Đồ án HCMUTE: Hệ thống giám sát nông nghiệp bằng công nghệ IoT

• Tác giả: Nguyễn Quốc Thành
• Người hướng dẫn: Ths. Trần Thanh Mai
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Hệ thống giám sát nông nghiệp bằng công nghệ IOT
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP
• 2.2. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU, CHUẨN KẾT NỐI
• 2.2.1. Chuẩn giao tiếp UART
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Giám sát nông nghiệp thông minh

Nông nghiệp thông minh đang trở thành xu hướng tất yếu trong bối cảnh phát triển công nghệ hiện đại. Giám sát nông nghiệp thông minh với IoT tại HCMUTE không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc áp dụng công nghệ IoT trong nông nghiệp cho phép thu thập và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm. Hệ thống giám sát này sử dụng các cảm biến để theo dõi các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng, giúp người nông dân có thể quản lý cây trồng một cách chính xác và hiệu quả hơn. Theo một nghiên cứu gần đây, việc áp dụng nông nghiệp 4.0 đã giúp tăng năng suất lên đến 30% so với phương pháp truyền thống.

1.1. Tầm quan trọng của IoT trong nông nghiệp

Sự phát triển của công nghệ IoT đã mở ra nhiều cơ hội cho ngành nông nghiệp. Giám sát nông nghiệp thông minh không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Các thiết bị cảm biến được kết nối với nhau qua mạng Internet, cho phép người nông dân theo dõi tình trạng cây trồng từ xa. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khi mà thời tiết ngày càng trở nên khó lường. Việc sử dụng cảm biến IoT giúp nông dân có thể dự đoán và ứng phó kịp thời với các hiện tượng thời tiết cực đoan, từ đó bảo vệ mùa màng và tăng cường an ninh lương thực.

II. Cấu trúc hệ thống giám sát nông nghiệp

Hệ thống giám sát nông nghiệp thông minh được xây dựng dựa trên các thành phần chính như cảm biến, bộ điều khiển và giao diện người dùng. Hệ thống giám sát này sử dụng Adruino Mega 2560 làm trung tâm điều khiển, kết nối với các module cảm biến như cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ và cảm biến ánh sáng. Dữ liệu thu thập từ các cảm biến sẽ được gửi về bộ điều khiển để xử lý và hiển thị trên LCD 16x2. Hệ thống cũng cho phép người dùng điều khiển từ xa thông qua ứng dụng trên điện thoại hoặc giao diện web. Việc thiết kế hệ thống này không chỉ đảm bảo tính hiệu quả mà còn dễ dàng mở rộng trong tương lai.

2.1. Các thành phần chính của hệ thống

Hệ thống giám sát nông nghiệp bao gồm nhiều thành phần quan trọng. Đầu tiên là cảm biến IoT, giúp thu thập dữ liệu về môi trường canh tác. Tiếp theo là bộ điều khiển như Adruino Mega 2560, nơi xử lý và phân tích dữ liệu. Cuối cùng, giao diện người dùng cho phép người nông dân theo dõi và điều khiển hệ thống từ xa. Các thành phần này kết hợp với nhau tạo thành một hệ thống giám sát hoàn chỉnh, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.

III. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống

Hệ thống giám sát nông nghiệp thông minh với IoT tại HCMUTE đã được triển khai thử nghiệm và cho thấy nhiều kết quả khả quan. Việc sử dụng dữ liệu nông nghiệp để phân tích và đưa ra quyết định đã giúp nông dân cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm. Hệ thống cho phép tự động hóa quy trình tưới tiêu, điều chỉnh ánh sáng và nhiệt độ, từ đó tiết kiệm nước và năng lượng. Theo một báo cáo, các nông trại áp dụng công nghệ này đã giảm được 20% chi phí sản xuất và tăng năng suất lên đến 25%. Điều này chứng tỏ rằng giải pháp nông nghiệp thông minh không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Lợi ích kinh tế và môi trường

Việc áp dụng công nghệ IoT trong nông nghiệp không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn có tác động tích cực đến môi trường. Hệ thống giám sát giúp giảm thiểu lượng nước sử dụng, đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và môi trường sống. Nghiên cứu cho thấy, các nông trại sử dụng công nghệ này đã giảm được 30% lượng hóa chất sử dụng, từ đó giảm thiểu ô nhiễm đất và nước.