Đồ án Ứng dụng công nghệ IoTs vào việc giám sát từ xa cho mô hình nông trại (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Ứng dụng công nghệ IoTs vào việc giám sát từ xa cho mô hình nông trại (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI GVHD: ThS. LÊ MINH THÀNH SVTH: ÐÀO ÐÌNH VĂN MSSV: 13119167 SVTH: NGUYỄN TẤN DUY MSSV: 13119176 SVTH: BÙI ÐÌNH TRUNG ÐỨC MSSV: 13119072 S K L 0 0 4 9 6 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TAỌ CHẤ T LƯƠNG̣ CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI GVHD: ThS. LÊ MINH THÀNH SVTH: ĐÀO ĐÌNH VĂN – 13119167 NGUYỄN TẤN DUY – 13119176 BÙI ĐÌNH TRUNG ĐỨC – 13119072 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Đào Đình Văn MSSV: 13119176 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Duy MSSV: 13119167 Họ và tên sinh viên: Bùi Đình Trung Đức MSSV: 13119072 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Lớp: 13119CL2 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Minh Thành ĐT: 0981181093 Ngày nhâṇ đề tài: Ngày nộp đề tài: 1. Tên đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: 3. Nội dung thưc̣ hiện đề tài: - Tìm hiểu mạng ZigBee. - Tìm hiểu và ứng dụng của kit Raspberry trong việc thu thập dữ liệu, điều khiển robot xe, xây dựng web server. - Thiết kế và xây dựng mô hình nông trại với các tính năng như thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, điều khiển thiết bị ngoại vi. 4. Sản phẩm: - Mô hình nông trại có tích hợp module thu thập nhiệt độ, độ ẩm, kết nối với ZigBee Router và các ngoại vi như máy bơm, quạt, cây massage. - Xe robot tích hợp kit Raspberry kết nối với camera, ZigBee Coordinator. - Web server để điều khiển và giám sát nông trại. GV HƯỚNG DẪN i
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Đào Đình Văn MSSV: 13119167 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Duy MSSV: 13119176 Họ và tên sinh viên: Bùi Đình Trung Đức MSSV: 13119072 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Tên đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Lê Minh Thành NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: . (Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii
5. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Đào Đình Văn MSSV: 13119167 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Duy MSSV: 13119176 Họ và tên sinh viên: Bùi Đình Trung Đức MSSV: 13119072 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Tên đề tài: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: . (Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii
6. LỜI CẢM ƠN Trong suốt khoá hoc̣ (2013-2017) taị Trườ ng Đại học Sư Phạm Ky ̃ Thuâṭ TP.HCM, nhóm chúng em đa ̃ nhâṇ đươc̣ sư ̣ tâṇ tình daỵ dỗ của quý Thầy, Cô về kiến thứ c chuyên môn cũng như những kiến thứ c trong cuôc̣ sống. Từ những kiến thứ c đó đa ̃ giúp chúng em hoàn thành Đồ Án trong thờ i gian cho phép. Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Chất Lượng Cao đã giảng daỵ chúng em những kiến thứ c về chuyên môn và giúp chúng em đinḥ hướng theo sư ̣ hiểu biết và khả năng để chúng em thưc̣ hiêṇ tốt đề tài “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI” và taọ điều kiêṇ thuâṇ lơị cho chúng em hoàn tất khoá hoc.̣ Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Lê Minh Thành, người đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng chúng em tận tình và tạo mọi điều kiện tốt cho chúng em thực hiện Đồ Án này. Ngoài ra, chúng em cũng hết lòng biết ơn Gia Đình, Bạn Bè đã hết lòng giúp đỡ, động viên, ủng hộ và đóng góp ý kiến cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện Đồ Án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP. HCM, ngày tháng năm 20 Sinh viên thực hiện Đào Đình Văn Nguyễn Tấn Duy Bùi Đình Trung Đức iv
7. TÓM TẮT Xu hướng Internet of Things đang phổ biến và hiện diện rõ trong đời sống và mọi hoạt động công việc của chúng ta. Công nghiệp hóa hiện đại hóa đã đưa nhu cầu về thu thập dữ liệu và tự động điều khiển trong đời sống và sản xuất tăng cao. Theo đó là một loạt các công nghệ không dây mới ra đời như ZigBee, BLE (Bluetooth Low Energy), Wi-Fi sử dụng năng lượng thấp đã cung cấp tính đa dạng về công nghệ trong điều khiển thiết bị. Ở lĩnh vực này, công nghệ không dây ZigBee được sử dụng rộng rãi và đã khẳng định được ưu thế với nhiều ứng dụng khác nhau. Đề tài “ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IoTs VÀO VIỆC GIÁM SÁT TỪ XA CHO MÔ HÌNH NÔNG TRẠI” được thực hiện nhằm thiết kế một mô hình thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị trong mạng ZigBee. Mô hình còn được kết nối internet để người dùng có thể dể dàng giám sát và điều khiển ở bất cứ nơi đâu thông qua web server được sử dụng trên điện thoại, tablet và laptop. Báo cáo đề tài cũng khái quát qua một số mảng kiến thức tham khảo dùng trong đồ án. Qua từng chương, báo cáo đề tài trình bày từ lý thuyết đến thiết kế chi tiết đến kết quả sản phẩm. Cuối báo cáo là những nhận định của nhóm thực hiện về sản phẩm. Dựa trên những kết quả đạt được, nhóm thực hiện đã đưa ra hướng phát triển cho hệ thống. v
8. ABSTRACT The trend of Internet of Things is widespread and present in our lives and our work activities. Industrialization - Modernization has increased the demand for data acquisition and automation in life and production. A range of new wireless technologies such as ZigBee, BLE (Bluetooth Low Energy), low power Wi-Fi, and a variety of technologies in device control are emerging. In this field, ZigBee wireless technology is widely used and has been claimed to be superior to many different applications. The topic of "APPLICATIONS IoTs TECHNOLOGY FOR SUPERVISION MONITORING FOR AGRICULTURAL MODELS" was designed to design a data acquisition and control model for ZigBee network equipment. The model is also connected to the internet so that users can easily monitor and control them anywhere via the web server used on phones, tablets and laptops. The topic report is also generalized through some of the reference sections used in the project. Through each chapter, report the subject from theory to detailed design to product results. At the end of the report are the statements made by the team about the product. Based on the results achieved, the team made the development direction for the system. vi
9. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I PHIÊÚ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II PHIÊÚ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT V ABSTRACT VI MỤC LỤC VII DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT X DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XI DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ XII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 3 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4 1.5 NỘI DUNG ĐỒ ÁN 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1 INTERNET OF THINGS 5 2.1.1 Giới thiệu 5 2.1.2 Mô hình hệ thống IoTs 5 2.1.3 Ứng dụng IoTs vào nông nghiệp 5 2.2 ZIGBEE 6 2.3 WEB SERVER 13 2.3.1 Tổng quan về web server 13 2.3.2 Một số phần mềm Web Server phổ biến 13 vii
10. 2.3.3 Ngôn ngữ lập trình PHP 14 2.4 PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN DỮ LIỆU 15 2.5 RASPBERRY 17 2.5.1 Giới thiệu 17 2.5.2 Phần cứng Raspberry Pi 18 2.5.3 Môi trường lập trình trên Raspberry Pi 19 2.6 VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887 20 2.7 THIẾT BỊ PHẦN CỨNG 21 2.7.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 21 2.7.2 Raspberry Pi camera 23 2.7.3 Màn hình hiển thị 24 2.7.4 Động cơ DC 25 2.7.5 Module điều khiển động cơ LM298 26 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 27 3.1 YÊU CẦU HỆ THỐNG 27 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI 27 3.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 28 3.3.1 Khối trung tâm 28 3.3.2 Thiết kế mạch kết nối PIC16F887 với các cảm biến 32 3.3.3 Cấu hình và truyền dữ liệu khối ZigBee 34 3.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 35 3.4.1 Thiết kế webserver 35 3.4.2 Lưu đồ giải thuật trên Pic 16F887 40 3.4.3 Lưu đồ giải thuật trên Raspberry Pi 45 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 47 4.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG 47 viii
11. 4.1.1 Board Router 47 4.1.2 Xe robot 48 4.1.3 Mô hình hoàn chỉnh 51 4.2 KẾT QUẢ PHẦN MỀM 51 4.2.1 Giao diện web 51 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 5.1 KẾT LUẬN 59 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 ix
12. DANH MUC̣ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ATM Asynchronous Transfer Mode GPIO General Purpose Input/Output GUI Graphical User Interface HDMI High-Definition Multimedia Interface HTML Hyper Text Markup Language HTTP Hyper Text Transfer Protocol IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IP Internet Protocol JSB Java Server Pages LAN Local Area Network LCD Liquid Crystal Display LXDE Light X11 Desktop Environment MAC Media Access Control layer MCU Micro-controller Unit NAT Network Address Translation PAN Personal Area Network PHP Hypertext Preprocessor TI Texas Instruments UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter XAMPP X Apache MySQL PHP Perl IoTs Internet of Things x
13. DANH MUC̣ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: So sánh cấu hình của Raspberry Pi loại A và B. 19 xi
14. DANH MUC̣ CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Khu vực ăn của bò sữa, mỗi con đều có mã thẻ riêng bên tai phải 1 Hình 1.2: Hệ thống ống dẫn nước tắm, vệ sinh chuồng đều liên kết với nhau 2 Hình 1.3: Mô hình chuồng nuôi bò thịt 2 Hình 2.1: Ứng dụng IoT vào nông nghiệp 6 Hình 2.2: So sánh các kỹ thuật không dây 7 Hình 2.3: So sánh phạm vi hoạt động của ZigBee 8 Hình 2.4: Kiến trúc của mạng ZigBee 9 Hình 2.5: Các loại mô hình mạng 11 Hình 2.6: Mô - đun DRF1605 11 Hình 2.7: Sơ đồ chân mô-đun DRF1605 12 Hình 2.8: Kết nối MCU 12 Hình 2.9: Quá trình thông dịch trang PHP 15 Hình 2.10: Khung dữ liệu truyền UART 16 Hình 2.11: Máy tính Raspberry Pi 17 Hình 2.12: Máy tính Raspberry Pi loại B v1(bên trái) và v2(bên phải) 18 Hình 2.13: Sơ đồ chân VDK PIC16F887 20 Hình 2.14: Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 22 Hình 2.15: Thời gian truyền nhận giữa MCU và DHT11 22 Hình 2.16: Camera Raspberry Pi 5MP 24 Hình 2.17: Hình ảnh của LCD 25 Hình 2.18: Sơ đồ chân LM298 26 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 27 Hình 3.2: Raspberry model B 28 Hình 3.3: Sơ đồ khối hoạt động bộ xử lý trung tâm 29 Hình 3.4: Giao tiếp Raspberry với ZigBee Coordinator 30 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối raspberry với L298 31 xii
15. Hình 3.6: Mạch kết nối thực tế 31 Hình 3.7: Camera được kết nối với raspberry 32 Hình 3.8: Mạch mô phỏng bằng Protues 33 Hình 3.9: Giao diện của trang mặc định 36 Hình 3.10: Thư mục web trên Raspberry Pi 36 Hình 3.11: Cài đặt MySql 37 Hình 3.12: Nhập mật khẩu cho MySQL 37 Hình 3.13: Bảng user trong cơ sở dữ liệu 38 Hình 3.14: Bảng dữ liệu control 38 Hình 3.15: Trang đăng nhập 39 Hình 3.16: Giao diện trang chủ của web. 39 Hình 3.17: Lưu đồ chương trình chính 40 Hình 3.18: Chương trình con đọc nhiệt độ, độ ẩm từ cảm biến DHT11 41 Hình 3.19: Tạo tín hiệu (bên trái) và kiểm tra phản hồi (bên phải) DHT11 42 Hình 3.20: Chương trình con truyền (bên trái), nhận (bên phải) của UART 43 Hình 3.21: Dùng ngắt port B để xử lý nút nhấn 43 Hình 3.22: Chương trình con điều khiển quạt (bên trái), động cơ (bên phải) 44 Hình 3.23: Chương trình con điều khiển cây massage 44 Hình 3.24: Lưu đồ điều khiển robot xe 45 Hình 3.25: Lưu đồ giải thuật trên webserver 46 Hình 4.1: Board Router 47 Hình 4.2: Mỗi mạch ở mỗi chuồng. 48 Hình 4.3: Raspberry kết nối Camera 48 Hình 4.4: Động cơ điều khiển xe 49 Hình 4.5: Mô hình robot xe hoàn chỉnh 50 Hình 4.6: Mô hình hoàn chỉnh 51 Hình 4.7: Phần đăng nhập của web server 52 xiii
16. Hình 4.8: Giao diện đăng nhập Web server 52 Hình 4.9: Giao diện màn hình Home 53 Hình 4.10: Phần giới thiệu của nhóm 53 Hình 4.11: Giao diên web server 54 Hình 4.12: Cài đặt ngưỡng cho nhiệt độ, và độ ẩm 54 Hình 4.13: Biểu đồ đường hiển thị khi nhấn Temperature and Humidity Graph 55 Hình 4.14: Biểu đồ đường nông trại A 55 Hình 4.15: Biểu đồ đường nông trại B 56 Hình 4.16: Biểu đồ đường nông trại C 56 Hình 4.17: Chức năng của biểu đồ đường 56 Hình 4.18: Hình ảnh thu được từ camera 57 Hình 4.19: Trang control robot 58 xiv
17. CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì việc áp dụng kỹ thuật vào trồng trọt hay chăn nuôi trong các mô hình nông trại là cần thiết. Với việc ứng dụng kỹ thuật sẽ giảm bớt phần nào nguồn vốn lâu dài phải chi trả nhân công, ngoài ra còn có thể đạt được hiệu suất thu hoạch cao hơn so với phương pháp thủ công. Từ đó mô hình chăn nuôi khép kín hay các nhà vườn trồng trọt ứng dụng khoa học công nghệ ngày càng phổ biến. Theo những hình ảnh thực tế do nhóm thu thập được bên dưới đối với các nông trại chăn nuôi thì ở đây chủ yếu nuôi bò lấy thịt và sữa, tuỳ vào mục đích chăn nuôi mà chuồng được thiết kế sao cho phù hợp. Với bò sữa thì chuồng sẽ thường được nuôi từ 1- 2 con (có mái che thông thoáng) thuận tiện cho việc lấy sữa. Mỗi con bò đều được gắn thẻ mã số vào tai để nhận biết, khu vực ăn uống thường là phía trước chuồng và được người nuôi vệ sinh mỗi khi cho ăn bằng phương pháp thủ công (Hình 1.1). Hình 1.1: Khu vực ăn của bò sữa, mỗi con đều có mã thẻ riêng bên tai phải 1
18. Hình 1.2 là hệ thống nước được gắn trên mỗi chuồng theo dạng tia xoay vừa tắm và còn có thể vệ sinh chuồng (ngoài ra còn liên kết với hệ thống nước uống tuy nhiên chỉ hoạt động khi mở công tắc). Hình 1.2: Hệ thống ống dẫn nước tắm, vệ sinh chuồng đều liên kết với nhau Còn đối với bò thịt thì mô hình sẽ đơn giản hơn so với bò sữa, bò sẽ được nuôi chung với nhau trong một chuồng lớn có thể lên tới 50- 60 con một chuồng, thức ăn thường đưa tới bằng xe cải tiến, việc tắm và vệ sinh chuồng thường thì người nuôi phải xịt bằng vòi công suất vừa (hình 1.3). Hình 1.3: Mô hình chuồng nuôi bò thịt 2
19. Vì vậy, để cung cấp giải pháp cho tất cả các vấn đề như vậy, cần phát triển hệ thống tích hợp để đảm bảo tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất trong từng giai đoạn như: cho ăn, vệ sinh, chăm sóc sức khỏe vật nuôi. Đề tài này đề xuất hệ thống hữu ích trong việc theo dõi dữ liệu vật nuôi cũng như kiểm soát các hoạt động vật nuôi để đảm bảo tính linh hoạt. Nhằm mục đích làm ra một môt hình nông nghiệp thông minh sử dụng các công nghệ tự động hoá và công nghệ IoT. Thứ nhất, các tính năng nổi bật của đề tài này bao gồm robot thông minh dựa trên Web server điều khiển từ xa để thực hiện các tác vụ như: quan sát thể trạng của bò sữa, đo nhiệt độ, độ ẩm môi trường, thân nhiệt vật nuôi. Thứ hai, điều khiển hệ thống tắm và làm mát và giúp bò thư giãn một cách tự động. Thứ ba, hệ thống chăm sóc thông minh bao gồm: đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm của môi trường và thân nhiệt của vật nuôi luôn trong điều kiện tốt nhất thông qua hệ thống sưởi ấm và làm mát. Kiểm soát tất cả các hoạt động này sẽ được thông qua thiết bị thông minh từ xa hoặc máy tính kết nối Internet và các hoạt động sẽ được thực hiện bằng cách liên kết cảm biến, mô-đun Wi-Fi hoặc ZigBee, camera và bộ truyền động với bộ điều khiển vi và Rapberry Pi. 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Trong đề tài này sẽ nghiên cứu về: Thiết kế hệ thống tắm, làm mát bằng động cơ phun nước và quạt cho vật một cách tự động. Xây dựng web server có giao diện điều khiển thiết bị ngoại vi và giám sát nông trại thông qua camera. Thiết kế bộ đo nhiệt độ, độ ẩm phù hợp cho từng loại nông trại. Thiết kế hệ thống robot xe có gắn camera giám sát được điều khiển bằng webserver truyền hình ảnh trực tiếp về người dùng. Thiết kế mô hình mạng ZigBee. 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Trong thời gian cho phép để hoàn thành đồ án, kết hợp với những kiến thức tích lũy được trong quá trình học tập, do đó nhóm chỉ tập trung nghiên cứu về mạng ZigBee gồm có 1 Coordinator để thu thập dữ liệu từ 3 ZigBee End-Device không đi sâu vào các giao thức mạng. Về kit Raspberry nhóm tìm hiểu về một số tính năng như điều khiển động cơ qua các chân GPIO, truyền nhận dữ liệu qua UART, và xử lý hình ảnh từ camera. 3
20. 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng: Raspberry Pi. Mạng không dây ZigBee. Điều kiện môi trường sống (độ ẩm, nhiệt độ ) của vật nuôi. Phạm vi: Xây dựng web server trên Raspberry Pi. Nhận, xử lý dữ liệu từ cảm biến của từng khu vực đưa lên web server. Phần cứng thiết bị. Những mô hình nông trại nhỏ và vừa để phát huy hiệu quả của mạng ZigBee. 1.5 NỘI DUNG ĐỒ ÁN Với yêu cầu đề ra và xác định hướng giải quyết, nhóm nghiên cứu xây dựng luận văn gồm các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan. Trình bày về tình hình nghiên cứu hiện nay từ đó đưa ra được mục tiêu đối tượng, phạm vi nghiên cứu mà nhóm hướng tới. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Tìm hiểu tính toán các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sáng, các loại cảm biến, các phương pháp thu thập và truyền nhận dữ liệu được nhóm nghiên cứu sử dụng đối với đề tài này. Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu cũng sẽ giới thiệu sơ qua về module truyền nhận dữ liệu (ZigBee) và nơi mà dữ liệu sẽ được xử lý và lưu trữ (web server). Chương 3: Thiết kế hệ thống. Đặt vấn đề về thiết kế phần cứng và phần mềm, sơ đồ nguyên lí, sơ đồ khối, chức năng của từng khối đồng thời nói sơ về thiết lập cho module và kết nối. Chương 4: Kết quả thực hiện. Mạch thi công hoàn chỉnh (hình ảnh), kết quả đạt được. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển. Chương này dưa ra kết luận đã làm được và hướng phát triển đề tài. Dựa trên những kết quả mà nhóm đã thực hiện, nhóm đưa ra những vấn đề đã hoàn thành và chưa hoàn thành. Những mặt hạn chế của đề tài và hướng phát triển của đề tài trong tương lai. 4
21. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 INTERNET OF THINGS 2.1.1 Giới thiệu Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối internet viết tắt là IoTs là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng 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. IoTs đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet [1]. 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. Một vật trong IoTs có thể là một người với một trái tim cấy ghép; một động vật ở trang trại với bộ chip sinh học; một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế khi bánh xe xẹp hoặc bất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thể gán được một địa chỉ IP và cung cấp khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng lưới. Cho đến nay, IoTs là những liên kết máy-đến-máy (M2M) trong ngành sản xuất, công nghiệp năng lượng, kỹ nghệ xăng dầu. Khả năng sản phẩm được tích hợp máy-đến- máy thường được xem như là thông minh [2]. 2.1.2 Mô hình hệ thống IoTs Bất kỳ một hệ thống IOTs nào cũng được xây dựng lên từ sự kết hợp của 4 layer sau [3]: Lớp ứng dụng (Application Layer) Lớp Hỗ trợ dịch vụ và hỗ trợ ứng dụng (Service Support and Application Support Layer) Lớp mạng (Network Layer) Lớp thiết bị (Device Layer) 2.1.3 Ứng dụng IoTs vào nông nghiệp IoTs hiện nay dường như đang xuất hiện ở tất cả các lĩnh vực của cuộc sống. Cùng với sự phát triển của IoTs, nông nghiệp lại là lĩnh vực tiên phong, đi đầu trong lĩnh vực ứng dụng Internet vào trồng trọt và chăn nuôi [4]. 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4