Mô hình hệ thống trồng rau tự động (đồ án tốt nghiệp)

TÓM TẮT ĐỂ TÀI Phương pháp thực hiện là dùng ESP32 xây dựng thành một khối điều khiển trung tâm, dùng các module cảm biến: độ ẩm đất, nhiệt độ và độ ẩm không khí thu thập dữ liệu từ môi

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT - NÔNG NGHIỆP - CNC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trình độ đào tạo : Đại Học Chính Quy Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Chuyên ngành : Điều Khiển Và Tự Động Hóa

Giáo viên hướng dẫn: ThS Lưu Hoàng Sinh viên thực hiện : Lê Công Thành MSSV: 16031542

Ngô Minh Quyền MSSV: 16031472

Vũng Tàu, Năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

KHOA CNKT - NNCNC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT)

Họ tên sinh viên 1: Lê Công Thành Ngày sinh: 06/03/1998

Hệ đào tạo : Đại Học Chính Quy

II Giảng viên hướng dẫn: Ths Lưu Hoàng

III Ngày giao đề tài: 12/2019

IV Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 05/2020

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2020

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Trưởng bộ môn Trưởng khoa

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT

(Của giáo viên hướng dẫn)

• Thái độ, tác phong và nhận thức trong quá trình thực hiện:

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT

(Của giáo viên phản biện)

• Thái độ, tác phong và nhận thức trong quá trình thực hiện:

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2020

Giáo viên phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trong suốt thời gian được theo học tại trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, Tp Vũng Tàu, em đã nhận được nhiều sự quan tâm và giúp đỡ từ Thầy Cô và bạn bè Cảm ơn Hiệu Trưởng, cùng các quý thầy cô trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu

đã hỗ trợ tận tình về trang thiết bị, phần mềm, cơ sở vật chất tạo điều kiện hoàn thành đồ án Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy Cô, những người đã truyền lại cho em rất nhiều kinh nghiệm và kiến thức quý báu, những sự giúp đỡ ấy đã tiếp thêm động lực cho em vững bước trên con đường mình đã chọn Và đặc biệt là Thầy, Cô khoa Điện - Điện tử đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cũng như tạo những điều kiện tốt nhất để nhóm em hoàn thành

đề tài

Xin cảm ơn các bạn cùng khóa, cùng khoa đã động viên, khích lệ, ủng hộ về nhiều mặt góp phần làm nên thành công của đồ án này

Cảm ơn Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu!

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

mở rộng Nhằm giải quyết vấn đề này, nhờ sự giúp sức của tiến bộ về khoa học

kỹ thuật, các hệ thống giám sát, xử lý, cung ứng quá trình sản xuất ngày càng hiện đại đã được đưa vào nông nghiệp và đặc biệt là các ứng dụng của Công nghệ IOT đã góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao Với mong muốn nghiên cứu và tạo ra một hệ thống giám sát nông nghiệp tiện ích sử dụng Công nghệ IOT, để góp phần đáp ứng nhu cầu trên và đóng góp thêm giải pháp phát triển, nhóm quyết định chọn đề tài: “MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRỒNG RAU

TỰ ĐỘNG”

TÓM TẮT ĐỂ TÀI

Phương pháp thực hiện là dùng ESP32 xây dựng thành một khối điều khiển trung tâm, dùng các module cảm biến: độ ẩm đất, nhiệt độ và độ ẩm không khí thu thập dữ liệu từ môi trường canh tác gửi về ESP32, từ đó so sánh với thông số

đã cài đặt trước ESP32 sẽ điều khiển các thiết bị ngoại vi: máy bơm nước, van điện Bên cạnh đó ESP32 sẽ gửi dữ liệu lên ứng dụng Android điều khiển phạm

vi gần và Web thông qua ESP32 để điều khiển hệ thống từ xa

Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu phương thức giao tiếp giữa ESP32 với các cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí Mô hình nhỏ gọn, bố trí linh kiện hợp lí, dễ quan sát, sử dụng, đảm bảo tính an toàn và thẩm

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Error! Bookmark not defined

I Tên đề tài: MÔ HÌNH TRỒNG CÂY TỰ ĐỘNGError! Bookmark not

defined

II Giảng viên hướng dẫn: Ths Lưu HoàngError! Bookmark not defined

III Ngày giao đề tài: 12/2019 Error! Bookmark not defined

IV Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 05/2020 Error!

Bookmark not defined

NHẬN XÉT Error! Bookmark not defined

(Của giáo viên hướng dẫn) Error! Bookmark not defined

NHẬN XÉT Error! Bookmark not defined

(Của giáo viên phản biện) Error! Bookmark not defined

LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined LỜI MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined TÓM TẮT ĐỂ TÀI Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Error! Bookmark not defined

2 MỤC TIÊU Error! Bookmark not defined

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined

4 GIỚI HẠN Error! Bookmark not defined

5 BỐ CỤC Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Error! Bookmark not defined

1 ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆPError! Bookmark not defined

2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU, CHUẨN KẾT NỐIError! Bookmark

not defined

3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Error! Bookmark not defined

1 GIỚI THIỆU Error! Bookmark not defined

2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNGError! Bookmark not defined CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG Error! Bookmark not defined

1 GIỚI THIỆU Error! Bookmark not defined

2 THI CÔNG HỆ THỐNG Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Error! Bookmark not defined

1 KẾT QUẢ Error! Bookmark not defined

2 NHẬN XÉT Error! Bookmark not defined

3 ĐÁNH GIÁ Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Error! Bookmark not defined

1 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined

2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Minh họa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp 9

Hình 2 Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT 11

Hình 3 Ứng dụng Iot 11

Hình 4 Mô hình tưới rau Iot 12

Hình 5 Hình ảnh minh họa 14

Hình 6 Logo Wifi 15

Hình 7 Module ESP 32 24

Hình 8 Bộ Nguồn 25

Hình 9 Mạch 8 Relay Opto cách ly 5VDC 26

Hình 10 Cảm biến lưu lượng 27

Hình 11 Cảm biến lưu lượng nước DN20 28

Hình 12 Van điện từ 29

Hình 13 Module cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 30

Hình 14 Module cảm biến độ ẩm đất 31

Hình 15 Sơ đồ khối hệ thống 32

Hình 16 Nguyên lý hoạt động 35

Hình 17 Hình ảnh mô phỏng (Hệ thống phun nước) 36

Hình 18 Hình ảnh mô phỏng (Hệ thống phun nước) 37

Hình 19 Hệ thống phun nước 37

Hình 20 Hộp chứa nước 38

Hình 21 Hộp chứa nước 38

Hình 22 Kết nối với thiết bị điện 39

Hình 23 Tổng quan mô hình từ trên 39

Hình 24 Tổng quan mô hình từ sau 40

Hình 25 Tổng quan mô hình từ trước 40

Hình 26 Tổng quan mô hình bên cạnh 41

Hình 27 Tổng quan mô hình 41

Hình 28 Tổng quan mô hình 42

Hình 29 Tổng quan mô hình hoàn thiện và kết nối với ap 42

Hình 30 Kết nối đường ống dẫn nước 43

Hình 31 Đầu phun nước 43

Hình 32 Thùng chứa phân 44

Hình 33 Van một chiều, van điện từ và van nước 44

Hình 34 Cảm biến lưu lượng 45

Hình 35 Hộp đựng thiết bị điện (nguồn, chip, relay) 45

Hình 36 Motor bơm nước 46

Hình 37 Lắp đặt 46

Hình 38 Kết nối với bơm phân 47

Hình 39 Tổng quan mô hình 48

Hình 40 Tổng quan mô hình 49

Hình 41 Đi dây, kết nối các thiết bị điện 51

Hình 42 Mô hình hoạt động 52

Hình 43 Mô hình hoạt động 52

Hình 44 Mô hình hoạt động 53

Hình 45 Mô hình hoạt động 54

Hình 46 Mô hình hoạt động khi kết nối với app 54

Hình 47 Mô hình hoạt động 55

Hình 48 Cài đặt Arduino IDE 56

Hình 49 Các bước cài đặt phần mền Arduino 57

Hình 50 Các bước cài đặt phần mền Arduino 57

Hình 51 Các bước cài đặt phần mền Arduino 58

Hình 52 Các bước cài đặt phần mền Arduino 59

Hình 53 Các bước cài đặt phần mền Arduino 59

Hình 54 Các bước cài đặt phần mền Arduino 60

Hình 55 Các bước cài đặt phần mền Arduino 60

Hình 56 Giao diện của ứng dụng ở trạng thái tự động (trái) 79

Hình 58 Giao diện theo dõi hằng ngày 81

Hình 59 Cài đặt quy trình tưới nước tưới phân cho rau 82

Hình 60 Giao diện cài đặt quy trình 82

Hình 61 Giao diện bắt đầu quy trình 83

Hình 62 Giao diện cài đặt kết nối wifi 84

Hình 63 Giao diện cài đặt API 85

Hình 64 Giao diện theo dõi quy trình 86

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nông nghiệp luôn là vấn đề trọng yếu của mỗi quốc gia trong việc bảo đảm

an ninh lương thực, nó là một trong hai ngành sản xuất vật chất quan trọng của nền kinh tế Là khu vực sản xuất chủ yếu, đảm bảo đời sống cho xã hội, là thị trường rộng lớn cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm của nền kinh tế và tích lũy cho công nghiệp Việt Nam hiện nay vẫn còn là một nước sản xuất chủ yếu về nông nghiệp với trên 66,9% dân số cả nước tập trung sống ở vùng nông thôn, lao động nông nghiệp chiếm tới 42% lao động trong toàn xã hội

Ngày nay, nước ta đang hướng tới xây dựng một nền công nghiệp phát triển, điều đó mang lại nhiều lợi ích cho đất nước nhưng cũng kèm theo nhiều hệ lụy, đặc biệt là ô nhiễm môi trường, một trong những mảng chịu thiệt hại rất lớn từ vấn đề trên chính là ngành nông nghiệp Bên cạnh đó, trong nhiều năm qua, sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam gặp rất nhiều khó khăn do các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày càng diễn biến phức tạp do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu, làm ảnh hưởng to lớn đến năng suất cũng như chất lượng các sản phẩm từ nông nghiệp

Cùng với đó, việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp, dịch

vu, đã làm giảm đáng kể nhân lực trong nông nghiệp, và theo nhiều dự báo số lượng này sẽ tiếp tục gia tăng trong những năm tới, điều này đưa tới những bài toán cho việc giải quyết vấn đề nhân lực trong các ngành nông nghiệp

Chính vì vậy, việc tìm kiếm những giải pháp mới để ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất thu hoạch trở thành ưu tiên hàng đầu của nhà nước trong những năm qua Do đó, những ứng dụng Công nghệ được đưa vào trong việc chăm sóc, thu hoạch trong nông nghiệp để khắc phục vấn đề thiên tai, môi trường, cũng như tiết kiệm nhân lực, đồng thời gia tăng năng suất cây trồng, đơn giản hóa việc quản lý

Một trong những ứng dụng Công nghệ nổi bật được đưa vào trong nông nghiệp trong những năm gần đây là Internet of thing ( viết tắt là IOT) đã và đang đem lại nhiều kết quả thành Công, dần dần được áp dụng và phổ biến trên nhiều diện tích canh tác nông nghiệp, vì vậy chúng em chọn đề tài “ MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRỒNG RAU TỰ ĐỘNG ” nhằm có hiểu biết thêm về tác động của Công nghệ tới khả năng phát triển của cây trồng, cũng như quản lý của người điều khiển, bên cạnh đó là nghiên cứu thêm về các ứng dụng Công nghệ điện tử được đưa vào

2 MỤC TIÊU

Mục tiêu của đề tài là xây dựng được một hệ thống IoT trong nông nghiệp

có khả năng giám sát nhiệt độ, độ ẩm (thông qua các cảm biến), ổn định điều kiện môi trường (thông qua bơm nước) Hệ thống này cho phép thực hiện các thao tác giám sát - điều khiển trên một trang web và một ứng dụng trên smartphone

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

• NỘI DUNG 1: Thiết kế phần cài đặt loại cây trồng trên website Cập nhật các thông số giới hạn để có thể điều khiển hệ thống ở hai chế độ: tự động và bằng tay

• NỘI DUNG 2: Thiết kế - thi Công mạch điều khiển

• NỘI DUNG 3: Thiết kế - thi Công mô hình trồng rau trong nông nghiệp

• NỘI DUNG 4: Nhận xét - đánh giá kết quả thực hiện Hoàn thiện mô hình

• NỘI DUNG 5: Hoàn thành luận văn

4 GIỚI HẠN

Đề tài MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRỒNG RAU TỰ ĐỘNG gồm:

• Kích thước của mô hình thi công: dài 120cm, cao 15cm, rộng 60cm

• Sử dụng 2 module cảm biến: module cảm biện độ ẩm đất, module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm không khí để truyền dữ liệu môi trường của đối tượng canh tác vào

bộ điều khiển trung tâm

• Một ESP32 đóng vai trò làm bộ điều khiển trung tâm

5 BỐ CỤC

• Chương 1: Tổng Quan

Trình bày, đặt vấn đề dẫn nhập lí do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án

• Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Trình bày các lý thuyết liên quan đến vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết

kế, thi công cho đề tài

• Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán

Trình bày tổng quan các yêu cầu của để tài về thiết kế và các tính toán hệ thống bao gồm sơ đồ nguyên lý toàn mạch và của từng phần của hệ thống

• Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh trên màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê

• Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu làm đề tài bao gồm thời gian

nghiên cứu, kết quả đạt được, nhận xét, đánh giá về đề tài và tính ứng dụng của đề tài trong thực tiễn

• Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển

Trình bày kết quả đạt được so với mục tiêu đề ra ban đầu, nhận xét và đánh giá kết quả đạt được của đề tài nghiên cứu Hướng phát triển của đề tài sau này trong quá trình nghiên cứu

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP

1.1 Giới thiệu

Từ khi lần đầu được giới thiệu cách đây gần 20 năm, cho tới hiện nay các ứng dụng IOT là một trong những mảng Công nghệ phát triển nhất trong cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0, nó xuất hiện và tác động tích cực tới từng ngành, từng lĩnh vực trong đó có ngành nông nghiệp Ứng dụng IOT trong nông nghiệp góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao, giúp nâng cao tính chuyên nghiệp và cải thiện bộ mặt cho cho nền nông nghiệp trong tương lai gần

Hình 1. Minh họa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp

1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng Công nghệ IOT

Kiến trúc của IOT gồm bốn thành phần cơ bản chính gồm: Vạn vật (Things), Trạm kết nối (Gateways), Hạ tầng mạng (Internet) và cuối cùng là lớp dịch vụ (Service)

• Vạn vật (Things): Ngày nay có vô vàn vật dụng đang hiện hữu trong cuộc sống,

ở trên các khu canh tác, ở trong nhà hoặc trên chính các thiết bị lưu động của người dùng Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý

dữ liệu của đối tượng nông nghiệp một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối Từ đó, các thiết bị, vật dụng sẽ có thể thực hiện nhiệm vụ của mình đối với đối tượng nông nghiệp cần quản lý

• Trạm kết nối (Gateways): Các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là một vùng trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện toán đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý Gateways có thể là một thiết bị vật lý hoặc là một phần mềm được dùng để kết nối giữa Cloud (điện toán đám mây) và bộ điều khiển, các cảm biến, các thiết bị thông minh

• Hạ tầng mạng (Internet): Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ

• Lớp dịch vụ (Service): Là các ứng dụng được các hãng Công nghệ, hoặc thậm chí người dùng tạo ra để dễ dàng sử dụng các sản phẩm IOT một cách hiệu quả và tận dụng được hết giá trị của sản phẩm

Hình 2 Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT

1.3 Ứng dụng IoT trong nông nghiệp

− IoT trong nông nghiệp là nền tảng của Nông nghiệp Thông minh Nó sẽ

giúp nâng cao chất lượng, bảo đảm vệ sinh an toàn thực phẩm và nâng cao giá trị hàng nông phẩm

Nông nghiệp thông minh là gì?

Nông nghiệp thông minh là một thuật ngữ rộng thu thập các hoạt động sản xuất thực phẩm và nông nghiệp có ứng dụng công nghệ 4.0, bao gồm: IoT, Big Data và công nghệ phân tích tiên tiến

Hình 3 Ứng dụng Iot

Ứng dụng quan trọng nhất trong nông nghiệp thông minh là Phân tích dữ liệu, trực quan hóa và hệ thống hóa quản lý Việc phân tích dữ liệu cảm biến sẽ thúc đẩy tính minh bạch trong các quy trình nông nghiệp, vì nông dân có được những hiểu biết quý giá về hiệu suất của cánh đồng, nhà kính, v.v Không chỉ dừng lại ở đó, ở mô hình nông nghiệp thông minh, người nông dân còn có thể tham khảo tư vấn của hệ thống AI, được xây dựng trên nền tảng kiến thức của các nhà khoa học

Các ứng dụng IoT phổ biến khác trong nông nghiệp thông minh có thể kể đến như:

• Các hệ thống dựa trên cảm biến để giám sát cây trồng, đất, đồng ruộng, chăn nuôi, kho chứa, hoặc bất kỳ yếu tố quan trọng nào ảnh hưởng đến sản xuất

• Xe nông nghiệp thông minh, máy bay không người lái, robot tự động và thiết bị truyền động

• Không gian sản xuất nông nghiệp kết nối như nhà kính thông minh hoặc thủy canh

− Lợi ích của việc sử dụng IoT trong nông nghiệp

Giống như trong các ngành công nghiệp khác, ứng dụng IoT trong nông nghiệp hứa hẹn hiệu quả trước đây không có, giảm tài nguyên và chi phí, tự động hóa dựa trên phân tích dữ liệu, và tối ưu hóa quy trình Tuy nhiên, riêng đối với ngành nông nghiệp, vai trò của IoT là vô cùng quan trọng Nó sẽ mang tới các giải pháp

Hình 4 Mô hình tưới rau Iot

bước ngoặt, giải quyết những vấn đề cấp bách liên quan tới sự sinh tồn và phát triển của loài người

• Hiệu quả vượt trội: Ngày nay, ngành nông nghiệp là một cuộc đua Nông dân

bị thúc ép phải trồng nhiều sản phẩm hơn trong khi chất lượng đất ngày một tệ hơn, diện tích ngày một giảm và biến động thời tiết ngày một phức tạp IoT trong nông nghiệp sẽ cho phép nông dân theo dõi sản phẩm và điều kiện của họ trong thời gian thực Họ nhận được thông tin chi tiết nhanh, có thể dự đoán các vấn đề trước khi chúng xảy ra và đưa ra quyết định sáng suốt về cách phòng tránh chúng Ngoài ra, các giải pháp IoT trong nông nghiệp cũng cho phép thực hiện quy trình sản xuất tự động Ví dụ: tưới tiêu, bón phân dựa trên nhu cầu và robot thu hoạch tự động

• Phủ sóng nông nghiệp: Vào thời điểm dân số thế giới chạm ngưỡng 9 tỷ người,

70% trong số đó sẽ sống ở khu vực thành thị Nhà kính và hệ thống thủy canh dựa trên IoT đặt trong lòng thành phố sẽ là cứu cánh, cung cấp nguồn thực phẩm như trái cây và rau tươi ngắn hạn cho công dân thành thị Các hệ thống nông nghiệp chu trình khép kín thông minh cho phép người ta cơ bản là trồng được thực phẩm ở khắp mọi nơi, trong các siêu thị, trên các tòa nhà chọc trời, tường và mái nhà, trong các container vận chuyển và, tất nhiên, trong chính gia đình mình

• Giảm tài nguyên: Rất nhiều giải pháp IoT trong nông nghiệp được tập trung

vào việc tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, như: Nước, năng lượng, đất đai Canh tác chính xác bằng cách sử dụng IoT dựa trên dữ liệu được thu thập từ các cảm biến khác nhau sẽ giúp nông dân phân bổ chính xác để sử dụng vừa đủ tài nguyên cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển nông sản

• Quy trình sạch hơn: Điều tương tự cũng liên quan đến thuốc trừ sâu và phân

bón Các hệ thống dựa trên IoT để canh tác chính xác giúp các nhà sản xuất tiết kiệm nước và năng lượng, không chỉ làm cho nông nghiệp xanh hơn, mà còn giảm đáng

kể việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón Cách tiếp cận này cho phép có được một sản phẩm cuối cùng sạch hơn và hữu cơ hơn so với các phương pháp nông nghiệp truyền thống

• Nhanh chóng: Một trong những lợi ích của việc sử dụng IoT trong nông

nghiệp là cải tiến tốc độ của các quy trình Nhờ hệ thống giám sát và dự đoán thời gian thực, nông dân có thể nhanh chóng phản ứng với mọi thay đổi đáng kể về thời

tiết, độ ẩm, chất lượng không khí cũng như sức khỏe của từng loại cây trồng hoặc đất trên đồng ruộng Đặc biệt, trong điều kiện thời tiết thay đổi thất thường hoặc khắc nghiệt, việc ứng dụng IoT trong nông nghiệp sẽ có thể giúp người nông dân thời đại mới cứu lấy mùa màng

• Cải thiện chất lượng nông sản: Nông nghiệp dựa trên nền tảng công nghệ sẽ

cho ra đời các sản phẩm tốt hơn Bằng việc sử dụng cảm biến đất và cây trồng, giám sát bằng máy bay không người lái (drone) trên không và lập bản đồ trang trại, nông dân có thể hiểu rõ hơn sự phụ thuộc chi tiết giữa các điều kiện và chất lượng của cây trồng Sử dụng các hệ thống được kết nối, họ có thể tạo lại các điều kiện tốt nhất và tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

2 CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU, CHUẨN KẾT NỐI

2.1 GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU BẰNG WIFI

Wifi (là viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11) là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, cũng giống như điện thoại di đông, truyền hình và radio Kết nôi Wifi thường là sự lựa chọn hàng đầu của rất nhiều kỹ sư giải pháp bởi tính thông dụng và kinh tế của hệ thống wifi và mạng LAN với mô hình kết nối trong một phạm vi địa lý có giới hạn

Hình 6 Logo Wifi

Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác Nó có thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ: Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz Tần số này cao hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay

và truyền hình Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn

Hiện nay, đa số các thiết bị wifi đều tuân theo chuẩn 802.11n, được phát ở tần

số 2.4Ghz và đạt tốc độ xử lý tối đa 300Megabit/giây

Hệ thống này đã hoạt động ở sân bay, quán café, thư viện hoặc khách sạn Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hoàn toàn không cần đến cáp nối Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), WiFi có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng

Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau,

và nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng; 6 chuẩn thông dụng của WiFi hiện nay là 802.11a/b/g/n/ac/ad

Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng Nó gởi thông tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet

Quy trình này vẫn hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ Internet, chuyển chúng thành tín hiệu vô tuyến và gởi đến adapter không dây của máy tính

− Sóng Wi-Fi

Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác Nó có thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại

Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ:

Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, 5 GHz hoặc 60 GHz Tần số này cao hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay

và truyền hình Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn

Chúng dùng chuẩn 802.11:

Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trường Đây là chuẩn chậm nhất

và rẻ tiền nhất, và nó trở nên ít phổ biến hơn so với các chuẩn khác 802.11b phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11 megabit/giây, và nó sử dụng mã CCK (complimentary code keying)

Chuẩn 802.11g cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với chuẩn 802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 megabit/giây Chuẩn 802.11g nhanh hơn vì nó sử dụng mã OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing), một công nghệ

mã hóa hiệu quả hơn

Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5 GHz và có thể đạt đến 54 megabit/ giây Nó cũng sử dụng mã OFDM Những chuẩn mới hơn sau này như 802.11n còn nhanh hơn chuẩn 802.11a, nhưng 802.11n vẫn chưa phải là chuẩn cuối cùng

Chuẩn 802.11n cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với chuẩn 802.11a, tốc độ truyền dữ liệu tối đa đạt 450 megabit/giây

Chuẩn 802.11ac phát ở tần số 5 GHz nhanh hơn so với chuẩn 802.11n, tốc độ truyền dữ liệu tối đa đạt đến 1.3 Gigabit/giây

Chuẩn 802.11ad phát ở tần số 60 GHz nhanh hơn so với chuẩn 802.11ac, tốc

độ truyền dữ liệu tối đa đạt đến 4,6 Gigabit/giây

WiFi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số khác nhau một cách nhanh chóng Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thiểu sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc

− Adapter

Một adapter cắm vào khe PCI cho máy tính để bàn

Các máy tính nằm trong vùng phủ sóng WiFi cần có các bộ thu không dây, adapter, để có thể kết nối vào mạng Các bộ này có thể được tích hợp vào các máy tính xách tay hay để bàn hiện đại Hoặc được thiết kế ở dạng để cắm vào khe

PC card hoặc cổng USB, hay khe PCI

Khi đã được cài đặt adapter không dây và phần mềm điều khiển (driver), máy tính có thể tự động nhận diện và hiển thị các mạng không dây đang tồn tại trong khu vực

− Router

Nguồn phát sóng WiFi là máy tính với:

• Một cổng để nối cáp hoặc modem ADSL

• Một router (bộ định tuyến)

• Một hub Ethernet

• Một firewall

• Một access point không dây

Hầu hết các router có độ phủ sóng trong khoảng bán kính 30,5 m về mọi hướng

− Các chuẩn bảo mật WiFi:

WEP

WEP (Wired Equivalent Privacy) là một gỉai thuật bảo mật cho mạng không dây chuẩn IEEE 802.11 Ban đầu, các nhà sản xuất chỉ sản xuất các thiết bị WiFI với chuẩn bảo mật 64 bit Sau này có các cải tiến hơn với các chuẩn bảo mật 128 bit và 256 bit Bảo mật WEP sau đó xuất hiện nhiều lổ hổng Các khóa WEP ngày nay có thể bị crack trong một vài phút các bằng phần mềm hoàn toàn miễn phí trên mạng Vào năm 2004, với sự phát triển của các chuẩn bảo mật mới như WPA, WPÀ2, IEEE tuyên bố các chuẩn WEP trong bảo mật WiFi sẽ không còn được hỗ trợ

WPA

WPA (Wi-Fi Protected Access) là giao thức và chuẩn bảo mật WiFi phát triển bởi Liên hiệp Wifi (Wifi Alliance) WPA được phát triển để thay thế cho chuẩn WEP trước đó có nhiều lỗ hổng bảo mật

Phiên bản phổ biến nhất của WPA là WPA-PSK (Pre-Shared Key) Các kí tự được sử dụng bởi WPA là loại 256 bit, nên tính bảo mật sẽ cao hơn rất nhiều so với mã hóa 64 bit và 128 bit có trong hệ thống WEP Trong WPA có hỗ trợ TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) TKIP sử dụng các gỉai thuật để đảm bảo an toàn cho các gói tin truyền trong WIFI để tránh bị đánh cắp Tuy nhiên TKIP sau này cũng bộc lộ một số lổ hổng bảo mật và bị thay thế bởi AES (Advanced Encryption Standard) Giao thức AES được dùng trong cả WPA và WPA 2

WPA 2

WPA 2 (WiFi Protected Access II) là giao thức và chuẩn bảo mật thay thế cho WPA từ năm 2006 và được xem là chuẩn bảo mật an toàn nhất đến thời điểm này Ngoài việc sử dụng giao thức AES, thì WPA 2 còn sử dụng thêm giao thức

mã hóa CCMP (CTR mode with CBC-MAC Protocol) Giao thức CCMP là một giao thức truyền dữ liệu và kiểm soát tính truyền dữ liệu thống nhất để bảo đảm

cả tính bảo mật và nguyên vẹn của dữ liệu được truyền đi Cho đến nay thì giao thức bảo mật WPA2 dùng AES là giao thức bảo mật Wifi tốt nhất

2.2 GIAO THỨC INTERNET PROTOCOL

Internet Protocol (tiếng Anh, viết tắt: IP, có nghĩa là Giao thức Internet) là một giao thức hướng dữ liệu được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liên mạng chuyển mạch gói

Dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối được gọi là các gói (packet hoặc datagram) Cụ thể, IP không cần thiết lập các đường truyền trước khi một máy chủ gửi các gói tin cho một máy khác mà trước đó nó chưa từng liên lạc với

IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo (còn gọi là cố gắng cao nhất), nghĩa là nó hầu như không đảm bảo gì về gói dữ liệu Gói dữ liệu có thể đến nơi mà không còn nguyên vẹn, nó có thể đến không theo thứ tự (so với các gói khác được gửi giữa hai máy nguồn và đích đó), nó có thể bị trùng lặp hoặc bị mất hoàn toàn Nếu một phần mềm ứng dụng cần được bảo đảm, nó có thể được cung cấp từ nơi khác, thường từ các giao thức giao vận nằm phía trên IP

Các thiết bị định tuyến liên mạng chuyển tiếp các gói tin IP qua các mạng tầng liên kết dữ liệu được kết nối với nhau Việc không có đảm bảo về gửi dữ liệu có nghĩa rằng các chuyển mạch gói có thiết kế đơn giản hơn (Lưu ý rằng nếu mạng

bỏ gói tin, làm đổi thứ tự hoặc làm hỏng nhiều gói tin, người dùng sẽ thấy hoạt động mạng trở nên kém đi Hầu hết các thành phần của mạng đều cố gắng tránh

để xảy ra tình trạng đó Đó là lý do giao thức này còn được gọi là cố gắng cao nhất Tuy nhiên, khi lỗi xảy ra không thường xuyên sẽ không có hiệu quả đủ xấu đến mức người dùng nhận thấy được.)

IP rất thông dụng trong mạng Internet công cộng ngày nay Giao thức tầng mạng thông dụng nhất ngày nay là IPv4; đây là giao thức IP phiên bản 4 IPv6 được đề nghị sẽ kế tiếp IPv4: Internet đang hết dần địa chỉ IPv4, do IPv4 sử dụng

32 bit để đánh địa chỉ (tạo được khoảng 4 tỷ địa chỉ); IPv6 dùng địa chỉ 128 bit, cung cấp tối đa khoảng 3.4×1038 địa chỉ (xem bài về IPv6 để biết thêm chi tiết) Các phiên bản từ 0 đến 3 hoặc bị hạn chế, hoặc không được sử dụng Phiên bản

5 được dùng làm giao thức dòng (stream) thử nghiệm Còn có các phiên bản khác, nhưng chúng thường dành là các giao thức thử nghiệm và không được sử dụng rộng rãi

Địa chỉ IP được chia thành 4 số giới hạn từ 0 - 255 Mỗi số được lưu bởi 1 byte - > IP có kích thước là 4byte, được chia thành các lớp địa chỉ Có 3 lớp là A,

B, và C Nếu ở lớp A, ta sẽ có thể có 16 triệu địa chỉ, ở lớp B có 65536 địa chỉ

Ví dụ: Ở lớp B với 132.25, chúng ta có tất cả các địa chỉ từ 132.25.0.0 đến 132.25.255.255 Phần lớn các địa chỉ ở lớp A llà sở hữu của các công ty hay của

tổ chức Một ISP thường sở hữu một vài địa chỉ lớp B hoặc C Ví dụ: Nếu địa chỉ

IP của bạn là 132.25.23.24 thì bạn có thể xác định ISP của bạn là ai (có IP là 132.25.x.)

Trên Internet thì địa chỉ IP của mỗi người là duy nhất và nó sẽ đại diện cho chính người đó, địa chỉ IP được sử dụng bởi các máy tính khác nhau để nhận biết các máy tính kết nối giữa chúng Đây là lý do tại sao bạn lại bị IRC cấm, và là cách người ta tìm ra IP của bạn Địa chỉ IP có thể dễ dàng phát hiện ra, người ta

có thể lấy được qua các cách sau:

• Bạn lướt qua một trang web, IP của bạn bị ghi lại

• Trên IRC, bất kì ai cũng có thể có IP của bạn

• Trên ICQ, mọi người có thể biết IP của bạn, thậm chí bạn chọn ``do not show IP`` người ta vẫn lấy được nó

• Nếu bạn kết nối với một ai đó, họ có thế gõ ``netstat –n ``, và biết được ai đang kết nối đên họ

• Nếu ai đó gửi cho bạn một email với một đoạn mã java tóm IP, họ cũng có thể tóm được IP của bạn

• Có thể dùng những phần mềm như tcpdump hay wireshark để nhìn vào gói tin IP và tìm ra IP của bạn

Định tuyến và địa chỉ IP

Có lẽ các khía cạnh phức tạp nhất của IP là việc đánh địa chỉ và định tuyến Đánh địa chỉ là công việc cấp địa chỉ IP cho các máy đầu cuối, cùng với việc phân chia và lập nhóm các mạng con của các địa chỉ IP Việc định tuyến IP được thực hiện bởi tất cả các máy chủ, nhưng đóng vai trò quan trọng nhất là các thiết

bị định tuyến liên mạng Các thiết bị đó thường sử dụng các giao thức cổng trong (interior gateway protocol, viết tắt là IGP) hoặc các giao thức cổng ngoài (external gateway protocol, viết tắt là EGP) để hỗ trợ việc đưa ra các quyết định chuyển tiếp các gói tin IP (IP datagram) qua các mạng kết nối với nhau bằng giao thức IP

Thông số kỹ thuật:

• Hiệu suất cao với giá thấp

• Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng tích hợp hệ thống

• Bộ xử lý mạnh mẻ

• Hổ trợ các chế độ: AP, STA, và AP+STA

• Hổ trợ chương trình LUA, dễ dàng phát triển

• Điện Áp Đầu Vào: AC 220V (Chân L và N)

• Điện Áp Đầu Ra: DC 5V (Chân dương V+, Chân Mass-GND: V-)

• Điện áp ra điều chỉnh: (+) (-)10%

3.3 Relay

Hình 9 Mạch 8 Relay Opto cách ly 5VDC

Mạch 8 Relay Opto cách ly 5VDC thích hợp với các ứng dụng đóng ngắt tải AC hoặc DC, mạch có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp opto và transistor cách ly, kích đóng bằng mức thấp (0VDC) phù hợp với mọi loại MCU và thiết

kế có thể sử dụng nguồn ngoài giúp cho việc sử dụng trở nên thật linh động và

• Mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA

• Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A (Để an

toàn nên dùng cho tải có công suất <100W)

• Tích hợp Opto cách ly, Diod chống nhiễu và đèn báo tín hiệu kích

• Kích thước: 137 x 56 x 20mm

3.4 Cảm biến lưu lượng

Hình 10 Cảm biến lưu lượng

Cảm biến lưu lượng nước là cảm biến lưu lượng nước thường dùng trong các máy bơm nước hồ cá, máy bơm mini, máy nước nóng.v.v Cảm biến hoạt động dựa tên cánh quạt nước và cảm biến Hall bên trong, khi nước chảy qua làm quạt nước quay ==> cảm biến Hall ==> xung vuông (từ NPN)

Chức năng 3 dây ngõ ra:

• Lưu lượng đo: 1 - 30 (L/min)

• Nhiệt độ hoạt động: < 120 độ C

• Độ ẩm: 35% - 90% RH

• Kích thước: 61 x 36 x 34mm

Lưu ý quan trọng: Không được để nghiêng quá 5 độ, lắp thẳng đứng và nhiệt

độ nước chảy qua <120 độ C

3.5 Cảm biến lưu lượng nước DN20

Hình 11 Cảm biến lưu lượng nước DN20

• Đặc tính xung dòng chảy: (6.6 * Q) Q = L / Min ± 3%

• Chu kỳ nhiệm vụ xung đầu ra: 50% ± 10%

• Phạm vi lưu lượng: 1-30L / phút

3.6 Van điện từ

Hình 12 Van điện từ

• Van điện từ - phi 27 dùng điện 220v đóng khi cắt nguồn điện và khi được cấp nguồn điện van sẽ mở cho nước chảy qua

• Van điện từ thường được sử dụng trong các hệ thống bơm nước điều

khiển từ xa hoặc điều khiển tự động tắt mở khi kết hợp với các bộ hẹn giờ tắt mở nguồn điện BT00015, bộ cảm biến độ ẩm, nhiệt độ hoặc hệ thống điều khiển tắt mở nguồn điện từ xa như ổ cắm thông minh WIFI Broadlink SP3 BT00011 –

• Dựa vào đặt tính đóng mở bằng điện van điện từ được ứng dụng rộng rãi trong môi trường điều khiển tự động

• Có thể kết hợp van điện từ với công tắc cảm ứng để làm hệ thống tự động khi có chuyển động của người

• Có thể ứng dụng van điện từ với công tắc hẹn giờ để làm hệ thống tự

động tưới tiêu theo định kỳ…

• Đường kính ống ren trong 27 mm

• Cuộn coil dạng đúc, kín nước giúp bạn an toàn hơn khi sử dụng trong môi trường nước

• Chất liệu: đồng (thau)

• Nhiệt độ môi trường làm việc từ âm -5 ~ 80 C

• Áp suất chịu được tối đa 7kg/cm2

• Trọng lượng 600 gram

• Kích thước (Dài x Rộng x Cao, mm): 120 x 80 x 60

3.7 Module cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11

Module cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 là module cảm biến dùng để đo nhiệt độ, độ ẩm và các ứng dụng đo nhiệt độ, độ ẩm khác rất thông dụng hiện nay

vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất kỳ tính toán nào

Thông số kỹ thuật:

• Nguồn: 3 -> 5 VDC

• Chuẩn giao tiếp: TTL, 1 wire

• Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu)

• Đo tốt ở độ ẩm: 20-80%RH với sai số: 5%

• Đo tốt ở nhiệt độ: 0 to 50°C sai số ±2°C

• Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây 1 lần)

• Kích thước; 15mm x 12mm x 5.5mm

Hình 13 Module cảm biến độ ẩm và nhiệt độ

DHT11

3.8 Module cảm biến độ ẩm đất

Module cảm biến độ ẩm đất có thể được sử dụng cho các ứng dụng nông nghiêp, tưới nước tự động cho các vườn cây khi đất khô, hoặc dùng trong các ứng dụng của hệ thống nhà thông minh

Module cảm biến độ ẩm đất gồm hai phần:

• Đầu dò: Hai đầu đo của đầu dò được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm Dùng dây nối giữa cảm biến và module chuyển đổi, khi độ ầm của đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu ra DO sẽ chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao Thông tin về độ

ẩm đất sẽ được đọc về và gởi tới module chuyển đổi

• Module chuyển đổi: Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm một IC so sánh LM393, một biến trở, 4 điện trở dán 100 ohm và 2 tụ dán Biến trở có chức năng định ngưỡng so sánh với tín hiệu độ ẩm đất đọc về từ cảm biến Ngưỡng so sánh và tín hiệu cảm biến sẽ là 2 đầu vào của IC so sánh LM393 Khi độ ẩm thấp hơn ngưỡng định trước, ngõ ra của IC là mức cao (1), ngược lại là mức thấp (0)

• DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

• AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự)

Hình 14 Module cảm biến độ ẩm đất

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

1 GIỚI THIỆU

Mô hình mà nhóm thực hiện cũng chính là mô hình thực nghiệm, vậy nên

mô hình thiết kế và thi Công phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

• Hiển thị được giá trị nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất

• Điều khiển được các thiết bị ngoại vi bằng hai hình thức: bằng tay và tự động

• Mô hình đạt được sự ổn định và tính chính xác cao

• Phù hợp với điều kiện kinh tế

2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1 Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống

Hình 15 Sơ đồ khối hệ thống

Khối điều khiển trung tâm: khối điều khiển trung tâm sử dụng ESP32 có

hiệu năng cao, dùng để điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống:

• Điều khiển đọc dữ liệu từ cảm biến

Wifi Wifi

Khối cảm biến: bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm có tính chính

xác cao, dùng để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, đổ ẩm xung quanh đối tượng canh tác, từ đó đưa tín hiệu về khối điều khiển trung tâm, so sánh với giá trị đặt trước, rồi sau đó khối điều khiển trung tâm sẽ xử lý để phù hợp với yêu cầu của giá trị đặt trước

Khối hiển thị: Khối hiển thị sử dụng màn hình trực tiếp từ smartphone dùng

để hiển thị số liệu đọc được từ khối cảm biến

Khối thiết bị ngoại vi: nhận tín hiệu từ khối điều khiển để hoạt động (thiết bị

hoạt động dựa trên tín hiệu của cảm biến, được lập trình từ khối điều khiển)

Web: Nhận dữ liệu từ khối điều khiển trung tâm, hiển thị trạng thái hoạt động

của các thiết bị ngoại vi, giá trị đọc được từ các cảm biến và điều khiển hoạt động của thiết bị

Khối nguồn cung cấp: Khối nguồn cung cấp là khối quan trọng giúp cung

cấp điện cho toàn bộ hệ thống Vì vậy cần tính toán hợp lý để khối nguồn có thể cung cấp đủ dòng và áp để mạch có thể hoạt động tốt và ổn định

2.2 Tính toán thiết kế mạch

2.2.1 Khối điều khiển trung tâm

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dòng vi điều khiển khác nhau như PIC,AVR, 8051, Raspberry, Arduino, ESP8266, ESP32 … Tất cả đều có thể đáp ứng được yêu cầu đặt ra nhưng nhóm chọn ESP32 vì nó có những ưu điểm sau: Được sản xuất mới, nhiều chức năng mới

Giá thành rẻ, dễ sử dụng

Kích thước nhỏ gọn

Là dòng vi điều khiển mã nguồn mở, có nhiều thư viện hổ trợ cho các module chức năng khác nhau, trình biên dịch đơn giản