7 15.8 16.96 -1.16 8 17.3 19.16 -1.86 9 18.8 21.12 -2.32 10 21.3 23.21 -1.91 11 25.8 26.23 -0.43 12 27.3 27.11 0.18 13 38.2 40.01 -1.81 14 41.7 42.8 -1.1 15 44.1 45.7 -1.6
Thực nghiệm thứ 4. Sử dụng máy đo EXTECH EC170 để kiểm tra thông số nhiệt độ của
nước. Cách thức thiện hiện pha nước lạnh vào chậu nước theo liều lượng từng ly nước, thực hiện 6 phép đo thử. Tương tự như vậy pha nước nóng vào chậu nước thực hiện 6 phép đo thử. Phép đo được thực hiện để đo giá trị nhiệt độ của hệ thống BTS và của máy đo chuyên dụng EXTECH EC170. Kết quả thể hiện ở Bảng 5.5.
Bảng 5. 5. Dữ liệu thực nghiệm đo nhiệt độ
STT BTS_T(oC) Extech EC170 (oC) Sai số
1 28.3 28.15 -0.15 2 29.7 29.95 -0.25 3 31.6 31.35 0.35 4 32.4 32.20 0.20 5 33.0 33.21 -0.21 6 34.4 34.21 0.19 7 28.5 28.72 -0.22 8 26.6 26.26 0.34 9 24.4 24.15 0.25 10 22.1 21.81 0.29 11 19.6 19.34 0.26 12 17.4 17.26 0.14
Thực nghiệm thứ 5. Sử dụng trạm tich hợp đa cảm biến của đề tài đo đạc chỉ số môi trường
nước ao nuôi tại trang trại nôi tôm của anh Võ Văn Hai (Điện thoại: 0335529184), tại ấp An
51
Hình 5. 4. Cài đặt chương trình cho trạm BTS tại trang trại nuôi tôm ở Cần Giờ
Hình 5. 5. Ảnh chụp hoạt động kiểm tra khảo nghiệm tại Cần Giờ
Cách thức thực nghiệm:
Hệ thống được đặt cách bờ ao 3m, định kỳ cứ 3 giờ thực hiện đo và truyền số liệu 1ần. Đầu dị tích hợp của hệ thống được đặt sâu cách mặt nước 25cm. Để kiểm chứng độ chính xác củ
phép, thì mỗi lần hệ thống lấy mẩu thì dồng thời nhóm nghiên cứu cũng lấy mẫu nước tại hu vực bờ ao lên đo bằng các máy đo chuyên dụng: Đo độ PH bằng máy đo EXTECH PH100, độ DO bằng máy đo EZDO 7031, đo độ mặn và nhiệt độ bằng máy đo EXTECH EC170.
52
Hình 5. 6. Ảnh chụp toàn cảnh hiện trường khảo nghiệm
Bảng 5. 6. Dữ liệu thực nghiệm đo nhiệt độ tại ao nôi tôm ở hyện Cần Giờ, TP. HCM
STT
Thời gian đo
đạc BTS T(oC) Extech EC170 (oC) Sai số (oC) BTS_ (PH) Extech PH100 (PH) Sai số
(PH) BTS (DO) EZ DO (DO) Sai số (DO) BTS Sa (‰) Extec h EC17 0 (‰) Sai số (‰) 1 18h10 4/8/2019 30 30.1 -0.1 7.1 7.05 0.05 7.1 7.1 0 8.8 7.24 1.56 2 20h10 4/8/2019 29.8 29.7 0.1 6.6 6.72 -0.12 6.6 6.52 0.08 9.1 7.51 1.59 3 21h13 4/8/201 29.3 29.3 0 6.4 6.61 -0.21 6.2 6.07 0.13 11.6 10.5 1.1 4 09h13 5/8/2019 28.4 28.6 -0.2 6.7 6.77 -0.07 5.8 6.03 -0.23 14.1 11.8 2.3 5 15h13, 5/8/2019 30.1 30.2 -0.1 6.6 6.63 -0.03 6.9 6.99 -0.09 8.3 7.52 0.78 6 18h13 5/8/2019 29.4 29.4 0 6.7 6.81 -0.11 6.5 6.68 -0.18 7.5 6.15 1.35 7 6h13 6/8/2019 28.1 27.9 0.2 7.1 7.36 -0.26 5.5 5.51 -0.01 7.1 8.91 -1.81 8 09h13 6/8/2019 28.8 28.9 -0.1 6.6 6.83 -0.23 6.1 6.23 -0.13 5.7 5.62 0.08 9 12h13 6/8/201 29.3 29.5 -0.2 6.6 6.8 -0.2 6.4 6.56 -0.16 5.5 5.91 -0.41 10 18h13 6/8/2019 28.6 28.6 0 7 7.11 -0.11 5.9 6.12 -0.22 5.3 4.72 0.58 11 21h13 6/8/2019 28.1 28 0.1 6.9 6.94 -0.04 5.6 5.59 0.01 5.8 4.25 1.55 12 6h13 7/8/2019 27.1 26.9 0.2 7.4 7.46 -0.06 4.7 4.53 0.17 6.0 5.51 0.49 13 9h13 7/8/201 27.3 27.3 0 7.4 7.55 -0.15 5 5.21 -0.21 5.7 5.72 -0.02 Biên độ sai số ±0.2 ±0.3 ±0.3 ±2.5
53
Bảng 5. 7. Bảng số liệu đo đạc và đối sánh độ đục của trạm BTS sang thang SECCHI
STT Phạm vi đo đạc
độ đục của BTS
(NTU)
Phạm vi qui đổi theo khoảng cách của đĩa SECCHI
Tình trạng ao
1 1600-1700 >60cm Nước q trong, rất ít có tảo, thực vật phù du, năng suất kém
2 1700-1800 .40-60cm Thực vật phù du nghèo nàng
3 1800-2000 20-40cm Có tảo và thực vật phù du, phù hợp với
đặc điểm sinh lý của tôm.
4 2000-3000 20-10cm Ao đục q, tơm khó bắt mồị
Kết quả thể hiện ở bảng đối sánh Bảng 5.6. Thời gian thực hiện lấy mẫu từ 03-07/08/2019. Trong thời gian lấy mẫu, thời tiết mưa và gió mạnh, do ảnh hưởng của bảo số 3. Dữ liệu thu dược gửi qua tin nhắn SMS đến điện thoại, do tại địa bàn ni tơm khơng có kết nối internet
được.
Phân tích số liệu liệu Bảng dữ liệu thực nghiệm tại ao nuôi tôm ở Cần Giờ:
- Dữ đo nhiệt độ cho thấy tương đối chính xác, biên dộ sai số ±0.2oC (tương ứng ≈1%) là hợp lý vì nhiệt độ của nước thay đổi theo độ sâu và khoảng thời gian trong ngàỵ
- Dữ đo độ PH cho thấy tương đối chính xác, biên dộ sai số ±0.3oC (tương ứng ≈ 4%) là hợp lý vì tại thời điểm đo mưa nhiều nên nước lấy mẫu ở gần bờ có độ PH lớn hơn nước ở khoảng giữa ao với dộ sau 25cm.
- Dữ đo độ DO cho thấy tương đối chính xác, biên dộ sai số ±0.3oC (tương ứng ≈ 3%) là
hợp lý vì nồng độ oxy hòa tan trong nước phụ thuộc vào thời gian trong ngày và độ sâu của nước. Ban ngày có năng quang hợp cho tảo nên lượng oxy bao giờ cũng cao hơn ban
đêm. Nước cảng gần bề mặt, sẽ có độ oxy cao hơn nước ở sâu, do tảo ở bề mặt được
quang hợp nhiều hơn. Ví dụ: lúc 6h13 ngày 6/8/2019 số liệu DO là 5.5 của trạm BTS và 5.51 của máy đo EZDỌ Đến 12h13 cùng ngày thì số liệu DO là 6.4 của trạm BTS và 6.56 của máy đo EZDỌ Đến 21h13 cùng ngày, thì số liệu DO của trạm BTS là 5.6 và của máy
đo EZDO là 5.59.
- Dữ đo độ mặn cho thấy tương đối chính xác, biên dộ sai số ±2.5oC (tương ứng ≈ 6.5%) là hợp lý vì tại thời điểm đo mưa nhiều nên nước lấy mẫu ở gần bờ có độ thấp hơn nước ở
khoảng giữa ao với dộ sau 25cm..
Đánh giá chung:
Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến được lắp đặt nhỏ gọn, khối lượng trong phạm vi 32 kg. Hệ thống rất tiện lợp cho việc triển khai lắp đặt ngoài thực địa trên các ao ni tơm, có thể tự cấp nguồn và hoạt động với thời gian trên 2 tuần mới phải bảo trì một lần.
Kết quả khảo nghiệm đo đạc số liệu các thông số môi trường cho thấy hệ thống trạm tích hợp
đa cảm biến có các thơng số đo tương đối chính xác so với kết quả của các máy đo chuyên
54 - Dữ liệu đo độ PH cho thấy có sai số lớn với giá trị trung bình nhỏ hơn ±0.3 (tương ứng
4%). Giá trị sai số này là tương đối thấp, đạt yêu cầu sai số thiết bị chuẩn.
- Dữ liệu đo độ DO cho thấy có sai số lớn với giá trị trung bình nhỏ hơn ±0.3( tương ứng 3%). Giá trị sai số này là tương đối thấp, đạt yêu cầu sai số thiết bị chuẩn.
- Dữ liệu độ mặn cho thấy có sai số lớn với giá trị trung bình nhỏ hơn ±2.5‰ (hay ±6.5%). Tuy nhiên với giá trị sai số này là chấp nhận được và khơng ảnh hưởng đến kết quả phép
đo, vì độ mặn cho phép trong nuôi tôm là từ 5-40 theo Bảng 1.1.
- Dữ liệu sai số nhiệt độ có sai số trong phạm vi ±0.2oC. Gia trị sai số này là chấp nhận
được. Vì thực tế, khi đầu dị đặt tích hợp trong hệ thống thì sự lan tỏa nhiệt phần nào bị ảnh hưởng bởi các cảm biến và vật liệu xung quanh nó.
- Dữ liệu đo độ đục được đối sánh với kết quả phép đo dùng thang SECCHI được thể hiện
ở Bảng 5.7, cho thấy giá trị đo tương đối phù hợp với ứng dụng thực tế.
Kết quả sản phẩm hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến của đề tài được so sánh với các công
nghệ thiết bị nước ngoài như Bảng 5.6. Bảng đối sánh cho thấy, sản phẩm của đề tài co giá cả thấp nhưng tính tăng khơng thua kém các sản phẩm nước ngoàị
Bảng 5. 8. Bảng so sánh chất lượng với các công nghệ giám sát môi trường online đang có ở nước ngồi
STT Tên các sản phẩm so sánh Giá Chức năng
1
Máy đo YSI ProDSS
Cấu hình đầy đủ: DO /Salinity /Temp/turbidity / PH / NH3
157.000.000Đ
- Không thể sử dụng đo online 24/24 trong môi trường nước. - Chỉ sử dụng đo cầm tay - Vệ sinh sau mỗi lần sử dụng
2
Máy đo HI9829-00102
Multiparameter
Cấu hình đầy dủ: pH / Salinity / DO / Temp/Turbidity/NH3
80.000.000Đ
- Không thể sử dụng đo online 24/24 trong môi trường nước. - Chỉ sử dụng đo cầm tay - Vệ sinh sau mỗi lần sử dụng
55
3
Trạm cảm biến tích hợp, giám sát các thơng số môi trường nước
Water Monitoring Stations
http://www.environmentalsiteserv ices.com.au/water-sampling- equipment/
340.000.000Đ
- Sử dụng đo online 24/24 trong môi trường nước. - Đo được 04 thông số môi
trường: DO/PH /độ mặn/ nhiệt độ
- Sử dụng năng lượng điện mặt trời
- Cho phép truy xuất dữ liệu
kết nối 3G/4G
- Cho phép gửi tin nhắn SMS hoặc email cảnh báo
- Lưu trữ dữ liệu trên Cloud, sử dụng cơng nghệ điện tốn đám mây
Trạm cảm biến tích hợp, giám sát các thơng số môi trường nước
Waspmote Plug & Sense
http://www.phadistribution.com/i ndex.php/giai-phap/iot/giam-sat- cht-lng-nc-thi-ao-nuoi
Hệ thống Waspmote Plug &
Sense
160.000.000Đ
- Sử dụng đo online 24/24
trong môi trường nước.
- Đo được 05 thông số môi
trường: DO/PH /độ mặn/ nhiệt độ/Độ đục
- Sử dụng năng lượng điện mặt trời
- Cho phép truy xuất dữ liệu
kết nối 3G/4G
- Cho phép gửi tin nhắn SMS hoặc email cảnh báo đến
người sử dụng.
- Lưu trữ dữ liệu trên Cloud, sử
dụng cơng nghệ điện tốn đám mây
4
Trạm cảm biến tích hợp, giám sát các thơng số mơi trường nước do
nhóm nghiên cứu của TS. Bùi
Thư Cao đề xuất BTS1
Giá dự kiến 50.000.000Đ
- Sử dụng đo online 24/24 trong môi trường nước. - Đo được 05 thông số môi
trường: DO/PH /độ mặn/ nhiệt độ/Độ đục
- Sử dụng năng lượng điện mặt
trời
- Cho phép truy xuất dữ liệu
kết nối 3G/4G mạng di động.
- Cho phép gửi tin nhắn SMS hoặc email cảnh báo đến
56
Hình minh họa
người sử dụng.
- Lưu trữ dữ liệu trên Cloud, sử dụng công nghệ điện tốn đám mây
- Có chức năng hiển thị đữ liệu
57
Chương 6. Kết luận 6.1. Kết luận 6.1. Kết luận
Đề tài đã đạt được các mục tiêu đề ra là xây dựng hệ thống giám sát tích hợp đa cảm biến online các thông số môi trường nước lợ. Hệ thống được thiết kế nhỏ gọn, chống nước, hoạt động tốt trong điều kiện khắc nghiệt của khí hậu, như mưa gió bảọ
Với những kết quả đã đạt được, nhóm nghiên cứu nhận thấy có thể làm chủ hồn tốn cơng nghệ giám sát tự động hóa các mơi trường nuôi tôm nước lợ ứng dụng cơng nghệ tự động hóa và IoT trong ni tơm cơng nghệ cao.
Một số điểm đóng góp mới và nổi bật của đề tài:
- Ứng dụng ghép tích hợp đa cảm biến và đo online các thông số môi trường và truyền dẫn sóng vơ tuyến lên Cloud để giám sát online các thông số môi trường nước ao nuôi tôm. - Ý tưởng mới trong việc sử dụng nước làm sạch đầu dò cảm biến một cách đơn giản, giúp
duy trì và ổn định độ chính xác của thiết bị đo, đồng thời làm tăng thời gian sử dụng của thiết bị.
6.2. Hướng phát triển của đề tài
Với kết quả đã đạt được, nhóm nghiên cứu nhận thấy hệ thống cần thêm một số cải tiến về ứng dụng quả lý giám sát và cảnh bảo qua tin nhắn SMS, khi có thơng số ơ nhiểm vượt để bà con nuôi tôm kịp thời xử lý. Hệ thống cần thêm một số cải tiến trong thiết kế cơ khí để tăng độ cứng độ bề, và có thể sản xuất và gia cơng bán ra thị trường với giá cả rẻ bằng ½ giá trị ngoại nhập.
Trên cơ sở kết quả đã đạt được, đề tài có thể phát triển rộng ra trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản và nông nghiệp công nghệ caọ Toàn bộ hệ thống trang trại được điều khiển và giám sát tự động hóa hồn tồn. Với mơ hình là một hệ thống điều khiển khép kín bao gồm các khâu từ giám sát online, xử lý tuần hồn mơi trường nước cho đến khâu cho ăn tự động thích nghi với