Đồ án Vườn rau thông minh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Vườn rau thông minh (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 ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG VƯỜN RAU THÔNG MINH GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN HIỆP SVTH: NGUYỄN PHÚC TUẤN MSSV: 13141573 SVTH: NGUYỄN QUANG THÁI DÂN MSSV: 13141466 S K L 0 0 4 9 8 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: VƯỜN RAU THÔNG MINH SVTH : NGUYỄN PHÚC TUẤN MSSV : 13141573 SVTH : NGUYỄN QUANG THÁI DÂN MSSV : 13141466 Khóa : 2013 Ngành : ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN HIỆP Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: VƯỜN RAU THÔNG MINH SVTH : NGUYỄN PHÚC TUẤN MSSV : 13141573 SVTH : NGUYỄN QUANG THÁI DÂN MSSV : 13141466 Khóa : 2013 Ngành : ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN HIỆP Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
4. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 7 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phúc Tuấn MSSV: 13141573 Nguyễn Quang Thái Dân MSSV: 13141466 Ngành: Điện tử công nghiệp Lớp: 13141CLDT1 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp ĐT: 0909960000 Ngày nhận đề tài: 22/2/2017 Ngày nộp đề tài: 11/7/2017 1. Tên đề tài : Vườn rau thông minh 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Change your garden with IOT 3. Nội dung thực hiện đề tài: Thiết kế và xây dựng mô hình vườn rau thông minh. Giám sát các thông số của hệ thống và điều khiển hoạt động của hệ thống qua mạng Internet bằng trang web và ứng dụng điện thoại. 4. Sản phẩm: Mô hình vườn rau thông minh giám sát và điều khiển qua mạng Internet bằng trang web và ứng dụng điện thoại. GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i
5. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Phúc Tuấn MSSV: 13141573 Nguyễn Quang Thái Dân MSSV: 13141466 Ngành: Điện tử công nghiệp Tên đề tài: Vườn rau thông minh Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp 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 2017 Giáo viên hướng dẫn ii
6. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Phúc Tuấn MSSV: 13141573 Nguyễn Quang Thái Dân MSSV: 13141466 Ngành: Điện tử công nghiệp Tên đề tài: Vườn rau thông minh 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 2017 Giáo viên phản biện iii
7. LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Nguyễn Quang Thái Dân Nguyễn Phúc Tuấn iv
8. LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập. Khoa Điện - Điện tử, thư viện trường đã cung cấp giáo trình và nhiều tài liệu tham khảo cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu môn học. Sự hướng dẫn và giúp đỡ chi tiết tận tình của thầy giáo Ths. Nguyễn Văn Hiệp cùng một số thầy cô giáo khoa Điện tử đã tận tình giảng giải và phân tích rõ về những vấn đề thắc mắc trong quá tình nghiên cứu và thi công làm mạch. Cảm ơn các bạn và anh chị khóa trước đã nhiệt tình giúp đỡ. Mặc dù rất cố gắng trong quá trình tìm hiểu nhưng do kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong được sự góp ý, nhận xét đánh giá về nội dung cũng như hình thức trình bày của thầy để Đồ án tốt nghiệp của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, Ngày 10 tháng 4 năm 2017 Sinh viên thực hiện. Nguyễn Quang Thái Dân Nguyễn Phúc Tuấn v
9. TÓM TẮT Nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam và ngày nay với việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào trồng trọt đã đem lại những kết quả vượt bậc nằm ngoài mong đợi. Cùng với cuộc cách mạng thiết bị và mạng kết nối không dây trên toàn cầu nên những thiết bị trồng trọt cũng được phát triển theo và ứng dụng những công nghệ tiên tiến mới. Với thực trạng xã hội hiện nay thì trên thị trường, thực phẩm bẩn có mặt ở khắp mọi nơi gây ảnh hưởng một cách nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Qua đó, xuất phát từ nhu cầu của người tiêu dùng muốn được sử dụng những thực phẩm sạch, rõ ràng về nguồn gốc cũng như để bảo đảm cho gia đình mình có bữa ăn ngon và an toàn nhất mà hệ thống vườn rau thông minh sử dụng công nghệ IoT đã được chúng em chọn lựa để nghiên cứu và tìm hiểu. Người dùng có thể trồng những loại rau mình thích và điều khiển tưới tiêu trong giao diện của hệ thống qua một chiếc điện thoại hoặc trang web có kết nối với mạng. Hơn hết là người sử dụng có thể biết được các thông số trong quá trình phát triển của rau qua các cảm biến được thiết kế trên hệ thống để tạo điều kiện cho vườn rau phát triển một cách tốt nhất. vi
10. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1 1.1.1. Đặt vấn đề 1 1.1.2. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1 1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 1.5. BỐ CỤC 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 4 2.1. QUY TRÌNH TRỒNG RAU 4 2.1.1. Mô tả quy trình trồng rau theo lý thuyết 4 2.1.2. Mô tả quy trình trồng rau trên thực tế thực hiện 4 2.1.3. Mô tả quy trình tưới rau 4 2.2. MỘT SỐ MÔ HÌNH TRỒNG RAU PHỔ BIẾN 6 2.2.1. Mô hình trồng rau theo giàn 6 2.2.2. Trồng rau bằng mô hình aquaponics (trồng rau kết hợp nuôi cá) 7 2.2.3. Mô hình trồng rau bằng túi hoặc chai treo trên tường 7 2.2.4. Mô hình trồng rau trong nhà kính hoặc nhà lưới 8 2.2.5. Mô hình trồng rau thuỷ canh 8 vii
11. 2.3. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ IOT 9 2.4. TRUYỀN DỮ LIỆU 10 2.4.1. Chuẩn giao tiếp 1-Wire 10 2.4.2. Chuẩn giao tiếp UART 11 2.4.3. Chuẩn giao tiếp I2C 12 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 13 3.1. GIỚI THIỆU 13 3.2. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 13 3.2.1. Yêu cầu của hệ thống 13 3.2.2. Sơ đồ khối 13 3.2.3. Chức năng từng khối: 14 3.2.4. Hoạt động của hệ thống 14 3.3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 14 3.3.1. Web điều khiển 14 3.3.2. Phần mềm SmartPhone 18 3.3.3. Mô hình vườn rau 22 3.3.3.1. Khung sắt để khay trồng rau 22 3.3.3.2. Khay trồng rau 23 3.3.3.3. Tủ đựng Board mạch 23 3.3.3.4. Tính toán chi phí cho một hệ thống vườn rau 24 3.3.3.4. Thiết kế board mạch 25 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 53 4.1. GIỚI THIỆU 53 4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG 53 4.2.1. Giao diện Web điều khiển 53 4.2.1.1. Tạo trang Web cho hệ thống 53 4.2.1.2. Lập trình cho Website 60 4.2.2. App android điều khiển 72 4.2.2.1. Thiết kế giao diện 72 4.2.2.2. Xử lý sự kiện cho các thành phần trong giao diện 78 viii
12. 4.2.3. Thi công mô hình vườn rau 97 4.2.3.1. Thi công khung giàn để rau 97 4.2.3.2. Trồng rau 98 4.2.3.3. Viết chương trình cho hệ thống 99 4.2.3.4. Thi công board mạch 101 4.2.3.5. Lắp ráp và kiểm tra 102 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 103 5.1. KẾT QUẢ 103 5.1.1. Giai đoạn 1 103 5.1.2. Giai đoạn 2 105 5.2. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 106 5.2.1. Trang Web 106 5.2.2. Smart Phone 107 5.2.3. Mô hình vườn rau 108 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 112 6.1. KẾT LUẬN 112 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN 112 NỘI DUNG THAM KHẢO 114 PHỤ LỤC 115 ix
13. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MCU Microprocessor Control Unit Khối vi điều khiển IC Integrated Circuit Mạch tích hợp I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ ra UART Universal Asynchronous Receiver Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng – Transmitter bộ LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông nối tiếp TWI Two Wire Interface Giao tiếp hai dây SDA Serial Data Line Dây truyền dữ liệu SCL Serial Clock Line Dây truyền xung clock HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản IOT Internet Of Things Mạng lưới internet vạn vật PHP Hypertext Preprocessor Ngôn ngữ lập trình kịch bản IDE Integrated Development Môi trường tích hợp Environment EEPROM Electrically Eraseble Bộ nhớ không mất dữ liệu Programmable Read Only Memory SRAM Static Random Access Memory Bộ nhớ tĩnh x
14. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Chi phí cho hệ thống diện tích 1 m2 24 Bảng 3.2: Thống số kĩ thuật của ESP - 8266 25 Bảng 3.3: Chức năng chân ESP 8266 26 Bảng 3.4: Các lệnh AT chung 26 Bảng 3.5: Các lênh cấu hình module Wifi 27 Bảng 3.6: Các lênh AT với module Wifi có cấu hình là Station 27 Bảng 3.7: Các lệnh AT với module Wifi có cấu hình là Access Point 27 Bảng 3.8: Các thông số của Arduino MEGA 29 Bảng 3.9: Các port sử dụng cho hệ thống 32 Bảng 3.10: Đặc tính điện của DHT22 41 Bảng 3.11: Ý nghĩa các byte dữ liệu 42 Bảng 3.12: Thông số kỹ thuật mạch nguồn 49 Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật module LM2596 49 Bảng 4.1: Chức năng bảng sensor trong database 59 Bảng 4.2: Chức năng bảng datetime trong database 59 Bảng 4.3: Chức năng bảng users trong database 60 Bảng 4.4: Chức năng bảng sethum trong database 60 Bảng 4.5: Chức năng nút nhấn 62 Bảng 5.1: Kết quả thu được ở giai đoạn 1 104 Bảng 5.2: Kết quả thu được ở giai đoạn 2 105 Bảng 5.4: Ứng dụng App vào một số hệ điều hành 107 xi
15. DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 2.1: Hệ thống tưới nhỏ giọt 5 Hình 2.2: Hệ thống tưới nước bằng vòi phun áp lực 5 Hình 2.3: Hệ thống tưới phun mưa 6 Hình 2.4: Mô hình trồng rau theo giàn 7 Hình 2.5: Mô hình trồng rau aquaponics 7 Hình 2.6: Mô hình trồng rau bằng chai treo tường 8 Hình 2.7: Mô hình trồng rau trong nhà kính hoặc nhà lưới 8 Hình 2.8: Mô hình trồng rau thuỷ canh 9 Hình 2.9: Sơ đồ khối một hệ thống IoT cơ bản 10 Hình 2.10: Chuẩn giao tiếp 1-Wire 11 Hình 2.11: Sơ đồ kết nối giao thức UART 11 Hình 2.12: Chuẩn giao tiếp I2C 12 Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống 13 Hình 3.2: Công cụ Dreamweaver CC sử dụng thiết kế Web 15 Hình 3.3: Giao diện đăng nhập trên Web dự kiến 16 Hình 3.4: Trang điều khiển trên giao diện Web dự kiến 17 Hình 3.5: Trang xem lịch sử qua biểu đồ dự kiến 17 Hình 3.6: Công cụ Android Studio sử dụng 18 Hình 3.7: Icon ứng dụng trên Smart phone 20 Hình 3.8: Giao diện đăng nhập của ứng dụng 20 Hình 3.9: Giao diện điều khiển của ứng dụng 21 Hình 3.10: Giao diện bảng lịch sử của ứng dụng 21 Hình 3.11: Sơ đồ thiết kế cho mô hình 22 Hình 3.12: Sắt chữ V 5x3 sử dụng 23 Hình 3.13: Khay trồng rau 23 Hình 3.14: Tủ tĩnh điện, kín nước 24 Hình 3.15: Ảnh module WiFi ESP - 8266 V1 thực tế 25 Hình 3.16: Ảnh sơ đồ chân của module WiFi ESP 8266 26 Hình 3.17: Board Arduino MEGA trên thực tế 28 Hình 3.18: Vi điều khiển ATMEGA 2560 của Arduino MEGA 29 xii
16. Hình 3.19: Các cổng vào ra của Arduino MEGA 30 Hình 3.20: Sơ đồ kết nối khối trung tâm 31 Hình 3.21: Giao diện Arduino IDE 33 Hình 3.22: Giao diện vùng lệnh của Arduino IDE 33 Hình 3.23: Giao diện vùng Debug trên Arduino IDE 34 Hình 3.24: Sơ đồ chu trình hoạt động của một chương trình trên Arduino. 34 Hình 3.25: Lưu đồ chương trình chính 35 Hình 3.26: Lưu đồ chương trình con updulieu 36 Hình 3.27: Ảnh Relay thực tế Hình 3.28: Sơ đồ chân Relay 37 Hình 3.29: Máy bơm nước Brushless BLP-129 38 Hình 3.30: Van điện từ Solenoid UNI-D 39 Hình 3.31: Sơ đồ chân DHT22 41 Hình 3.32: Quá trình tạo tín hiệu Start 42 Hình 3.33: Quá trình gửi Bit 0 43 Hình 3.34: Quá trình gửi Bit 1 44 Hình 3.35: Cảm biến độ ẩm đất FC28 45 Hình 3.36: Cảm biến mưa 45 Hình 3.37: LCD16X2 46 Hình 3.38: Chức năng chân LCD 47 Hình 3.39: Module I2C 47 Hình 3.40: Hình ảnh thực tế của mạch nguồn 220VAC-12VDC 48 Hình 3.41: Module LM2596 3A 49 Hình 3.42: Hình ảnh mạch giảm áp AMS1117 thực tế 50 Hình 3.43: Sơ đồ nguyên lý mạch AMS1117 50 Hình 3.44: Sơ đồ nguyên lý mạch 51 Hình 3.45: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 52 Hình 4.1: Mô hình website 61 Hình 4.2: Giao diện trang chính 62 Hình 4.3: Giao diện trang đăng nhập 65 Hình 4.4: Giao diện trang đổi mật khẩu 67 Hình 4.5: Giao diện trang hẹn giờ tưới 67 xiii
17. Hình 4.6: Giao diện trang biểu đồ 68 Hình 4.7: Ảnh xin quyền truy cập của một ứng dụng 73 Hình 4.8: Vị trí của thư mục lưu hình ảnh Drawable 74 Hình 4.9: Các tạo Java Class mới 74 Hình 4.10: Vị trí của các File giao diện trong Android Studio 74 Hình 4.11: Kết hợp TextView và EditText làm giao diện đăng nhập 76 Hình 4.12: Trang giao diện đăng nhập 76 Hình 4.13: Trang giao diện điều khiển 77 Hình 4.14: Trang giao diện lịch sử thông tin 78 Hình 4.15: Phương thức đọc – gởi dữ liệu của App với Database WebSever 81 Hình 4.16: Một chuỗi JSON cơ bản 82 Hình 4.17: Cấu trúc một URL 82 Hình 4.18: TextView bắt sự kiện hiển thị TimePicker Dialog 92 Hình 4.19: Giao diện TimePicker Dialog khi hiển thị trên màn hình 92 Hình 4.20: Vị trí chứa File XML 92 Hình 4.21: Mô hình sau khi lắp ráp 97 Hình 4.22: Mô hình sau khi lắp đặt thêm bánh xe 97 Hình 4.23: Mô hình sau khi đổ đất vào khay trồng rau 98 Hình 4.24: Sơ đồ bố trí linh kiện 101 Hình 4.25: Sơ đồ layout 102 Hình 4.26: Mạch sau khi được lắp ráp và kiểm tra 102 Hình 5.1: Board sau khi được sắp xếp 106 Hình 5.2: Khung trồng rau đã hoàn thiện 108 Hình 5.3: Rau sau khi nảy mầm 109 Hình 5.4: Rau sau 2 tuần nảy mầm 109 Hình 5.5: Rau sau 3 tuần 110 xiv
18. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1.1. Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử thông minh đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong cuộc sống hằng ngày và đặc biệt là các thiết bị sử dụng công nghệ IoT. Mặc dù khái niệm Internet of Things (IoT) đã được đưa ra từ lâu nhưng trong những năm gần đây nó mới thực sự bùng nổ với tỉ lệ sử dụng các thiết bị IoT của người dân ngày càng tăng cao cũng như được nhiều doanh nghiệp tập trung phát triển mạnh mẽ. Các hãng sản xuất lớn thay nhau đưa ra các thiết bị thông minh như: thiết bị gia đình, thiết bị công cộng và nhiều ý tưởng về trồng trọt tiên tiến liên tục được giới thiệu. Cùng với thực trạng xã hội hiện nay thì trên thị trường, thực phẩm bẩn có mặt ở khắp mọi nơi gây ảnh hưởng một cách nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Nên những người tiêu dùng ngày nay muốn được biết một cách chính xác nguồn gốc thực phẩm sử dụng cũng như để bảo đảm cho gia đình mình có bữa ăn ngon và an toàn nhất. Từ việc phát triển mạnh mẽ đó trong thực tế của các thiết bị sử dụng công nghệ IoT, thực trạng xã hội và củng cố lại những kiến thức đã được học và áp dụng thực hành trong thực tế, nên chúng em đã chọn tìm hiểu về đề tài: “Vườn rau thông minh” để qua đó tìm hiểu kĩ hơn về IoT và nguyên lí hoạt động của các thiết bị sử dụng công nghệ này, đồng thời cũng cố thêm kĩ năng trong thiết kế các mạch điện tương tự. 1.1.2. Tính cấp thiết của đề tài Đề tài về IoT hiện nay khá phổ biến trên thế giới và có nhiều tài liệu nói về tuy nhiên với vốn kiến thức chưa được nhiều, bước đầu tiếp cận với việc điều khiển thiết bị qua IoT thì đề tài này là một bước đệm để chúng em tìm hiểu, nghiên cứu và phát triển về sau này. 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Xây dựng và thiết kế một mô hình vườn rau với diện tích 1 2 có thể điều khiển tưới tiêu và biết được các thông số trong quá trình phát triển của rau qua tương tác với mạng WiFi và cụ thể hơn là module WiFi – ESP8266. Các cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm đất, mưa được bố trí trên mô hình cũng được kết nối và truyền tín hiệu đến người sử dụng qua mạng Wifi để người sử dụng có thể theo dõi trên giao diện điện thoại hoặc trang Web. Khối xử lý trung tâm được kết nối với module Relay và các cảm biến đặt trên mô hình vườn rau qua đó lấy được tín hiệu của cảm biến để điều khiển việc tưới tiêu cho rau một cách hiêu quả nhất. Người sử dụng cũng có thể bật – tắt máy bơm tưới tiêu cho rau bằng cách truyển tải dữ liệu điều khiển của mình tới khối xử lý trung tâm qua tương tác với mạng WiFi của ESP8266 và App điều khiển hoặc Web. 1
19. 1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Do hạn chế về khoảng cách hoạt động của module WiFi - ESP8266 ở chế độ Access Point nên chỉ có điều khiển vườn rau ở chế độ này trong vòng bán kính là 15m. Hệ thống phải đảm bảo luôn được kết nối với mạng WiFi để tối ưu trong việc điều khiển, gởi – nhận dữ liệu từ hệ thống tới App hoặc trang Web điều khiển. Mạng WiFi của hệ thống cần được cố định và tránh thay đổi sau khi thiết lập. Chưa tối ưu để trồng xen canh được nhiều loại rau khác nhau. Các cảm biến và phần khung giàn bị hư hao khi sử dụng ngoài môi trường lâu ngày. 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung 1: Phương hướng thiết kế cho vườn rau với diện tích 1 2. Nội dung 2: Thiết kế, tính toán và lắp đặt mô hình với chi phí phù hợp. Nội dung 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình vườn rau. Nội dung 4: Thiết kế mạng giao tiếp giữa hệ thống điều khiển và người dùng. Nội dung 5: Thiết kế giao diện điều khiển trên App điện thoại và Web. Nội dung 6: Phát triển mô hình theo hướng mong muốn của người dùng thực tế. Nội dung 7: Đánh giá kết quả đạt được trên hệ thống. 1.5. BỐ CỤC Chương 1: Tổng quan. Chương này nói về vấn đề chọn đề tài, các giới hạn của đề tài, mục tiêu của đề tài, nội dung nghiên cứu cũng như bố cục của quyển báo cáo. Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan. Chương này nói về vấn đề nền tảng lý thuyết có liên quan tới đề tài, các quy trình trồng rau trên lý thuyết và thực tế, các mô hình trồng rau phổ biến hiện nay và các chuẩn giao tiếp được sử dụng. Chương 3: Tính toán và thiết kế. Chương này nói về vấn đề vấn đề thiết kế, lựa chọn các phương án sao cho phù hợp nhất với mục tiêu đề tài đưa ra dựa vào sơ đồ khối và chức năng của từng khối. Chương 4: Thi công. Chương này nói về vấn đề thi công hệ thống từ phần cứng tới phần mềm dựa trên các tiêu chí lựa chọn đã được tính toán và thiết kế ở chương trước. 2
20. Chương 5: Kết quả và đánh giá. Chương này nói về kết quả đã thực hiện được qua đó đánh giá, khắc phục những mặt còn hạn chế. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Chương này nói về kết luận chung của hệ thống sau khi khắc phục lỗi và hướng phát triển trong tương lai của hệ thống. 3
21. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1. QUY TRÌNH TRỒNG RAU 2.1.1. Mô tả quy trình trồng rau theo lý thuyết - Về đất trồng: Đất trồng không trực tiếp chịu ảnh hưởng xấu của các chất thải công nghiệp, không nhiễm các hóa chất độc hại cho người và môi trường. - Về phân bón: Chỉ dùng phân hữu cơ đã được ủ hoai mục, tuyệt đối không dùng các loại phân hữu cơ còn tươi (phân bắc, phân chuồng, phân rác ). Số lượng phân bón dựa trên tiêu chuẩn cụ thể quy định trong quy trình của từng loại rau, đặc biệt đối với rau ăn lá phải kết thúc bón trước khi thu hoạch sản phẩm 15 ngày. - Về nước tưới: Chỉ dùng nước giếng khoan, nước từ các sông hồ không bị ô nhiểm các chất độc hại. Tuyệt đối không dùng trực tiếp nước thải từ công nghiệp, thành phố bệnh viện, khu dân cư. - Về giống: Phải chọn giống tốt để hạn chế thiệt hại của sâu bệnh. - Về ánh sáng: Cây muốn phát triển mạnh nhất thiết phải đưa ra nơi có nhiều ánh sáng và nắng. 2.1.2. Mô tả quy trình trồng rau trên thực tế thực hiện - Về đất trồng: Chọn đất sạch hữu cơ Tribat vì đây là loại đất phổ biến trong những mô hình trồng rau sạch tại nhà, các nhà vườn và trang trại nhờ những hiệu quả mà nó mang lại. Đất trồng Tribat được làm từ mụn xơ dừa trộn chung với đất nuôi trùn đỏ. Đất nuôi trùn đỏ là hỗn hợp đất thịt và xơ dừa được biến đổi nhờ con trùn đỏ tổng hợp chất hữu cơ có trong hỗn hợp và biến đổi xơ dừa thành “đất”. Hỗn hợp đất này được loại đem trộn với mụn xơ dừa, loại bỏ nấm và các mầm bệnh khác, bổ sung thêm các nguyên tố vi lượng để biến thành một loại đất trồng Tribat không cần phân bón. - Về giống: Tuỳ theo sở thích của người sử dụng mà loại rau được trồng sẽ khác nhau nhưng phải đảm bảo là giống tốt. - Về ánh sáng: Đặt khay trồng sao cho có đủ ánh sáng cho rau phát triển. Ngoài ra nên tỉa thưa rau và sang khay nếu mật độ quá dày đặc nhằm tạo không gian, cung cấp chất dinh dưỡng giúp rau nhanh lớn và rút ngắn thời gian thu hoạch. - Về nước tưới: Đảm bảo nước tưới cho rau là nước sạch và phân bố số lần tưới dựa trên từng giai đoạn phát triển của cây rau cũng như là thời tiết, khí hậu nơi trồng. 2.1.3. Mô tả quy trình tưới rau Tưới nước định kỳ cho cây, không để cho cây thiếu nước hoặc quá úng nước. Mùa nắng tưới ngày 2 lần vào sáng sớm và chiều mát. Mùa mưa tùy theo thời tiết mà 4
22. S K L 0 0 2 1 5 4