Chương 1: Tổng quan Giới thiệu tổng quan về đề tài, ứng dụng của IoT trong nông nghiệp, tình hình nghiên cứu nông nghiệp ứng dụng IoT trong và ngoài nước, mục tiêu, giới hạn đề tài, phương pháp nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, bố cục của đồ án. 7 Chương 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu về cây dâu tây, mạng truyền thông Lora, Arduino Nano, ESP8266 và mã QR. Chương 3: Thiết kế mô hình Tính toán và đề ra các yêu cầu chức năng. Thi công phần cứng, phần mềm của hệ thống.
Chương 4: Thi công và kết luận Đưa ra kết quả thực hiện và đánh giá toàn bộ hệ thống. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Tổng hợp đánh toàn bộ hệ thống, kết luận và đề xuất hướng phát triển. 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khảo sát về cây dâu tây 2.1 Đặc tính của câu dâu tây Fragaria vesca L là tên khoa học của dâu tây, cây họ thân thảo, thân của cây dâu tây không dài như những cây khác và có khá nhiều lá mọc gần nhau, sống lâu năm nếu được chăm sóc tốt. Tùy theo đặc tính từng giống và môi trường sinh sống mà cây dâu phát sẽ triển khác nhau (thành thân bò, phát hoa hoặc thân nhánh).
Cây dâu tây phù hợp sống trong đất xốp, nhẹ, cung cấp hàm lượng dinh dưỡng nhất định và đầy đủ, thích hợp nhất là đất có độ pH 6-7. Quả của cây dâu tây rất được ưa chuộng vì dâu tây cung cấp đầy đủ dinh dưỡng như vitamin C, B1, đạm, canxi,… và nhiều dinh dưỡng khác nữa. Việc trồng dâu tây không khó nếu ta biết cách trồng và cần phải có nhiều kiến thức, kinh nghiệm trong việc chăm sóc để dâu tây phát triển tốt, năng suất được tăng cao và đạt được các chỉ tiêu về an toàn thực phẩm. Có khá nhiều yếu tố gây tác động, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lớn lên của cây dâu như nhiệt độ môi trường, độ ẩm đất, cường độ ánh sáng, độ ẩm không khí,…Yếu tố môi trường quyết định phần lớn chất lượng, hương vị của quả, đặc biệt là năng suất và giá trị những chất dinh dưỡng của quả khi thu hoạch.1: Vườn dâu tây trồng trong nhà màng (nguồn: https://vi.2 Những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến cây dâu a) Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ trực tiếp ảnh hưởng đến sự phát triển của cây dâu.
Nhiệt độ mà cây dâu cần để phát triển tốt nhất là từ 18°C - 25°C [8]. Chất lượng và sản lượng của quả sẽ tăng trong trường hợp ngày và đêm có biên độ nhiệt cao [8]. Song song với đó thì chu kỳ sinh trưởng phải đảm bảo nhiệt độ tương thích để ra những quả dâu căng mong, đầy đủ dinh dưỡng nhất có thể. Ví dụ, nhiệt độ từ 15°C - 24°C sẽ thích hợp cho thời kỳ cây ra chồi non và hoa, nếu biên độ nhiệt ngày trong khoảng 20°C -25°C, ban đêm trong khoảng 10°C - 15°C thì cây sẽ cho nhiều trái khi trong thời kỳ hình thành trái [8].
b) Ảnh hưởng của ánh sáng Ánh sáng là một yếu tố gây ảnh hưởng lớn, trực tiếp đến sự quang hợp của của cây dâu, cây sẽ sinh trưởng tốt khi có ánh sáng tốt, ngược lại khi cây dâu sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều khi thiếu ánh sáng. Khi ánh sáng không đủ đáp ứng, cây sẽ cho quả không mọng nước, nhỏ, cũng như chất dinh dưỡng trong quả dâu không dồi dào. Ở cường độ ánh sáng từ 800mol/m2/s cho đến 1200mol/m2/s thì cây sẽ quang hợp tốt, ngược lại khi thấp hơn 700mol/cm2/s thì sự quang tổng hợp của cây sẽ giảm nhanh chóng [8]. Sự phát triển và sinh trưởng của dâu tây luôn bị ảnh hưởng bởi quang kỳ, khi ngày dài sẽ dẫn đến cây dâu kích thích phát triển chòi non, cuống và phiến lá tốt hơn.
c) Ảnh hưởng của độ ẩm đất Bên cạnh những yếu tố trên thì độ ẩm đất cũng ảnh hưởng mạnh mẽ, trực tiếp đến quá trình phát triển của cây. Để dâu tây có thể lớn lên bình thường thì cần trồng trong đất có độ ẩm đất phù hợp là khoảng 65% đến 75%, cây dâu sẽ cho quả lớn và năng suất đạt được tối đa. Môi trường trồng phải được đảm bảo, nếu thoát nước kém (quá ẩm ướt) nấm bệnh sẽ xuất hiện, nấm bệnh thường gặp nhất ở cây dâu là Phytoppthora Fragariae. Nếu môi trường quá khô (thiếu nước) cây sẽ cằn cõi và quả sẽ không mọng nước.
10 d) Ảnh hưởng của độ ẩm không khí Ngoài các yếu tố trên, sự phát triển của cây dâu cũng bị độ ẩm không khí ảnh hưởng trực tiếp, khi mưa kéo dài sẽ làm độ ẩm tăng cao từ đó dễ làm cây bị bệnh, ảnh hưởng lớn đến độ cứng/mềm của quả. Ngoài ra, độ ẩm không khí gây rất nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến việc bảo quản quả, khi quá ẩm ướt quả dễ bị hư hỏng vì xuất hiện hai loại nấm Rhizopusspp và Botrytiscin. Tương tự, khi trời quá nóng, độ ẩm không khí cao, cây thiếu nước sẽ dẫn đến sự phát triển chậm, thậm chí cây có thể héo và mất đi sự sống.2 Sơ lược về chuẩn truyền thông Lora 2.1 Giới thiệu Ngày nay, khi nhắc đến các công nghệ truyền thông được dùng nhiều trong nông nghiệp thông minh để thực hiện viêc theo dõi nhiệt độ môi trường, độ ẩm đất, độ ẩm không khí,… ở khoảng cách xa không thể không nhắc đến các chuẩn truyền thông truyền thống như: Wifi, Bluetooth, GSM/GPRS, Zigbee…. Tuy nhiên, những chuẩn truyền thông này chỉ có thể giám sát được trong một khu vực nhỏ bởi vì phạm vi hoạt động chỉ nằm trong khoảng 10m đến 100m.
Nếu muốn theo dõi giám sát một khu vực lớn hoặc theo dõi cùng một lúc nhiều khu vực khác nhau thì phải xây dựng một mạng cảm biến phức tạp và tốn nhiều chi phí xây dựng. Không những thế, các chuẩn truyền thông này tiêu thụ khá nhiều năng lượng. Vào năm 2013, công ty STEMTECH đã thành công phát minh ra công nghệ truyền thông LoRa dựa trên phương pháp điều chế Chirp Spread Spectrum. Sự ra đời của chuẩn truyền thông Lora đã thỏa mãn không ít nhu cầu, một trong số đấy là tạo sự giao tiếp với các cảm biến và tiêu hao nguồn năng lượng ít trên một phạm vi rộng, dễ vận hành, bảo trì thiết bị.
So với những chuẩn truyền thông trước đó, Lora có có nhiều điểm khác và nổi trội, trong số những ưu điểm đấy nổi bật nhất là Lora truyền được dữ liệu ở khoảng cách xa lên đến 5km mà nó tiêu tốn nguồn năng lượng không nhiều. 11 Điểm nổi bật thứ hai trong truyền thông Lora là tạo được sự tương tác với các cảm biến mà không cần kết nối dây, từ đó việc lắp ráp sẽ nhanh và dễ dàng hơn, dữ liệu sẽ được truyền đi xa và an toàn cho các ứng dụng IoT. Lora không dùng mạch khuyếch đại công suất nhưng dữ liệu của nó có thể gửi - nhận ở một khoảng cách kên dến vài kilometer, vì vậy năng lượng tiêu thụ sẽ được giảm khi gửi và nhận dữ liệu. Trong những mạng cảm biến, tại các node cách xa trung tâm thường sử dụng truyền thông Lora để có thể gửi giá trị nhận được.
Với phạm vi giao tiếp vượt trội, khả năng truyền dữ liệu lớn vì thế để những mô hình IoT được triển khai trên các khu vực rộng lớn thì Lora luôn là lựa tốt.2: Công nghệ Lora được ứng dụng vào mô hình tưới tiêu tự động (Nguồn: https://techway.2 Ưu điểm và nhược điểm của Lora Truyền thông Lora có nhiều rất điểm nổi bật và đa số nó sử dụng vào các mảng về IoT, Nhưng song song đó thì Lora vẫn còn một số nhược điểm.1 dưới đây nói về những ưu và nhược điểm của Lora.1: Bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm của Lora Ưu điểm Nhược điểm Thiết bị cảm biến sử dụng một nguồn Tải trọng lớn không dùng được, giới công suất coi như rất thaaos và nó có 12 thể phủ sóng đến hàng kilometer. hạn là 100byte Chi phí ban đầu đầu tư (dây và vỏ bảo Khó lắp đặt gateway trong khu đông vệ dây) được tiết kiệm tối đa và độ ổn dân cư. định hệ thống tăng. Vận hành dễ dàng, chỉ cần có Internet Sóng có độ ổn định không bằng các là có thể giám sát ở bất kỳ đâu.
thiết bị đi dây Triển khai nhanh chóng và dễ cài đặt Có thể giao tiếp hai chiều qua lại.3 Dải tần hoạt động của Lora Dựa vào những đặc điểm đặc thủ ở từng khu vực trên toàn cầu thì hoạt động của Lora sẽ trãi dài trên băng tần từ 430MHz đến 915 MHz. Ở Châu Á, tần số làm việc là 430Mhz, riêng Trung Quốc hoạt động trên tần số là 780MHz. Đối với Châu Âu, tần số hoạt động là 433MHz hoặc 866MHz. Riêng USA, tần số hoạt động 915MHz cao hơn các khu vực khác.4 Nguyên lí hoạt động Công nghệ Lora được nghiên cứu thành công dựa trên nền tảng công nghệ kỹ thuật điều chế CSS.
Đầu tiên, các xung cao tần sẽ băm dữ liệu để tạo ra tín hiệu, so với tần số ban đầu thì dãy tần số của tín hiệu này sẽ cao hơn, tiếp theo tín hiệu sẽ được mã hóa thành dạng chuỗi tín hiệu chirp và cuối cùng từ anten tín hiệu sẽ được gửi đi. Nhờ vào nguyên lý này mà tín hiệu Lora chỉ cần lượng công suất thấp cũng có thể truyền được đi xa dù tín hiệu nhiễu bên ngoài môi trường luôn cao hơn tín hiệu gửi đi.5 Vai trò của LoRa trong IOT Điểm nổi bật nhất của LoRa là trong một khoảng cách xa là nó vẫn truyền nhận dữ liệu nhưng nó tiêu tốn một guồn năng lượng không đáng kể. Nhờ vào điều này mà việc thay pin sẽ hạn và việc kết nối của các sensor trong mạng IoT 13 sẽ diễn ra mượt mà hơn. Những thiết bị sử dụng trong mạng IoT có thể điều khiển bằng máy tính hay iện thoại thông minh với mức độ ổn định cao.4 mô tả được xung quanh cuộc sống chúng ta sử dụng LoRa.3: Vai trò của LoRa trong cuộc sống (Nguồn: https://www.com/hoi-dap ) 2.3 Giới thiệu, mã QR 2.1 Khái niệm Vào năm 1994, mã QR được hình thành bởi Deso Wave là dạng mã vạch hai chiều.
Mã QR được hình thành từ những ô vuông nhỏ đen nằm trong ô vuông mẫu nền trắng tạo thành một ma trận và có thể lưu các dữ liệu thông tin của một trang web.4 : Mã QR (Nguồn:https://www.com/hoi-dap ) 14 2.2 Ứng dụng Ngày nay, mã QR đã quá gần gũi, quen thuộc với mọi người dân, gần như tất cả ngành nghề trong nhiều lĩnh vực khác nhau đều sử dụng mã QR.
