Báo cáo đề tài khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học, đề tài cột đền thông minh bảo vệ vườn cây ăn quả

Trang 1

ĐỀ TÀI: HỘP THUỐC IoT

2 Dụng cụ thiết bị thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Trang 6

Kết luận và khuyến nghị

Trang

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

TÊN ĐỀ TÀI CỘT ĐÈN THÔNG MINH BẢO VỆ VƯỜN CÂY ĂN QUẢ Lĩnh vực: 13– Kỹ thuật cơ khí.

Trang 2

MỤC LỤC

Mở Đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài ……… 3

2 Mục tiêu……… 3

3 Câu hỏi nghiên cứu……… 3

4 Phương pháp……… 4

5 Ý nghĩa khoa học……… 4

6 Ý nghĩa thực tiển ……… 4

NỘI DUNG Chương I: Tổng Quan 1 Lịch sử nghiên cứu ……… 5

2 Thực trạng và giải pháp của vấn đề nghiên cứu………… 5

2.1 Khảo sát thực trạng ……… 5

2.2 Nguyên nhân của thực trạng ……… 5

2.3 Giải pháp thực hiện ……… 5

Chương 2: Dụng cụ thiết bị thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu 1 Quy trình nghiên cứu: ……… 6

2 Chọn dụng cụ thiết bị thực nghiệm ……… 6

3 Nguyên lý chung ……… 7

4 Phương pháp nghiên cứu ……… 8

4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu ……… 8

4.2 Phương pháp thực nghiệm ……… 8

5 Một số hình thiết bị ……….……… 8

Chương 3: Kết quả và thảo luận ……… 9

Kết luận và kiến nghị ……… 9

Trang 3

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Nông nghiệp 4.0, cuộc cách mạng nông nghiệp sắp diễn ra phải là một cuộc cách mạng “ xanh” , với khoa học và công nghệ giữ vai trò chủ đạo Nhưng sự phát triển của nông nghiệp cũng tỉ lệ thuận với biến đổi khí hậu Vì vậy, trong vườn cây ăn quả, thường xuyên bị côn trùng, sâu bộ phá hại Nếu dùng thuốc hóa học để diệt trừ sẽ tốn kém chi phí, sản phẩm lại có chứa dư lượng hóa học, không đạt chất lượng theo tiêu chuẩn Việt GAP Do đó, chúng em muốn phát triển mô hình “ Cột đèn thông minh bảo vệ vườn cây ăn quả” vừa diệt trừ sâu bọ, vừa thắp sáng khu vườn Do bẫy được sâu bọ mà không cần sử dụng thuốc hóa học sẽ giúp giảm dư lượng chất hóa học trong sản phẩm, giảm được ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí phun xịt,thời gian

2 Mục tiêu

Tạo thành cột đèn có các chức năng :

+ Bật tắt hệ thống đèn thắp sáng khu vườn bằng điện thoại

+ Bẫy tự diệt trừ sâu bọ, côn trùng hại cây trồng bằng năng lượng mặt trời, không cần sử dụng hóa chất

+ Dự báo được mật độ sâu bệnh hại cây trồng

+ Quản lý giám sát vườn cây ăn quả từ xa

+ Chống ngập úng cho khu vườn

3 Câu hỏi nghiên cứu

Trang 4

Trong quá trình nghiên cứu dự án em tập trung giải quyết các câu hỏi nghiên cứu sau:

Câu hỏi 1: Làm thế nào để tạo ra một cột đèn vừa có thể thắp sáng, vừa có thể diệt côn trùng?

Câu hỏi 2: Làm thế nào để tạo ra một cột đèn có thể quan sát và điều khiển từ xa?

Câu hỏi 3: Làm sao quản lý được mực nước trong ao vường cho không bị ngập úng hoặc xãy ra tình trạng thiếu nước tưới

4 Phương pháp

Phương pháp nghiên cứu chủ yếu của em là phương pháp thực nghiệm ngoài ra còn phương pháp bổ trợ khác là phương pháp nghiên cứu tài liệu

5 Ý nghĩa khoa học

Dự án “Cột đèn thông minh bảo vệ vườn cây ăn quả” mở ra cho ngành nông nghiệp Việt Nam một hướng mới tiếp cận mới, tạo ra sản phẩm đạt chất lượng cao

6 Ý nghĩa thực tiễn

Giúp người nông dân có thể tiết kiệm thời gian, chi phí lao động

mà có thể diệt được côn trùng và đảm bảo chất lượng nông sản xanh Hướng tới phát triển nền nông nghiệp hiện đại trong thời đại công nghệ 4.0

Trang 5

NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan

1 Lịch sử nghiên cứu

Theo em ngiên cứu và tìm nhiều trang wed nhận thấy có thiết bị dùng đèn bẫy côn trùng nhưng không thể tự nạp năng lượng, và cũng không thể điều khiển từ xa

2 Thực trạng và giải pháp của vấn đề nghiên cứu 2.1 Khảo sát thực trạng.

Côn trùng gây hại trên cây ăn quả chủ yếu ở giai đoạn sâu non

Bướm trưởng thành có tập tính hướng sáng, khi có ánh sáng chúng sẽ tập trung lại xung quanh vật phát ra ánh sáng và bay theo vòng xoắn ốc

Khi sâu trưởng thành đẻ trứng, nở thành sâu non gây hại cho cây trồng Khi bị sâu hại nông dân thường dùng thuốc hóa học để diệt như: Mitox, Regens … Hàm lượng chất độc rất cao

2.2 Nguyên nhân của thực trạng

Nguyên nhân chủ yếu thứ nhất là do người nông dân chưa hiểu rõ tác hại của việc sử dụng thuốc trừ sâu quá mức Dẫn đến hàng nông sản bị nhiễm nhiều hóa chất độc hại, làm cho hàng loạt vụ ngộ độc hàng nông sản xảy ra, không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển của ngành nông nghiệp

mà còn ô nhiễm môi trường Việt Nam

2.3 Giải pháp thực hiện

Làm ra thiết bị tự động thắp sáng, tiêu diệt côn trùng, điều khiển từ xa

Trang 6

Chương 2: Dụng cụ thiết bị thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

1 Quy trình nghiên cứu:

Thiết kết mô hình  Chọn điều khiển kết nối  Chọn server  Hoàn thành sản phẩm

Từ quy trình nghiên cứu trên chúng em bắt đầu chọn dụng cụ tiến hành thực nghiệm

2 Chọn dụng cụ thiết bị thực nghiệm

Bước 1: Chọn Vi điều khiển

Chọn trong 3 phương án Arduino Uno ESP 8266 WEMOS D1

Ưu

điểm

Lập trình dễ Nhỏ gọn rẻ tiền Giao diện thân

thiện có wifi tích hợp Giá rẻ

Khuyết

điểm

Cần dùng thêm wifi

hoặc internet shield

Lập trình khó

Giá tiền 60.000đ + Wifi 55.000đ 76.000đ

Từ các lý do trên em chọn phương án 3

Bước 3: Chọn nguồn điện cho hệ thống

Do Arduino xài điện 1 chiều nên em chọn một trong những phương án sau:

Adaptor Ắc quy hoặc pin Pin mặt trời

Ưu điểm Ổn định lâu dài Cúp điện vẫn sử dụng

được

Có 2 ưu điểm của phía trước

Khuyết điểm Không làm việc khi

cúp điện

Không kinh tế, cần phải sạc lại

Giá thành hơi cao

Trang 7

Chúng em chọn phương án sử dụng pin mặt trời kết hợp ắc quy.

Bước 4: Chọn server lưu trữ thông tin

Blynk Dùng wed miễn phí Sử dụng mạng

LAN

Ưu điểm Điều khiển giám

sát bất cứ nơi nào?

Dùng nhiều chức năng

Bảo mật cao

Dễ lập trình

Khuyết điểm Cần trả phí nếu

cần nhiều tính năng

Khó lập trình Khoảng cách trong

mạng Lan

Ở đây em chọn phương án 1 vì dự án không cần nhiều tính năng nhưng cần khoảng cách xa và một lý do khác và chúng em không đủ thời gian

nghiên cứu firebase,

Sau khi chọn được các thiết bị thí nghiệm chúng em đưa đến nguyên lý hoạt động chung

3 Nguyên lý chung

Thiết bị hoạt động theo nguyên lý sơ đồ sau

Vi điều khiển

Cảm biến độ ẩm đất

Trang 8

Bước 4: Lập hộp điều khiển bằng Wemos D1

Kết hợp các yếu tố trên và lắp ghép chúng lại và viết code

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Thực hiện việc nghiên cứu tập tính của con trùng, thời gian thực, cảm biến nhiệt,… Các dử liệu sẻ được lưu trử trên hosting sau đó giải mã và chuyển hóa các tập tin chuyển đến điện thoại của người dùng

4.2 Phương pháp thực nghiệm

Thực nghiệm đo khoảng cách cột đèn và cột đèn khoảng chiều ngang

là 40cm dài 55cm cao 120cm để nhận diệt côn trùng

5 Hình ảnh sản phẩm:

Thiết bị thông minh Hộp phát Sóng Wifi

Trang 10

Thiết bị: Cột đèn thông minh Phần mềm điều khiển Blynk

bảo vệ vườn cây ăn quả

Trang 11

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Tạo được sản phẩm là đèn thông minh diệt côn trùng có các ưu điểm sau:

- Điều khiển từ xa tự động

- Không sử dụng hóa chất để diệt côn trùng => không gây ảnh hưởng xấu đến đất và môi trường

- Đo được mực nước trong ao, dự báo được tình hình ngập úng hoặc thiếu nước, tự động báo về điện thoại di động và tự động bật hệ thống bơm thoát lũ

Tuy nhiên sản phẩm còn có 1 số khuyết điểm như :

- Năng lượng sẻ không đủ để sạc cung cấp cho thiết vị vào những ngày mưa gió

- Chưa tự động 100 % còn bàn tay con người tác động vào

Trang 12

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Sản phẩm có thể áp dụng rộng rãi trong thực tiễn mà không cần tốt quá nhiều thời gian

Có thể phát triển thêm hệ thống tưới nước tự động và bón phân tự động cho cây auto 100 % như người thật

Trang 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phạm Minh Tuấn , (2016). Lập trình Arduino cho người mới bắt

đầu, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Thành phố Hồ Chí Minh.

[2] Phạm Quang Huy, Lê Cảnh Trung (2016). Bài tập thực hành

Arduino, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Thành phố Hồ Chí Minh.

[3] Phạm Quang Huy, Lê Mỹ Hà (2016). Lập trình IoT với Arduino,

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Thành phố Hồ Chí Minh.

[4] Phạm Quang Huy, Lê Cảnh Trung (2016). Lập trình điều khiển với

Arduino, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Thành phố Hồ Chí Minh.

Trang 14

Phụ lục code arduino

#define BLYNK_PRINT Serial

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <BlynkSimpleEsp8266.h>

char auth[] = "BYA0LnFIcDBmxKz3C1nR3mkPx5Hdc25k"; char ssid[] = "Khang";

char pass[] = "20082018";

void setup()

{

Serial.begin(9600);

Blynk.begin(auth, ssid, pass);

}

void loop()

{

Blynk.run();

}

Trang 15

MỤC LỤC

Mở Đầu

7 Tính cấp thiết của đề tài ……… 3

8 Mục tiêu……… 3

9 Câu hỏi nghiên cứu……… 3

10.Phương pháp……… 4

11.Ý nghĩa khoa học……… 4

12.Ý nghĩa thực tiển ……… 4

NỘI DUNG Chương I: Tổng Quan 2 Lịch sử nghiên cứu ……… 5