1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Tài liệu luận văn Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Nhà Trồng Thông Minh

61 32 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu thiết kế hệ thống nhà trồng thông minh trong điều kiện khí hậu Lào
Tác giả Soudtipanya Samleth
Người hướng dẫn PGS.TS. Phùng Trung Nghĩa
Trường học Đại học Thái Nguyên
Chuyên ngành Khoa học máy tính
Thể loại Luận văn
Năm xuất bản 2020
Thành phố Thái Nguyên
Định dạng
Số trang 61
Dung lượng 2,41 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG SOUDTIPANYA SAMLETH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ TRỒNG THÔNG MINH TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU LÀO LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

SOUDTIPANYA SAMLETH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG

NHÀ TRỒNG THÔNG MINH TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU LÀO

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên – 2020

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

SOUDTIPANYA SAMLETH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG

NHÀ TRỒNG THÔNG MINH TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU LÀO

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH

Mã số: 84 8 01 01

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phùng Trung Nghĩa

Thái Nguyên – 2020

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên: Soudtipanya Samleth

Lớp cao học: CK17A Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – Đại học Thái Nguyên

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống nhà trồng thông minh

trong điều kiện khí hậu Lào” là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng

dẫn của PGS.TS Phùng Trung Nghĩa – Giảng viên trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông

Tôi xin cam đoan những nội dung, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các thông tin trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 11 năm 2020

Tác giả luận văn

Soudtipanya Samleth

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập nghiên cứu và thực hiện luận văn thạc sỹ, tôi đã nhận

được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp Trước hết cho phép

tôi được cảm ơn quý thầy, cô trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông

Thái Nguyên đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học vừa qua Vốn

kiến thức được tiếp thu trong quá trình học tập không chỉ là nền tảng cho quá trình

nghiên cứu luận văn mà còn là hành trang quý báu trong công việc và trong cuộc

sống

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phùng Trung Nghĩa đã tận tình

hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và người

thân, những người đã bên cạnh và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn

thành luận văn

Trân trọng cảm ơn !

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 11 năm 2020

Tác giả luận văn

Soudtipanya Samleth

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC HÌNH VII

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH 3

1.1 Khái niệm nhà trồng thông minh 3

1.1.1 Nông nghiệp thông minh (smart agriculture) 3

1.1.2 Nhà trồng thông minh (smart farm) 5

1.2 Các thành phần của trong nhà trồng thông minh 14

1.3 Mục tiêu của luận văn 15

Chương 2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG NHÀ TRỒNG THÔNG MINH TRONG ĐIỀU KIỆN LÀO 17

2.1 Kiến trúc hệ thống nhà trồng thông minh 17

2.1.1 Phần cứng điển hình 18

2.1.2 Phần mềm 22

2.2 Thực trạng và khả năng ứng dụng nhà trồng thông minh tại Lào 24

2.2.1 Thực trạng ứng dụng nhà trồng thông minh tại Lào 24

2.2.2 Khó khăn và thuận lợi trong việc ứng dụng nhà trồng thông minh trong nông nghiệp tại Lào 25

2.2.3 Các đặc trưng của hệ thống nhà trồng thông minh trong điều kiện Lào 26 Chương 3 XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM NHÀ TRỒNG THÔNG MINH 28

3.1 Mô hình thử nghiệm 28

3.2 Lựa chọn phương án thiết kết 29

3.2.1 Phương án thiết kế thứ nhất 29

3.2.2 Phương án thiết kế thứ hai 30

3.3 Thiết kế phần cứng 31

Trang 6

3.3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 31

3.3.2 Các thiết bị sử dụng trong hệ thống 32

3.4 Thiết kế phần mềm 37

3.4.1 Lưu đồ thuật toán hệ thống 37

3.4.2 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển thiết bị bơm 39

3.5 Kết quả thực nghiệm và đánh giá 45

3.5.1 Kết quả thực nghiệm sản phẩm 45

3.5.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm 47

KẾT LUẬN 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1 GPS Viết tắt bởi Global Positioning System

2 BVTV là một danh từ không còn xa lạ gì, nhất là đối với những

người trong ngành nông nghiệp

3 RTOS Hệ điều hành thời gian thực

4 GPIO GPIO (General Purpose Input Output) chính là cửa ngõ

giao tiếp vào/ra của vi điều khiển

5 MCU Multipoint control unit (viết tắt của cụm từ)

6 LED light emitting diode (điốt phát sáng)

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Chỉ tiêu kĩ thuật khối MCU 19

Bảng 2.2: Chỉ tiêu kĩ thuật khối ZigBee 20

Bảng 2.3: Đặc điểm kĩ thuật khối Wifi 20

Bản khối nguồn 21

Trang 9

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Mô hình nhà trồng thông minh tưới tiêu tự 1

Hình 1.1 Nhà lưới kín 8

Hình 1.2 Mô hình nhà lưới hở 9

Hình 1.3 Mô hình nhà màng 11

Hình 2.1 Sơ đồ khối nhà trồng thông minh 17

Hình 2.2 Sơ đồ khối của Main – board 18

Hình 2.3 Sơ đồ khối Sub – board 20

Hình 2.4 Sơ đồ nối dây cảm biến IC đo nhiệt độ cơ bản 21

Hình 2.5 Hình ảnh IC đo độ ẩm cơ bản 22

Hình 2.6 Giao diện Arduino IDE 23

Hình 2.7 Mô hình nhà trồng thông minh phù hợp với điều kiện Lào 27

Hình 3.1 Mô hình thiết kế thử nghiệm nhà trồng thông minh 28

Hình 3.2 Thiết kế hệ thống trên nền tảng mạng cảm biến không dây 29

Hình 3.3 Thiết kế thử nghiệm hệ thống nhà trồng thông minh 30

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý thiết kế hệ thống 31

Hình 3.5 Module ESP8266 32

Hình 3.6 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 34

Hình 3.7 Cảm biến độ ẩm đất và LM393 35

Hình 3.8 Cảm biến mức nước 35

Hình 3.9 Module Relay 2 kênh 5V 36

Hình 3.10 Máy bơm 12V 37

Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán hệ thống 38

Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán thu thập thông số môi trường 38

Hình 3.13 Lưu đồ thuật toán chương trình con điều khiển thiết bị 39

Hình 3.14 Giao diện chương trình 41

Hình 3.15 Giao diện chính của chương trình 42

Hình 3.16 Biểu tượng và thông số nhiệt độ 42

Hình 3.17 Biểu tượng và thông số độ ẩm môi trường 42

Trang 10

Hình 3.18 Biểu tượng và thông số độ ẩm đất 43

Hình 3.19 Màn hình cảnh báo khi thông số vượt ngưỡng giới hạn 43

Hình 3.20 Thông tin cảnh báo trên thiết bị người dùng 43

Hình 3.21 Giao diện điều khiển hệ thống bơm tưới 44

Hình 3.22 Thiết lập thời gian điều khiển hệ thống bơm tưới 44

Hình 3.23 Hệ thống nhà trồng thông minh 45

Hình 3.24 Khối xử lý trung tâm của nhà trồng thông minh 46

Hình 3.25 Giao diện chương trình điều khiển hệ thống bơm tưới 46

Hình 3.26 Giao diện chương trình thu thập thông số từ cảm biến 47

Trang 11

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề:

Hiện nay, nền kinh tế Lào ngày càng phát triển, đời sống của người dân cũng ngày càng được nâng cao Nhu cầu tiêu dùng hàng hóa chất lượng cao nói chung và sản phẩm nông nghiệp sạch, an toàn nói riêng càng trở nên cấp thiết với người dân Để đáp ứng nhu cầu thiết yếu này, một vài doanh nghiệp tại Lào đã đầu tư xây dựng nhà trồng rau, hoa quả, nấm sạch (nhà màng, nhà lưới, nhà kính,… gọi chung là nhà trồng thông minh) Nhà trồng từ lâu đã được phát triển ở các nước phát triển và có khí hậu ôn đới như

Âu – Mỹ Tuy nhiên với cụ thể về kinh tế và khí hậu của Lào thì cần có những giải pháp thiết kế phù hợp Do vây, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống nông nghiệp thông minh có khả năng ứng dụng tại Lào” làm luận văn thạc sĩ của mình

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là nhà trồng thông minh và giải pháp thiết kế phù hợp với điều kiện Lào

Phạm vi của luận văn bao gồm nghiên cứu về kiến trúc hệ thống, phương pháp thiết kế, thông số kỹ thuật của các thành phần trong hệ thống nhà trồng thông minh, giải pháp thiết kế nhà trồng thông minh phù hợp với điều kiện thực tế tại Lào

Hình 1 Mô hình nhà trồng thông minh tưới tiêu tự động

Trang 12

3 Hướng nghiên cứu của luận văn:

Hướng nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu về giải pháp thiết kế nhà trồng thông minh phù hợp với điều kiện của Lào

4 Những nội dung nghiên cứu chính:

Chương 1 Tổng quan về nhà trồng thông minh

1.1 Khái niệm nhà trồng thông minh

1.2 Thành phần trong nhà trồng thông minh

1.3 Mục tiêu của luận văn

Chương 2 Kiến trúc hệ thống nhà trồng thông minh phù hợp với điều kiện Lào

2.1 Kiến trúc hệ thống nhà trồng thông minh

2.2 Thực trạng và khả năng ứng dụng nhà trồng thông minh tại Lào

Chương 3 Thiết kế thử nghiệm nhà trồng thông minh

3.1 Mô hình thử nghiệm

3.2 Thiết kế phần cứng

3.3 Thiết kế phần mềm

3.4 Thử nghiệm hệ thống

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu các lý thuyết đã có trên thế giới [1-12] để phân tích, đánh giá về kiến trúc nhà trồng thông minh Dựa trên các cơ sở

lý thuyết và các phân tích, đánh giá, luận văn cũng sẽ nghiên cứu các giải pháp phù hợp với điều kiện của Lào để thực nghiệm và đánh giá một mô hình demo

6 Ý nghĩa khoa học của luận văn:

Như đã trình bày trong phần 1, nghiên cứu về nhà trồng thông minh có vai trò quan trọng trong nền kinh tế thông minh 4.0 hiện nay Đây không phải vấn đề nghiên cứu mới trên thế giới nhưng còn khá mới mẻ ở Lào Do vậy vấn đề nghiên cứu trong luận văn có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Trang 13

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH

1.1 Khái niệm nhà trồng thông minh

1.1.1 Nông nghiệp thông minh (smart agriculture)

Nông nghiệp là ngành sản xuất vật chất cơ bản của xã hội, sử dụng đất đai để trồng trọt và chăn nuôi, khai thác cây trồng và vật nuôi làm tư liệu và nguyên liệu lao động chủ yếu để tạo ra lương thực thực phẩm và một số nguyên liệu cho công nghiệp Nông nghiệp là một ngành sản xuất lớn, bao gồm nhiều chuyên ngành: Trồng trọt, chăn nuôi, sơ chế nông sản; theo nghĩa rộng, còn bao gồm cả lâm nghiệp, thủy sản [1]

Nông nghiệp bền vững là vấn đề thời sự được nhiều nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau quan tâm, như: nông học, sinh thái học, xã hội học… Hiện có nhiều định nghĩa khác nhau, trong đó đáng quan tâm là định nghĩa của tổ chức sinh thái và môi trường thế giới bởi tính tổng hợp và khái quát cao: nông nghiệp bền vững là nền nông nghiệp thoả mãn được các yêu cầu của thế hệ hiện nay, mà không giảm khả năng

ấy đối với các thế hệ mai sau Có nghĩa là nền nông nghiệp không những cho phép các thế hệ hiện nay khai thác tài nguyên thiên nhiên vì lợi ích của họ mà còn duy trì được khả năng ấy cho các thế hệ mai sau, cũng có ý kiến cho rằng sự bền vững của hệ thống nông nghiệp là khả năng duy trì hay tăng thêm năng suất và sản lượng nông sản trong một thời gian dài mà không ảnh hưởng xấu đến điều kiện sinh thái Như vậy, nền nông nghiệp bền vững phải đáp ứng được hai yêu cầu cơ bản là: đảm bảo nhu cầu nông sản của loài người hiện nay và duy trì được tài nguyên thiên nhiên cho các thế hệ mai sau, bao gồm gìn giữ được quĩ đất, quĩ nước, quĩ rừng, không khí và khí quyền, tính đa dạng sinh học v.v… Xây dựng nền nông nghiệp bền vững là việc làm cấp thiết và là xu hướng tất yếu của tiến trình phát triển

Theo định nghĩa của Codex Alimentarius, cơ quan Liên hợp quốc giám sát các tiêu chuẩn về lương thực trên toàn thế giới, nông nghiệp sạch là một hệ thống quản lý sản xuất nông nghiệp tránh sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu tổng hợp, giảm tối đa ô nhiễm không khí, đất và nước, tối ưu về sức khỏe và hiệu quả của các cộng đồng sống phụ thuộc lẫn nhau giữa cây trồng, vật nuôi và con người

Trang 14

Nông nghiệp chính xác còn được gọi là canh tác chính xác là tất cả mọi thứ giúp cho hoạt động nông nghiệp chính xác hơn và được kiểm soát tốt hơn đối với sự phát triển của cây trồng và chăn nuôi gia súc Một thành phần quan trọng của phương pháp quản lý trang trại này là sử dụng công nghệ thông tin và một loạt các công cụ như điều hướng GPS, hệ thống điều khiển, cảm biến, rô bốt, máy bay, xe tự hành, kỹ thuật xử lý với định lượng thay đổi, lấy mẫu dựa trên GPS, phần cứng tự động, viễn thông và phần mềm [2]

Theo định nghĩa của tổ chức Nông nghiệp Liên hiệp Quốc FAO, nông nghiệp

thông minh là một khái niệm quản lý canh tác sử dụng công nghệ hiện đại để tăng số

lượng và chất lượng nông sản Nông dân trong thế kỷ 21 có thể truy cập GPS, bản đồ

đất, quản lý dữ liệu và công nghệ Internet of Things (IoT) Bằng cách thu thập các dữ

liệu chính xác và điều chỉnh chiến lược sản xuất phù hợp, nông dân có thể tăng đáng

kể hiệu quả của thuốc trừ sâu và phân bón, nông dân có thể theo dõi tốt hơn nhu cầu của thực vật, động vật và điều chỉnh dinh dưỡng tương ứng, từ đó ngăn ngừa bệnh tật

và tăng cường sức khỏe của cây trồng và đàn gia súc [3]

Sự phát triển nông nghiệp nông minh ở các quốc gia trên thế giới tập trung vào các vấn đề chủ yếu sau:

- Ứng dụng cảm biến kết nối vạn vật hầu hết các trang trại nông nghiệp; các thiết bị cảm biến, thông minh được kết nối và điều khiển tự động trong suốt quá trình sản xuất nông nghiệp giúp ứng phó với biến đổi khí hậu, cải thiện vi khí hậu trong nhà kính;

- Công nghệ đèn LED sử dụng đồng bộ trong canh tác kỹ thuật cao để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng, ứng dụng ở các quốc gia có quỹ đất nông nghiệp ít hoặc nông nghiệp đô thị;

- Canh tác trong nhà kính, nhà lưới, sử dụng công nghệ thủy canh, khí canh nhằm cách ly môi trường tự nhiên, chủ động ứng dụng đồng bộ công nghệ;

- Tế bào quang điện nhằm sử dụng hiệu quả không gian, giảm chi phí năng lượng; hầu hết các thiết bị trong trang trại/doanh nghiệp được cấp điện mặt trời và các bộ pin điện mặt trời;

- Sử dụng người máy thay cho việc chăm sóc cây trồng, vật nuôi ngày càng trở nên phổ biến, được ứng dụng tại các quốc gia già hóa dân số và quy mô sản xuất lớn;

Trang 15

- Sử dụng các thiết bị bay không người lái và các vệ tinh khảo sát thực trạng, thu thập dữ liệu, từ đó phân tích, khuyến nghị trên cơ sở dữ liệu cập nhật để quản lý trang trại;

- Công nghệ tài chính phục vụ các hoạt động từ trang trại được kết nối bên ngoài, nhằm đưa ra công thức quản trị trang trại đạt hiệuquả nhất

Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới đều nhận thức rõ sự cần thiết phải phát triển nông nghiệp thông minh bởi những tác động tiêu cực từ biến đổi khí hậu ngày một rõ rệt trên phạm vi toàn cầu; Sức ép từ đảm bảo an ninh lương thực do tăng dân số; Nhu cầu thị trường thay đổi theo hướng yêu cầu ngày càng cao hơn đối với nông sản, thực phẩm không chỉ về sản lượng mà còn về chất lượng, dinh dưỡng, an toàn, tốt cho sức khỏe [3], [5]

1.1.2 Nhà trồng thông minh (smart farm)

Nhà trồng là khu vực trồng trọt có sử dụng các kết cấu nhà cơ khí để giảm ảnh hưởng, tác động của môi trường tự nhiên tới cây trồng

Các loại nhà trồng phổ biến bao gồm nhà kính, nhà lưới, nhà màng

Không khí được làm ấm bởi nhiệt từ những bề mặt nóng bên trong được giữ lại bởi mái nhà và những bức tường Thêm vào đó, những cây cối và cấu trúc bên trong nhà kính sau khi được làm ấm lại bức xạ lần nữa nhiệt năng của chúng trong dải quang phổ hồng ngoại Do có thể điều chỉnh được nhiệt độ, cũng như việc tưới nước duy trì độ ẩm nhất định nên có thể quy định được khí hậu trong nhà kính Khu vườn ngoài trời và trong nhà kính có lợi thế và bất lợi khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu và yêu cầu cụ thể của người làm vườn

Sử dụng nhà kính để mở rộng mùa trồng trọt Điều này giúp trồng sớm và thu hoạch trễ Sử dụng nhà kính để trồng nhiều loại thực vật vì khả năng điều khiển chính

Trang 16

xác khí hậu và đất Quản lý là cần thiết cho nhà kính trong những tháng nghỉ ngơi để đảm bảo điều kiện thích hợp được duy trì

Sử dụng nhà kính là một lợi thế cho việc kiểm soát sâu bệnh Kiểm soát nấm hoặc

vi khuẩn trong không khí từ các nguồn bên ngoài, chúng vẫn có thể nhập vào nhà kính nếu gió được phép vào nhà kính Kiểm soát chính xác nhiệt độ và điều kiện phát triển là cần thiết cho phát triển thảm thực vật chung cho các vùng đang phát triển Giống cây trồng trong nhà kính khi bạn muốn tránh hạt bị thổi bay đi hoặc bị chim và động vật ăn

Nhà kính thường được phân chia thành hai loại, nhà bằng kính và nhựa Nhựa được

sử dụng chủ yếu là polyetylen, polycacbonat hoặc polyhouses (màng nhà kính PE)

Sử dụng nhà kính thủy tinh khi nhà kính cần cấu trúc ổn định lâu dài Sử dụng khi nhà kính có thể cần di chuyển, vì trọng lượng nhựa PE nhẹ và dễ dàng hơn thủy tinh

để di chuyển đến một vị trí mới Chi phí xây dựng nhà kính có thể thay đổi rất nhiều khi

sử dụng các vật liệu có sẵn Sử dụng màng nhà kính PE sẽ cho chi phí thấp hơn trong việc xây dựng và làm ấm không khí So với nhà kính thủy tinh, nhà kính PE có ánh sáng truyền qua giảm hơn và giữ độ ẩm cao hơn

Những ưu điểm của hệ thống nhà kính trong nông nghiệp:

- Mô hình nhà kính trồng cây, trồng rau có ưu điểm đáng kể nhất đó chính là không bị tác động bởi những yếu tố thời tiết như trời mưa to, gió lớn, thì cây trồng, rau xanh, cây ăn quả sẽ không bị các trận gió, mưa lớn gây dập nát, đổ ngã Hay những tháng 5 nắng bức, cây trồng sẽ không bị khô khan, léo lụi, vàng úa và nó còn kết hợp với hệ thống thủy canh, sẽ cung cấp lượng nước vừa phải cho cây trồng

- Ruồi vàng, sâu bọ, ong bướm, cào cào, mối… là những côn trùng gây phá hoại nông sản khiến nhiều người lo ngại Nhưng với hệ thống xung quanh các bức tường đều được làm bằng kính và cả mái che cũng bằng kính sẽ giúp cây trồng, rau xanh được che chắn khỏi tác nhân gây hại này Chính điều này, sẽ giúp người nông dân hạn chế việc dùng thuốc trừ sâu cho rau, cây trồng Sản phẩm thu lại đảm bảo an toàn, sạch sẽ hơn nhiều

- Với thiết kế thông minh, mái vòm nhà kính khi lắp đặt sẽ cung cấp đầy đủ lượng ánh sáng cho cây trồng, đảm bảo quá trình quang hợp diễn ra tốt Đặc biệt, khi kết hợp với phương pháp thủy canh tự động sẽ giúp tiết kiệm nhiều chi phí hoạt động, cắt giảm chi phí lao động cho việc tưới nước, chất dinh dưỡng Mô hình nhà kính giúp tiết kiệm

Trang 17

nước hơn nhờ việc giữ hơi nước hiệu quả, giúp giữ môi trường luôn ẩm ướt thuận lợi cho cây phát triển

- Hệ thống nhà kính tối ưu nhất vì có thể điều khiển vi khí hậu và áp dụng công nghệ cao bao gồm hệ thống làm mát, hệ thống tưới, hệ thống lưu thông không khí, các loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm… Nhìn chung, trồng cây trong nhà kính là mô hình mang đến nhiều ưu điểm, đặc biệt là có thể thu lại năng suất, chất lượng đạt hiệu quả cao nhất [7]

1.1.2.2 Nhà lưới

Nhà lưới là một trong những mô hình nhà kính trồng trọt được tìm hiểu rất nhiều trong những năm gần đây Tùy vào thiết kế và mục đích sử dụng mà loại vật liệu sử dụng sẽ khác nhau Nhà lưới đúng theo tên gọi của nó, sử dụng bộ lưới để che nắng, giảm thế năng của hạt mưa, giảm cường độ ánh sáng, chắn côn trùng và chắn gió Một

bộ lưới không thể thỏa mãn nhiều mục đích cùng một lúc Sẽ có những dạng lưới chuyên

để chắn côn trùng nhưng khả năng cản gió sẽ giảm đi Tùy vào đặc điểm sinh học của loại cây trồng sẽ phù hợp với các loại lưới khác nhau Thiết kế sẽ có hai dạng là nhà lưới kín và nhà lưới hở

Nhà lưới kín sẽ bảo vệ khu vườn tốt hơn nhà lưới hở Tuy nhiên cần lưu ý rằng vào cao điểm mùa hè, hiệu ứng nhà kính khiến nhiệt độ trong nhà lưới kín sẽ luôn cao hơn bên ngoài từ 1oC ÷ 2oC Nhà lưới được phủ hoàn toàn bằng lưới cả trên mái cũng như xung quanh, có cửa ra vào cũng được phủ kín bằng lưới Được sử dụng để che chắn ngăn ngừa côn trùng thâm nhập, giảm được tối đa lượng thuốc trừ sâu sử dụng, sản phẩm rau an toàn hơn Tăng được số vòng quay thời vụ do trồng được cả mùa mưa mà chất lượng vẫn đảm bảo

Trang 18

Hình 1.1 Nhà lưới kín

Nhà lưới hở chỉ được che chủ yếu trên mái hoặc một phần bao xung quanh Mục đích sử dụng nhà lưới hở chủ yếu là che nắng, giảm cường độ sáng và ngăn cản mưa Khả năng ngăn cản côn trùng gây bệnh sẽ không hiệu quả nhưng bù lại đối lưu không khí sẽ không làm nhiệt độ nhà lưới cao hơn bên ngoài Về thiết kế với kiểu mái bằng và mái nghiêng hai bên Khung nhà được làm bằng cột bê tông hoặc bằng khung sắt hàn hoặc bắt ốc vít Độ cao chỉ từ 2,0 – 3,9 m Quy mô diện tích: từ 500 – 1.000 m2 theo từng hộ gia đình sử dụng canh tác

Đa số các loài cây trồng đều thích hợp canh tác trong nhà lưới Ngay cả một số cây ăn quả lâu năm cũng được nghiên cứu trồng theo cách này Tuy nhiên cần lưu ý rằng quá trình thụ phấn tự nhiên trong nhà lưới hở sẽ giảm sút Đối với nhà lưới kín thì gần 100% không xảy ra Cần phải có các biện pháp thụ phấn nhân tạo Đầu tư cho nhà lưới

sẽ không quá tốn kém như dạng nhà kính khác khi mà thiết kế không cầu kỳ phức tạp Một số vật tư bà con có thể tự làm, tận dụng được để thay thế các cột kèo nhà lưới Thế nhưng, tuổi thọ của công trình không cao, dễ gây nguy hiểm, đòi hỏi phải kiểm tra và thay thế vật tư theo thời gian

Trang 19

Hình 1.2 Mô hình nhà lưới hở

Ngoài ra, thiết kế của nhà lưới hiện đại cũng rất phức tạp, yêu cầu phải có đội ngũ thi công chuyên nghiệp Nhà lưới hiện đại có mái lưới di động để căng phủ vào ngày nắng gắt hay thu về khi độ sáng có lợi cho cây sinh trưởng Cột hay xà có các gá trượt giúp thay thế lưới hỏng nhanh chóng

Những ưu điểm của hệ thống nhà lưới trong nông nghiệp:

- Ngăn côn trùng gây hại: Nhà lưới là mô hình trồng rau sạch khép kín, toàn bộ được bao phủ bởi lớp lưới chống côn trùng Bởi vì thế, nhà lưới trồng rau sẽ ngăn các loại sâu, rầy, bọ phá hoại vườn rau

- Giảm và hạn chế một số bệnh hại do côn trùng gây ra trực tiếp hoặc gián tiếp: Nhà lưới cách li rau với côn trùng gây hại lẫn môi trường xung quanh do đó cây được trồng trong nhà lưới sẽ khỏe mạnh hơn không bị nhiễm một số bệnh từ môi trường

- Giảm thuốc BVTV và công phun thuốc: Với ưu điểm là ngăn côn trùng và mầm bệnh nên sẽ hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật cho những sản phẩm rau sạch mà lại tiết kiệm công phun thuốc

Trang 20

- Giảm cỏ dại theo thời gian canh tác và công làm cỏ: Môi trường nhà lưới tách biệt, đất được xử lí trước khi trồng và áp dụng tưới tiết kiệm nên trong nhà lưới hạn chế được sự phát triển của cỏ dại và công làm cỏ

- Giảm áp lực mưa, tránh làm dập lá và cây con à giúp cây con phát triển tốt và ít bệnh: Trên nóc nhà lưới được bao phủ bởi lưới sẽ làm giảm áp lực của những giọt mưa tránh làm hiện tượng giập lá, gãy mầm non của rau Ngược lại nước mưa xuyên qua lưới

sẽ mịn hơn góp phần tạo độ ẩm giúp cho cây phát triển hơn

- Giảm sự ô nhiễm môi trường: Nhà lưới giảm sức mưa, làm giảm sự xói mòn đất cũng như rửa trôi phân bón và thuốc BVTV xuống tầng đất sâu hơn và mạch nước ngầm

- Giảm chi phí đầu tư về phân bón: Nhà lưới hạn chế được sự bốc thoát hơi và rửa trôi phân bón do mưa và nhiệt nên giúp giảm thất thoát phân bón và chi phí phân bón

- Giảm sức gió tác động trực tiếp lên rau: Nhà lưới hạn chế sự va chạm giữa các

lá rau với nhau giúp hạn chế tổn thương cho cây và giảm sự xâm nhiễm và lây lan của mầm bệnh

- Giảm ánh nắng trực tiếp: Lớp lưới bao phủ bên trên nhà lưới giúp rau phát triển tốt hơn, hạn chế bốc thoát hơi nước và giúp tiết kiệm nước tưới

- Tăng chất lượng sản phẩm, giúp tăng thời gian tươi tự nhiên của sản phẩm: Sản phẩm rau được trồng nhà lưới không bị sâu rầy phá hoại có mẫu mã đẹp, hạn chế sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật nên chất lượng cao hơn và an toàn cho sức khỏe, thời gian bảo quản sản phẩm cũng lâu hơn

- Tăng vụ trồng vào những tháng mưa: Giúp tăng thu nhập cho người dân khi có thể trồng nhiều vụ trong năm hơn kể cả những tháng mưa

1.1.2.3 Nhà màng

Nhà màng là kiểu nhà kính cách ly hoàn toàn khu vườn với môi trường tự nhiên Ứng dụng nhà màng chủ yếu để sản xuất thực phẩm sạch, thủy canh, nghiên cứu và canh tác cây trồng có giá trị thương phẩm cao

Những yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, thành phần không khí hay thậm chí ánh sáng

sẽ được kiểm soát bằng hệ thống thiết bị chuyên biệt Do là môi trường kín nên nhiệt độ

sẽ cao hơn rất nhiều so với bên ngoài Vì thế nhà màng thích hợp cho khí hậu lạnh vùng núi và trồng những cây sinh trưởng vùng ấm hơn Ngược lại, khí hậu nhiệt đới mùa hè

sẽ làm chênh lệch nhiệt độ lên cao, đòi hỏi phải tiêu tốn phí điện năng để vận hành hệ

Trang 21

thống làm mát Ở các nước tiên tiến, nhà màng thường hay kết hợp với pin mặt trời để cắt giảm phí điện năng Chi phí thuốc trừ sâu, phân hóa học có thể được loại bỏ hoàn toàn

So sánh ưu nhược điểm giữa nhà kính, nhà lưới và nhà màng:

- Đa số cây trồng đều thích hợp canh tác trong nhà lưới Ngay cả một số cây ăn quả lâu năm cũng được nghiên cứu trồng theo cách này Đầu tư nhà lưới sẽ không quá tốn kém như các dạng nhà kính hay nhà màng, một số vật tư còn có thể tự làm, tận dụng

Trang 22

được để thay thế các cột kèo của nhà lưới Thế nhưng tuổi thọ của công trình sẽ không cao, dễ gây nguy hiểm, đòi hỏi phải kiểm tra và thay thế vật tư theo thời gian

- Nhà lưới hiện đại còn có loại có mái lưới di động, có thể căng ra che phủ cho ngày nắng hoặc thu về khi ánh sáng đang thích hợp, có lợi cho quá trình sinh trưởng của cây Cột hay xà có các gá trượt giúp thay thế lưới hỏng nhanh chóng, thuận tiện

- Đối với nhà màng hay nhà kính thì nhiệt độ, độ ẩm hay thành phần không khí, ánh sáng đều có thể được điều chỉnh, kiểm soát bằng hệ thống thiết bị chuyên biệt Do

là môi trường kín nên nhiệt độ sẽ cao hơn nhiều so với bên ngoài Vì thế nhà màng thích hợp cho khí hậu lạnh của các vùng miền núi, vùng cao và trồng những cây sinh trưởng của vùng ấm hơn Sử dụng ở những vùng có nhiệt độ cao hoặc trồng những cây cần có nhiệt độ thấp hơn, sẽ đòi hỏi chi phí vận hành hệ thống làm mát nhiều hơn Ở các nước tiên tiến, nhà màng thường kết hợp với các tấm pin mặt trời để giảm phí điện năng

- Ngược lại, chi phí thuốc trừ sâu hay phân bón hóa học có thể được loại bỏ hoàn toàn do trong điều kiện cách ly Sử dụng nhà màng còn có thể áp dụng hệ thống tưới nhỏ giọt giúp đảm bảo sử dụng nguồn nước tiết kiệm mà vẫn hiệu quả Do vậy nên chi phí xây dựng lẫn bảo dưỡng bảo trì đều sẽ cao hơn so với nhà lưới

- Việc thi công thiết kế nhà màng còn đòi hỏi công nhân xây dựng có trình độ chuyên môn và hiểu biết cao, tránh tình trạng tính toán diện tích bên trong không hợp lý làm độ ẩm tăng cao, dễ gây nấm mốc ảnh hưởng cây trồng Ngoài ra, mái che còn phải có

hệ thống rửa bụi bám lâu ngày, nếu không ánh nắng sẽ không đủ làm cây phát triển không tốt

- Chính vì những đặc điểm trên mà người dân Việt Nam thường lựa chọn nhà lưới hơn, do đặc tính cây trồng không có giá trị thương phẩm cao và quy mô nhỏ Nhưng nếu bạn đang có dự định trồng một loại cây trồng có khả năng sinh lời cao, đủ vốn và kiến thức chuyên môn thì nhà kính mới đủ đáp ứng điều kiện để thực hiện Xu hướng thị trường sẽ là kim chỉ nam cho nhà nông mạnh dạn đầu tư vào hệ thống nhà màng

Trang 23

mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất

mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính

IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử

và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó Sự lớn mạnh và phát triển nhanh chóng của IoT là một điều kiện lý tưởng để phát triển các ứng dụng nông nghiệp công nghệ cao như nhà trồng thông minh ứng dụng vào thực tiễn [8]

Việc ứng dụng công nghệ cao tích hợp vào các loại nhà trồng (nhà kính, nhà lưới, nhà màng) sẽ giúp nâng cao hiệu quả, tạo đột phá về năng suất, chất lượng nông sản, đảm bảo sự phát triển nông nghiệp bền vững Các loại nhà trồng ứng dụng công nghệ cao (bao gồm chủ yếu là các công nghệ điều khiển, tự động hóa, công nghệ thông tin, IoT, ) thường được gọi là nhà trồng thông minh (smart farm) Khái niệm thông minh (smart) ở đây với hàm ý các nhà trồng phải có khả năng thích ứng linh hoạt với các điều kiện tự nhiên, khí hậu khác nhau (bằng các giải pháp tự động hóa), người nông dân có thể tương tác linh hoạt, nhanh chóng với từng thông số của nhà trồng thông qua hệ thống quản lý, giám sát từ xa [9]

Khái niệm thông minh trong nhà trồng thông minh chưa bao gồm hàm ý thông minh về mặt tri thức (intelligent) là một vấn đề phức tạp hơn, vốn yêu cầu hệ thống phải

có khả năng thu thập dữ liệu lớn, phân tích, xử lý để đưa ra các giải pháp nuôi trồng, canh tác tự động đảm bảo năng suất, chất lượng sản phẩm

Những ưu điểm đối với hệ thống nhà trồng thông minh:

- Tạo ra các nông sản chất lượng, năng suất cao ngay cả trong những điều kiện bất thuận

- Điều kiện làm việc của người lao động tốt hơn, thông qua kết nối di động, ngồi

ở nhà mà nông dân vẫn có thể biết được diễn biến của hệ thống nhà trồng để ra các quyết định đúng, hiệu quả

- Canh tác nhà trồng thông minh là một phương pháp giúp nâng cao năng suất trồng rau, quả, hoa màu, v.v … Nhà trồng thông minh kiểm soát các thông số môi trường thông qua can thiệp thủ công hoặc cơ chế kiểm soát tỷ lệ Vì sự can thiệp thủ công dẫn đến mất sản xuất, mất năng lượng và chi phí lao động, các phương pháp này ít hiệu quả hơn Một nhà trồng thông minh thông minh có thể được thiết kế với sự trợ giúp của IoT;

Trang 24

thiết kế này giám sát thông minh cũng như kiểm soát khí hậu, loại bỏ sự cần thiết phải can thiệp thủ công

- Để kiểm soát môi trường trong nhà trồng thông minh thông minh, các cảm biến khác nhau đo các thông số môi trường theo yêu cầu của nhà máy được sử dụng Chúng

ta có thể tạo một máy chủ đám mây để truy cập hệ thống từ xa Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết phải theo dõi thủ công liên tục Bên trong nhà trồng thông minh, máy chủ đám mây cũng cho phép xử lý dữ liệu và áp dụng hành động kiểm soát Thiết kế này cung cấp các giải pháp tối ưu và hiệu quả cho nông dân với sự can thiệp thủ công tối thiểu

- Các cảm biến trong nhà trồng thông minh cung cấp thông tin về mức độ ánh sáng, áp suất, độ ẩm và nhiệt độ Các cảm biến này có thể tự động điều khiển bộ truyền động để mở cửa sổ, bật đèn, điều khiển lò sưởi, bật mister hoặc bật quạt, tất cả được điều khiển thông qua tín hiệu WiFi

- Một số ưu điểm của hệ thống nhà trồng thông minh khác như: Tiết kiệm diện tích đất trồng; Tránh việc lây lan sâu bệnh; Cách ly với môi trường và thời tiết bên ngoài

để đảm bảo cây có thể phát triển tốt; Cung cấp cho cây đầy đủ chất dinh dưỡng và lượng nước cần thiết; Có thể điều chỉnh môi trường theo từng giai đoạn phát triển của cây… [10]

1.2 Các thành phần của trong nhà trồng thông minh

Có rất nhiều mô hình nhà trồng ngoài mô hình trồng rau thổ canh trên đất truyền thống Mô hình trồng khí canh là phương pháp trồng cây không cần đất, không cần nước, cây rau, củ được cố định trên một tháp trồng Rễ cây lơ lửng trong không khí và chất dinh dưỡng được phun trực tiếp vào rễ sau một khoản thời gian nhất định nhờ vào hệ thống cảm biến)

Mô hình trồng rau thủy canh sử dụng hệ thống bơm dung dịch tự động để cung cấp chất dinh dưỡng và nước cho cây trồng thay thế hoàn toàn việc trồng cây bằng đất, với mô hình này cây trồng được luân phiên cung cấp chất dinh dưỡng để phát triển một cách nhanh nhất nhờ vào hệ thống bơm nước tuần hoàn khép kín

Mô hình trồng rau Aquaponics là mô hình kết hợp giữa nuôi thủy sản và trồng rau dựa trên sự vận hành của tự nhiên Nước từ dưới hồ cá được bơm ngược lên để tưới cho rau trồng, cung cấp dinh dưỡng nhờ chất thải của cá Cá có được nguồn nước sạch nhờ sự lọc nước của đất trồng rau, theo một mô hình tuần hoàn khép kín

Trang 25

Ứng với mỗi mô hình có một hệ thống chăm sóc hỗ trợ sản xuất khác nhau nhưng tổng thể trong một nhà trồng thông minh, sẽ gồm có các thành phần chính như sau:

- Phần khung cơ khí, trang thiết bị cho phần nhà kính

- Phần hệ thống điện, điện tử, tin học và tự động hóa để quản lý, điều khiển, giám sát môi trường sinh trưởng của cây trồng trong nhà gồm có:

+ Hệ thống các cảm biến thu thập các thông số về môi trường sinh trưởng và phát triển cho cây trồng như: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường, cảm biến độ ẩm trong đất, cảm biến chất lượng không khí, cảm biến tia tử ngoại UV, cảm biến cường độ ánh sáng, cảm biến độ pH,…

+ Bộ xử lý trung tâm: Tiếp nhận thông tin từ cảm biến, xử lý tính toán và đưa ra tín hiệu tới cơ cấu chấp hành, hoặc gửi dữ liệu lên trung tâm lưu trữ, giám sát Hoặc nhận lệnh từ máy chủ xuống để điều khiển phần thiết bị động lực

+ Bộ phận chấp hành: Nhận lệnh điều khiển thực thi từ MCU, như: quạt thông gió, đèn chiếu sáng, máy bơm nước,…

+ Máy chủ: Lưu trữ dữ liệu nhận được từ MCU gửi lên hoặc đẩy lệnh điều khiển

từ giao diện người dùng xuống thiết bị chấp hành

+ Giao diện giám sát: Có thể là trình duyệt Web, những ứng dụng trên Smartphone hoặc phần mềm trên máy tính, giúp người dùng có thể quản trị, theo dõi hệ thống

+ Hệ thống truyền thông: Đảm nhận thông tin liên lạc 1 chiều hoặc 2 chiều giữa

bộ xử lý trung tâm với các thành phần còn lại trong hệ thống

+ Bên cạnh đó có thể có thêm các camera giám sát [11], [12]

1.3 Mục tiêu của luận văn

Xuất phát từ những phân tích trên, để giải quyết các vấn đề về phát triển Nông sản sạch và bền vững, tác giả đề xuất giải pháp đưa công nghệ thông tin, công nghệ điện

tử vào việc thu thập, giám sát các thông số về môi trường sống của cây trồng, từ đó có những phương án điều khiển thích hợp nhất Hệ thống đã áp dụng khoa học kỹ thuật vào quá trình tự động hóa sản xuất Nông nghiệp, giúp tăng năng suất, giảm sức lao động của con người, hạn chế được sâu bệnh, kí sinh trùng gây hại, giảm thiểu được sự tác động của khí hậu, biến đổi thời tiết đến sự tăng trưởng và chất lượng nông sản, ngay cả giống

Trang 26

trái vụ Bên cạnh đó cũng khắc phục được được sự ô nhiễm môi trường bởi sự độc hại của thuốc trừ sâu cho cây trồng và con người [4]

Mục tiêu của đề tài là hướng đến là ứng dụng công nghệ vào việc xây dựng một

hệ thống quản lý giám sát các thông số về môi trường phục vụ cho sản xuất cây trồng nông nghiệp Dữ liệu môi trường sẽ được thu thập từ các node cảm biến đặt ở vị trí cần khảo sát, dữ liệu sẽ được tự động gửi đều đặn lên Server và người vận hành có thể quan sát được trên một trình duyệt Web hoặc ứng dụng trên Smartphone có kết nối Internet,

từ đó có thể đưa ra các tín hiệu điều khiển phù hợp cho yêu cầu đặt ra một cách tự động hoặc chủ động như bật, tắt máy bơm nước để phục vụ tưới tiêu; bật, tắt máy phun sương tạo hơi ẩm, bật, tắt quạt gió,… Từ đó tạo bước đột phá về năng suất, chất lượng nông sản, thỏa mãn nhu cầu của xã hội và đảm bảo sự phát triển nông nghiệp bền vững

Trang 27

Chương 2 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG NHÀ TRỒNG THÔNG MINH

TRONG ĐIỀU KIỆN LÀO 2.1 Kiến trúc hệ thống nhà trồng thông minh

Hình 2.1 Sơ đồ khối nhà trồng thông minh

Trong sơ đồ khối của nhà trồng thông minh trong hình 2, ngoài các hệ thống cơ khí, khung nhà trồng không thuộc phạm vi nghiên cứu của luận văn, ta có thể chia các thành phần điện tử, tin học, tự động hóa trong hệ thống nhà trồng thông minh làm hai thành phần chính, đó là phần cứng và phần mềm

• Phần cứng:

- Main - board: Đây chính là module trung tâm của hệ thống Phần này bao gồm module Wifi, module SIM kết nối Internet và module truyền thông không dây (thường

sử dụng module Zigbee để kết nối mạng cảm biến không dây) Main - board có nhiệm

vụ chuyển dữ liệu từ mạng không dây sang mạng Wifi hoặc 3G và ngược lại

- Sub – board: Đây chính là các node trong hệ thống Mỗi node đóng vai trò là thiết bị đầu cuối hoặc một router Các node kết nối với các cảm biến sensor và được kết nối tới Main – board để nhận lệnh và gửi dữ liệu

- Hệ thống cảm biến

- Hệ thống chấp hành

• Phần mềm:

Trang 28

- Phần mềm trên điện thoại: Phần mềm này được cài đặt trên điện thoại, nó cho phép người dùng tương tác với hệ thống

- Phần mềm nhúng: Được cài đặt lên các phần cứng (trên bo mạch) để điều khiển mạng, điều khiển cơ cấu chấp hành [12] [13]

Yêu cầu phi chức năng:

- Hệ thống hoạt động ổn định (hệ thống ít bị treo, kết nối không bị gián đoạn, tự động khôi phục khi có sự cố bất thường xảy ra)

- Tự động kết nối, phát hiện các node được thêm vào

- Giá thành phù hợp

Main – board bao gồm các khối: ZigBee, Wifi, MCU, nguồn Khối ZigBee có nhiệm vụ tạo ra và duy trì mạng ZigBee Khối Wifi có chức năng kết nối vào mạng Wifi, tạo ra server cho phép smartphone/tablet có thể kết nối vào và điều khiển thiết bị Khối MCU điều khiển mọi hoạt động của mạch Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp năng

Trang 29

lượng cho toàn mạch

Chỉ tiêu kĩ thuật Công cụ hỗ trợ lập trình đầy đủ, dễ lập trình

Timer Hỗ trợ timer-16bit trở lên

ADC Có khối ADC độ phân giải 10-bits

c, Khối truyền thông không dây

Công nghệ truyền thông không dây được sử dụng phổ biến trong nhà trồng thông minh là ZigBee Khối Zigbee thực hiện nhiệm vụ thu, phát sóng điện từ tại tần số 2.4 GHz Đây chính là cầu nối giữa thiết bị với người dùng

Khối này sử dụng nguồn năng lượng từ pin nên cũng phải đảm bảo năng lượng tiêu thụ thấp

Bảng 2.2: Chỉ tiêu kĩ thuật khối ZigBee

Tiêu chí Đặc điểm Công suất phát 4.5 dBm

Độ nhạy máy thu -97 dBm Tần số trung tâm 868MHz-2,4GHz Khoảng cách >= 10m (không có vật cản)

Giao tiếp ngoại vi SPI

Trang 30

d, Khối Wifi

Khối Wifi thực hiện nhiệm vụ thu, phát sóng Wifi từ access point Module Wifi truyền dữ liệu giữa người dùng và mạng ZigBee Bảng 2.3 biểu diễn các thông số kĩ thuật của module Wifi

Bảng 2.3: Đặc điểm kĩ thuật khối Wifi

Thông số Đặc điểm Điện áp đầu vào 3.3 V Công suất phát >=18 dBm

Độ nhạy <= -88 dBm Các chế độ bảo mật WEP, WPA/ WPA2 Giao tiếp SPI

b, Các yêu cầu hệ thống

Ngày đăng: 10/06/2021, 10:15

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1]. Đỗ Kim Chung, Nông nghiệp thông minh: Các vấn đề đặt ra và định hướng cho nghiên cứu và đào tạo, Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2018, 16(7):707-718 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nông nghiệp thông minh: Các vấn đề đặt ra và định hướng cho nghiên cứu và đào tạo
[2]. Trịnh Lương Miên, Ứng dụng mạng cảm biến không dây trong việc phát triển nông nghiệp xanh cho cây trồng, Tạp chí Tự động hóa ngày nay, số 178, 2016 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Ứng dụng mạng cảm biến không dây trong việc phát triển nông nghiệp xanh cho cây trồng
[3]. Nguyễn Chí Nhân, Phạm Ngọc Tuấn, Mạng cảm biến không dây ứng dụng cho nông nghiệp công nghệ cao, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ –Khoa học Tự nhiên, 3(4):259-270 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Mạng cảm biến không dây ứng dụng cho nông nghiệp công nghệ cao
[4]. Ngô Trí Dương, Nguyễn Thái Học, Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển tưới phun sương phục vụ trồng rau trong giai đoạn vườn ươm, Tạp chí Khoa học và Phát triển 2013, tập 11 , số 3: 397 -410 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển tưới phun sương phục vụ trồng rau trong giai đoạn vườn ươm
[5]. Lê Quý Kha (2017), Tổng quan nông nghiệp 4.0 trên thế giới và khả năng áp dụng tại Việt Nam, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, kỳ 1, 8tr Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tổng quan nông nghiệp 4.0 trên thế giới và khả năng áp dụng tại Việt Nam, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
Tác giả: Lê Quý Kha
Năm: 2017
[6]. Phạm Mạnh Toàn, Xây dựng hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm trong nhà kính nông nghiệp dựa trên công nghệ mạng không dây wi-fi, Tạp chí KH-CN Nghệ An, 8/2016 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Xây dựng hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm trong nhà kính nông nghiệp dựa trên công nghệ mạng không dây wi-fi
[7]. O'Grady, Michael J., and Gregory MP O'Hare, Modelling the smart farm, Information processing in agriculture 4.3 (2017): 179-187 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Modelling the smart farm
Tác giả: O'Grady, Michael J., and Gregory MP O'Hare, Modelling the smart farm, Information processing in agriculture 4.3
Năm: 2017
[8]. Cho, Yongyun, et al, An agricultural expert cloud for a smart farm, Future Information Technology, Application, and Service, Springer, Dordrecht, 2012.657-662 Sách, tạp chí
Tiêu đề: An agricultural expert cloud for a smart farm
[9]. Ryu, Minwoo, et al, Design and implementation of a connected farm for smart farming system, 2015 IEEE SENSORS. IEEE, 2015 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Design and implementation of a connected farm for smart farming system", 2015" IEEE SENSORS
[10]. Jindarat, Siwakorn, Pongpisitt Wuttidittachotti, Smart farm monitoring using Raspberry Pi and Arduino, 2015 International Conference on Computer, Communications, and Control Technology (I4CT), IEEE, 2015 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Smart farm monitoring using Raspberry Pi and Arduino
[11]. Yeo, Uk-hyeon, et al, Analysis of Research Trend and Core TechnologiesBased on ICT to Materialize Smart-farm, Protected Horticulture and Plant Factory (2016) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Analysis of Research Trend and Core TechnologiesBased on ICT to Materialize Smart-farm
[12]. Kaewmard, Nattapol, and Saiyan Saiyod, Sensor data collection and irrigation control on vegetable crop using smart phone and wireless sensor networks for smart farm, 2014 IEEE Conference on Wireless Sensors (ICWiSE), IEEE, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sensor data collection and irrigation control on vegetable crop using smart phone and wireless sensor networks for smart farm
[13]. Holger Karl and Andreas Willig, Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks, John Wiley &amp; Sons, 2005 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks
[14]. Yazeed Al-Obaisat, Robin Braun - University of Technology, Sydney, Australia, On Wireless Sensor Networks: Architectures, Protocols, Applications, and Management, AusWireless 2007, Sydney, Australia. 01/2007 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Architectures, Protocols, Applications, and Management
[15]. Siddharth Ramesh, A Protocol Architecture for Wireless Sensor Networks, School of Computing, University of Utah, Salt Lake City, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A Protocol Architecture for Wireless Sensor Networks
[16]. Jason Lester Hill - B.S. (University of California, Berkeley), System Architecture for Wireless Sensor Networks, Spring 2003, University of California, Berkeley Sách, tạp chí
Tiêu đề: System Architecture for Wireless Sensor Networks
[17]. Jamal N. Al-Karaki Ahmed E. Kamal, Routing Techniques in Wireless Sensor Networks, Dept. of Electrical and Computer Engineering, Iowa State University, Ames, IEEE Wireless Communication Dec 2004, pp 6-28 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Routing Techniques in Wireless Sensor Networks
[18]. Mark A. Perillo and Wendi B. Heinzelman, Wireless Sensor Network Protocols, Department of Electrical and Computer Engineering University of Rochester, Rochester, NY, USA, 2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Wireless Sensor Network Protocols
[19]. Edgar H. Callaway, Wireless Sensor Networks: Architectures and Protocols, Auerbach Publications, August 26, 2003 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Architectures and Protocols
[20]. ZigBee Alliance Board of Directors, ZigBee Specification Document, Copyright © 2007 ZigBee Standards Organization Sách, tạp chí
Tiêu đề: ZigBee Specification Document

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm