Giám sát vườn rau thông minh tiêu chuẩn VietGAP bằng Arduino và SIM900

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu đề tài

1.2. Lý do chọn đề tài

1.3. Yêu cầu và giới hạn đề tài

1.4. Đối tượng nghiên cứu

1.5. Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu

1.6. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Tổng quan về nhà vườn và các tiêu chuẩn liên quan

2.1.1. Tổng quan về nhà vườn (nhà kính) thông minh

2.1.2. Giới thiệu về tiêu chuẩn VietGAP

2.1.3. Các yếu tố được khai thác trong đề tài

2.2. Đối tượng khảo sát và nghiên cứu của đề tài

2.2.1. Đặc trưng của cây cà chua

2.2.2. Phương pháp canh tác cà chua trong nhà kính hiện nay

3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ VƯỜN RAU THÔNG MINH

3.1. Các chỉ tiêu kĩ thuật của khu vườn thông minh

3.1.1. Chỉ tiêu về ánh sáng

3.1.2. Chỉ tiêu độ ẩm đất

3.1.3. Chỉ tiêu độ ẩm không khí

3.1.4. Chỉ tiêu nhiệt độ

3.1.5. Chỉ tiêu về an toàn

3.2. Các thành phần của khu vườn thông minh

3.3. Nguyên lý hoạt động

4. CHƯƠNG 4: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

4.1. Giới thiệu chung về Arduino

4.1.1. Giới thiệu về board Arduino Mega2560

4.1.2. Cổng giao tiếp

4.1.3. Tổ chức bộ nhớ

4.1.4. USB bảo vệ quá dòng

4.2. Module cảm biến siêu âm HC-SR04

4.3. Module cảm biến cường độ ánh sáng (LUX) BH1750

4.4. Module GSM/GPRS SIM 900

4.4.1. Giới thiệu tổng quan về GSM

4.4.1.1. Khái niệm GSM

4.4.1.2. Lịch sử phát triển của GSM

4.4.1.3. Cấu trúc mạng di động

4.4.2. Giới thiệu về module sim 900

4.4.2.1. Tổng quan về sim 900

4.4.2.2. Các chế độ hoạt động của module sim 900

4.4.2.3. Các tập lệnh AT test module sim 900

4.4.3. Tổng quan về tin nhắn SMS

4.5. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11

4.6. Cảm biến độ ẩm đất

4.7. Động cơ tạo hơi nước

5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

5.1. Thiết kế phần cứng mô hình

5.2. Chức năng các khối

5.2.1. Khối cảm biến độ ẩm đất

5.2.2. Khối cảm biến tín hiệu tương tự

5.2.3. Khối cảm biến ánh sáng

5.2.4. Khối cơ cấu chấp hành

5.3. Phần mềm arduino

6. CHƯƠNG 6: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT

6.1. Lưu đồ giải thuật khối chương trình chính

6.2. Lưu đồ giải thuật của các cảm biến

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu đề tài

Đề tài 'Giám sát vườn rau thông minh tiêu chuẩn VietGAP bằng Arduino và SIM900' tập trung vào việc ứng dụng công nghệ hiện đại trong nông nghiệp, đặc biệt là trong việc giám sát và điều khiển các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Giám sát vườn rau không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn VietGAP. Việc sử dụng Arduino và SIM900 cho phép người nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, và ánh sáng từ xa, tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng phát triển. Đề tài này không chỉ mang tính ứng dụng cao mà còn góp phần vào việc hiện đại hóa nông nghiệp Việt Nam.

1.1. Lý do chọn đề tài

Nhu cầu về việc tự động hóa trong nông nghiệp ngày càng tăng cao, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự khan hiếm tài nguyên. Việc áp dụng công nghệ vào sản xuất nông nghiệp không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và công sức mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Nông nghiệp thông minh đang trở thành xu hướng tất yếu, và việc giám sát vườn rau thông minh theo tiêu chuẩn VietGAP là một bước đi quan trọng. Đề tài này nhằm mục tiêu phát triển một hệ thống giám sát hiệu quả, giúp người nông dân dễ dàng quản lý vườn rau của mình, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

II. Cơ sở lý thuyết

Để thực hiện đề tài, cần nắm vững các kiến thức về cảm biến và hệ thống giám sát. Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, và ánh sáng sẽ thu thập dữ liệu cần thiết để điều chỉnh môi trường vườn rau. Arduino là nền tảng chính để xử lý dữ liệu từ các cảm biến này. Hệ thống sẽ được kết nối với SIM900 để gửi thông tin và nhận lệnh từ xa qua tin nhắn SMS. Việc hiểu rõ về tiêu chuẩn VietGAP cũng rất quan trọng, vì nó sẽ định hướng cho các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chí cần đạt được trong quá trình sản xuất. Hệ thống này không chỉ giúp giám sát mà còn tự động hóa các quy trình chăm sóc cây trồng, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.1. Các tiêu chí của vườn rau thông minh

Vườn rau thông minh cần đáp ứng các tiêu chí như độ ẩm đất, nhiệt độ không khí, và cường độ ánh sáng. Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây trồng. Hệ thống giám sát sẽ liên tục theo dõi và điều chỉnh các thông số này để đảm bảo môi trường tối ưu cho cây trồng. Việc áp dụng công nghệ IoT trong nông nghiệp không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro do các yếu tố môi trường gây ra. Hệ thống này sẽ giúp người nông dân có thể quản lý vườn rau của mình một cách hiệu quả hơn, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

III. Thiết kế và thi công mô hình

Mô hình vườn rau thông minh được thiết kế dựa trên các tiêu chí đã nêu. Việc lựa chọn linh kiện như Arduino Mega2560, cảm biến DHT11 cho nhiệt độ và độ ẩm, và cảm biến ánh sáng BH1750 là rất quan trọng. Hệ thống sẽ được lắp đặt và kết nối với SIM900 để thực hiện chức năng giám sát từ xa. Quá trình thi công sẽ bao gồm việc lắp ráp các linh kiện, lập trình cho Arduino để xử lý dữ liệu từ cảm biến và điều khiển các thiết bị như bơm nước và quạt. Mô hình này không chỉ giúp kiểm soát môi trường mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc chăm sóc cây trồng, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

3.1. Lập trình và kết nối hệ thống

Lập trình cho hệ thống giám sát vườn rau thông minh là một phần quan trọng trong quá trình thực hiện đề tài. Các lệnh điều khiển sẽ được viết trên nền tảng Arduino, cho phép thu thập dữ liệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị như bơm nước và quạt. Kết nối với SIM900 sẽ giúp người nông dân có thể nhận thông tin và gửi lệnh từ xa qua tin nhắn SMS. Việc lập trình cần đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy cao, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết.

IV. Kết quả và kiến nghị

Kết quả của đề tài cho thấy hệ thống giám sát vườn rau thông minh hoạt động hiệu quả, đáp ứng được các tiêu chí của VietGAP. Hệ thống đã giúp người nông dân dễ dàng theo dõi và điều chỉnh các yếu tố môi trường, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến hệ thống để mở rộng khả năng giám sát và điều khiển, bao gồm việc tích hợp thêm các cảm biến khác và phát triển ứng dụng di động để người nông dân có thể quản lý vườn rau một cách thuận tiện hơn. Đề tài này không chỉ có giá trị thực tiễn mà còn góp phần vào việc hiện đại hóa nông nghiệp Việt Nam.

4.1. Đề xuất hướng phát triển

Để nâng cao hiệu quả của hệ thống giám sát vườn rau thông minh, cần nghiên cứu thêm về việc tích hợp các công nghệ mới như machine learning để dự đoán và tối ưu hóa các yếu tố môi trường. Việc phát triển ứng dụng di động cũng sẽ giúp người nông dân dễ dàng quản lý vườn rau của mình hơn. Ngoài ra, cần mở rộng nghiên cứu để áp dụng hệ thống này cho các loại cây trồng khác nhau, từ đó tạo ra một mô hình nông nghiệp thông minh và bền vững hơn.

Đồ án HCMUTE: Điều khiển và giám sát vườn rau thông minh theo tiêu chuẩn VietGAP