TỔNG QUAN
ĐặT VấN Đề
Hồ điệp (Phaleanopsis) là loại hoa mang lại doanh thu lớn trên thị trường toàn cầu, với Đông Á dẫn đầu trong sản xuất Hàng năm, khoảng 125–175 triệu cây được sản xuất, chủ yếu từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và Đài Loan, chiếm khoảng 60 triệu cây Việt Nam có khí hậu và nguyên liệu phù hợp để phát triển lan Hồ điệp, có tiềm năng trở thành nước sản xuất lớn trong khu vực Miền Bắc Việt Nam, với điều kiện khí hậu tương đồng với các vùng trồng lan Hồ điệp công nghiệp như Quảng Châu và Cao Hùng, hoàn toàn có khả năng phát triển sản xuất theo quy mô công nghiệp Tuy nhiên, nếu trồng trong điều kiện tự nhiên, lan Hồ điệp sẽ ra mầm hoa sau gió mùa Đông Bắc vào tháng 10, nở vào tháng 2–3 năm sau, chậm hơn 30–50 ngày so với Tết âm lịch, và chỉ đạt 35,5% số cây cho hoa nở đồng đều.
Việt Nam có tiềm năng lớn trong sản xuất phong lan, nhưng hiện tại vẫn phải chi hàng tỷ đồng mỗi năm để nhập khẩu hoa lan, mặc dù nhu cầu nội địa và xuất khẩu đang cao Việc tìm kiếm giải pháp để phát huy tiềm năng của ngành lan là rất cần thiết Công nghệ nuôi trồng ở Việt Nam còn lạc hậu, thiếu các mô hình hiện đại và quy mô lớn, đồng thời chưa nắm vững kỹ thuật xử lý thúc hoa để cung cấp hoa đúng thời điểm cho các dịp Lễ, Tết.
Trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay, IoT đã được áp dụng vào nông nghiệp, biến lĩnh vực này từ sản xuất định tính thành sản xuất chính xác Điều này dựa trên việc thu thập, tổng hợp và phân tích các số liệu thống kê.
Nhóm sinh viên đã nghiên cứu và thực hiện đề tài “Ứng dụng công nghệ IoT trong nhà màng để trồng lan Hồ Điệp” Hệ thống tự động điều chỉnh độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng theo tiêu chuẩn trồng lan Hồ Điệp, đồng thời hiển thị thông số và cho phép điều khiển qua ứng dụng Android Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng truyền dữ liệu lên Web server thông qua Firebase.
MỤC TIÊU Đề TÀI
- Hệ thống cảm biến sẽ thu thập mọi thông tin về môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng
- Từ đó có những điều chỉnh ở các động cơ để giúp cho môi trường trong vườn phù hợp với điều kiện phát triển của cây
Ứng dụng Android cho phép cập nhật liên tục các thông số môi trường trong vườn, đồng thời hỗ trợ điều khiển các thiết bị như máy phun sương, máy bơm bón phân và hệ thống mái che.
- Dùng Firebase làm cơ sở dữ liệu để đưa các dữ liệu đo được lên Webserver
Quá trình thực hiện đề tài không chỉ giúp nhóm tự kiểm tra kiến thức đã học mà còn phát huy sự sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề Đây cũng là cơ hội để nhóm tích lũy kiến thức, chuẩn bị cho các đồ án sắp tới và tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội trước khi ra trường.
NộI DUNG THựC HIệN
Mô hình hệ thống vườn được trình bày bao gồm các trạm và khối trung tâm, được thiết kế với các module, kit và cảm biến có sẵn trên thị trường.
- Thu thập dữ liệu từ các cảm biến, và đưa về các trạm để vi điều khiển xử lý dữ liệu
Tìm hiểu cách đồng bộ dữ liệu từ các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và mưa vào ứng dụng điện thoại Android, đồng thời lưu trữ dữ liệu này trên cơ sở dữ liệu Firebase.
- Cài đặt các thông số ngưỡng để điều khiển động cơ bơm, mái che, tưới phân để chăm sóc cho cây lan Hồ Điệp
Giao tiếp với người dùng: thông qua Web Server để theo dõi dữ liệu của các cảm biến
Bố CụC CủA Đồ ÁN
Chương 1: Giới thiệu - trình bày tổng quát các nội dung sẽ báo cáo
Chương 2: Cơ sở lý thuyết – trình bày lí thuyết cơ sở của các linh kiện sử dụng:
Chương 4: Kết quả thực nghiệm – trình bày kết quả thực hiện trên thực tế của đề tài và đưa ra nhận xét
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
TổNG QUAN Về CÁCH CHĂM SÓC LAN Hồ ĐIệP
Nên giữ nhiệt độ thích hợp trong vườn ươm ở mức 23-28 o C, đảm bảo hệ thống thông gió hoạt động tốt, độ ẩm 70-80% Che mưa tuyệt đối, che sáng 50-70% [1]
Trong giai đoạn từ khi trồng đến 1 tháng, chỉ nên sử dụng 1/3 liều lượng phân bón theo khuyến cáo, với tần suất 3 ngày/lần Sau 1 tháng, cần điều chỉnh chế độ chăm sóc cho cây trồng.
Sử dụng phân vô cơ chuyên dụng có hàm lượng đạm cao như NPK 30-10-10 và phân cỏ Fish Emulsion 5-1-1, cần phun định kỳ 2 lần mỗi tuần với nồng độ theo liều khuyến cáo trong 4 tháng đầu Sau đó, tiếp tục phun theo hướng dẫn Mỗi 3 lần phun phân vô cơ, xen kẽ 1 lần phun phân hữu cơ (Fish Emulsion) và 1 lần phun B1.
Khi cây Hồ điệp đạt từ 4 lá trở lên (≥ 15 tháng), cần chú ý đến điều kiện nhiệt độ và chế độ phân bón để chuẩn bị cho giai đoạn ra hoa Tăng cường hàm lượng lân và kali là cần thiết để nâng cao tỷ lệ và chất lượng hoa, trong khi nhiệt độ từ 18-25 oC và chênh lệch ngày đêm 8-10 oC sẽ giúp hoa nở nhiều hơn và gần nhau hơn Nhiệt độ trên 25 oC sẽ ngăn cản quá trình phân hóa hoa, trong khi dưới 15 oC sẽ không có nụ và hoa Trước khi xử lý, nên tưới phân NPK 6-30-30 với nồng độ 1g/lít nước trong khoảng 10 ngày, phun định kỳ 7-10 ngày/lần để hoa phát triển mạnh mẽ và bền màu.
Tưới nước là một yếu tố quan trọng trong việc duy trì độ ẩm cần thiết cho cây trồng, với mức độ ẩm lý tưởng từ 50–70% Việc tưới nước đúng cách sẽ giúp cây sinh trưởng và phát triển khỏe mạnh.
Tùy thuộc vào độ ẩm của giá thể, việc tưới Lan Hồ điệp có thể thực hiện một hoặc nhiều lần trong ngày Nên tưới phun sương nhẹ hai lần, vào giữa buổi sáng và giữa buổi chiều Để tránh tình trạng thối nhũng, cần đảm bảo không để nước đọng trên bề mặt lá, vì vậy tưới đẫm vào chậu là phương pháp thích hợp nhất.
4 Thay chậu lần thứ nhất
Sau khi trồng từ 4-6 tháng, khi khoảng cách giữa 2 lá đạt khoảng 12 cm, chuyển cây sang chậu có đường kính 8,3 cm Lấy cây ra khỏi bầu, tách bỏ giá thể cũ và thay bằng giá thể mới, cẩn thận để không làm tổn thương rễ Đặt 1-2 miếng xốp dưới đáy chậu để thoát nước tốt, tránh tình trạng úng nước Trong tuần đầu sau khi trồng, tưới phun nhẹ lên bề mặt lá và giá thể để giữ ẩm cho môi trường xung quanh Sau khoảng 2 ngày, có thể bón phân NPK theo tỷ lệ 30-10-10 với liều lượng 0,5g/1 lít nước, và bổ sung các loại phân hữu cơ như Humix, Dynamic, Seaweed.
5 Thay chậu lần thứ hai
Lần thay chậu thứ hai, cũng là lần thay chậu cuối cùng, diễn ra khi cây có khoảng cách giữa 2 lá đạt khoảng 18cm, tương ứng với giai đoạn cây từ 9 đến 12 tháng tuổi.
Sử dụng chậu có đường kính khoảng 12 cm và cắt bớt rễ già trước khi trồng lại Trong giai đoạn này, cần che sáng 60-70% vào mùa hè và 40-50% vào mùa đông, duy trì nhiệt độ 20-28°C và độ ẩm 70-80% Sau khi chuyển chậu lần thứ hai khoảng 5-6 tháng, cây sẽ có khoảng 4 lá và bắt đầu phân hóa mầm hoa Giữ nhiệt độ thấp từ 18-20°C hoặc chênh lệch ngày đêm 8-10°C để cây ra hoa nhiều hơn Nhiệt độ trên 25°C sẽ làm khó khăn cho việc phân hóa hoa, trong khi nhiệt độ dưới 15°C sẽ làm ra nụ và hoa kém Trong thời kỳ phân hóa mầm hoa, sử dụng phân có hàm lượng P, K cao, như NPK 6-30-30 pha 1g/lít nước, phun 7-10 ngày/lần Khi hoa nở, không tưới nước hoặc dinh dưỡng lên hoa, và khi cành hoa gần tàn, cắt ngay cành hoa và tưới phân NPK 30-10-10 để dưỡng cây cho trà hoa sau.
Phun thuốc trừ nấm và vi khuẩn định kỳ mỗi 7 ngày với liều lượng theo khuyến cáo trong tháng đầu Sau đó, tiếp tục phun theo hướng dẫn Các loại bệnh thường gặp bao gồm: [1]
Bệnh thối nâu, do vi khuẩn Pseudomonas cattleyae gây ra, là một trong những bệnh phổ biến và nghiêm trọng nhất ảnh hưởng đến lan Hồ điệp Triệu chứng ban đầu xuất hiện dưới dạng những đốm nhỏ màu vàng nhạt trên lá, sau đó phát triển thành các vết thủng sâu hơn, chuyển sang màu nâu đậm và sũng nước, và ngày càng lan rộng.
- Bệnh thối mềm: do vi khuẩn Erwinia carottovota và E Chrysanthemi gây ra
Thường thấy 1/3 lá bị nhũng và ăn sâu vào gốc gây thối cả gốc [1]
Bệnh lây lan qua nước bắn tóe khi phun, tiếp xúc giữa các cây, và các thao tác bằng tay như dọn vệ sinh vườn, nhổ cỏ, hay thu hoạch Ngoài ra, dụng cụ nhiễm khuẩn, côn trùng và động vật thân mềm cũng là nguồn lây bệnh Môi trường ẩm ướt và thiếu ánh sáng tạo điều kiện thuận lợi cho bệnh phát triển, với độ ẩm cao giúp vi khuẩn xuất hiện, lan truyền, xâm nhiễm và sinh sản.
Theo dõi kịp thời các cây bị bệnh và tiêu hủy ngay lập tức tất cả lá, thân, rễ nhiễm bệnh khỏi vườn ươm Sử dụng phân bón cân đối NPK và duy trì vệ sinh môi trường xung quanh thông thoáng Nên áp dụng các loại thuốc diệt khuẩn như Starner, Streptomycin, Tetraciline để bảo vệ cây trồng.
- Bệnh thán thư lá: vết bệnh như vòng tròn đồng tâm có màu vàng, bệnh nặng làm cho lá héo rũ Sử dụng Score (Difennoconazole), Carbendazim, [1]
Nhện đỏ tấn công mặt dưới lá, gây hại cho cây khiến chúng còi cọc và rụng lá Triệu chứng bao gồm những đốm nhỏ lõm li ti màu nâu và sự xuất hiện của màng nhện Tình trạng này cũng xuất hiện trên phát hoa và hoa.
Thời tiết khô, ấm tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nhện, trong khi tăng độ ẩm và nhiệt độ thấp có thể hạn chế sự phát triển của chúng Để kiểm soát nhện, nếu bị nhiễm nhẹ, có thể sử dụng vòi nước xịt mạnh để rửa trôi và giảm số lượng nhện Ngoài ra, nên phối hợp và thường xuyên thay đổi các loại thuốc như Ortus, Alfamite để tránh tình trạng kháng thuốc.
Rệp sáp là loài côn trùng có đặc điểm chung là tiết ra lớp sáp bảo vệ cơ thể, tạo thành vỏ cứng với hình dạng, màu sắc và kích thước khác nhau Chúng gây hại bằng cách chích hút, làm cho lá cây bị vàng và rụng, đặc biệt vào mùa nắng Khi mật số rệp sáp cao, chúng còn tạo điều kiện cho nấm bồ hóng phát triển Để phòng trừ, cần vệ sinh vườn thông thoáng, cắt bỏ cây và lá bị nhiễm, phun nước áp lực mạnh để rửa trôi rệp sáp, và thường xuyên kiểm tra để phát hiện và xử lý kịp thời Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật như Lân hữu cơ, Bi-58, Suprathion 40EC, Xi-men 2SC, và Dầu khoáng DC-Tron Plus 98.8EC sẽ rất hiệu quả trong việc diệt trừ rệp sáp.
LÝ THUYếT VỀ CHUẩN TRUYềN THÔNG KHÔNG DÂY
Kết nối là yếu tố quyết định cho sự thành công của Internet of Things (IoTs) Tuy nhiên, không có giải pháp truyền thông không dây nào phù hợp cho tất cả các ứng dụng IoTs do sự đa dạng của chúng Mỗi công nghệ truyền thông đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng về phạm vi, khả năng mở rộng, chi phí và yêu cầu mạng Một số công nghệ truyền thông không dây phổ biến trong ngành công nghiệp bao gồm LPWAN, mạng di động (3G/4G/5G), Zigbee, Bluetooth và Wifi.
Mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) là một công nghệ mới trong IoT công nghiệp (IioT), cho phép liên lạc tầm xa với pin nhỏ và giá rẻ, tồn tại nhiều năm Công nghệ này hỗ trợ các mạng IioT quy mô lớn trong các khuôn viên công nghiệp và thương mại Tuy nhiên, LPWAN chỉ có khả năng gửi dữ liệu nhỏ với tốc độ thấp, nên phù hợp cho những ứng dụng không yêu cầu băng thông cao và không nhạy cảm với thời gian.
Cung cấp giao tiếp băng thông rộng đáng tin cậy cho các ứng dụng truyền phát giọng nói và video, nhưng chi phí vận hành và yêu cầu năng lượng rất cao Mặc dù mạng di động không phù hợp cho nhiều ứng dụng IoT từ các mạng cảm biến hoạt động bằng pin, chúng lại lý tưởng cho các trường hợp sử dụng xe hơi kết nối và quản lý đội xe, như thông tin giải trí trên xe và định tuyến giao thông Thế hệ tiếp theo 5G, với tốc độ cao và độ trễ cực thấp, được xem là tương lai cho các phương tiện tự trị 5G cũng hứa hẹn sẽ hỗ trợ giám sát video thời gian thực cho an toàn công cộng, cung cấp dữ liệu sức khỏe di động theo thời gian thực và các ứng dụng tự động hóa công nghiệp nhạy cảm với thời gian trong tương lai.
Hình 2.1: Mạng 5G trong tương lai
Zigbee là một tiêu chuẩn không dây tầm ngắn (IEEE 802.15.4) với năng lượng thấp, thường được sử dụng trong cấu trúc liên kết lưới để mở rộng vùng phủ sóng bằng cách chuyển tiếp dữ liệu cảm biến qua nhiều nút So với LPWAN, Zigbee cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn, nhưng hiệu quả năng lượng lại thấp hơn do cấu hình lưới.
Hình 2 2: Chuẩn truyền thông Zigbee
Zigbee là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng IoT tầm trung với phạm vi vật lý ngắn (
