Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa và ứng dụng công nghệ cao vào nông nghiệp, việc chuyển đổi từ các công cụ canh tác thủ công sang các hệ thống tự động hóa đóng vai trò tất yếu nhằm nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và tối ưu hóa tài nguyên nước, phân bón. Tại Việt Nam, nhiều mô hình nhà kính nông nghiệp đã được triển khai nhưng đa số các thiết bị điều khiển (máy bơm, quạt thông gió, thiết bị tạo ẩm, đèn chiếu sáng) vẫn hoạt động độc lập, vận hành theo quy trình riêng lẻ của từng người dùng và thiếu sự liên kết dữ liệu tập trung.

Nhằm giải quyết bài toán quản lý tập trung và tương tác dữ liệu từ xa, tác giả Nguyễn Tấn Hạnh (ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài "Điều khiển và giám sát vườn thông minh qua mạng Internet" dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Thanh Tùng (thời gian thực hiện từ 02/03/2016 đến 15/07/2016).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể trong văn bản như sau:

  • Mục tiêu nghiên cứu:
    1. Thiết kế hoàn thiện phần mô hình nhà kính theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
    2. Tìm hiểu lý thuyết và ứng dụng bo mạch điều khiển Arduino vào hệ thống.
    3. Thu nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến đo lường môi trường và mực nước.
    4. Kết nối bộ điều khiển với module Ethernet Shield để thiết lập giao tiếp và tương tác từ xa qua giao diện Web.
  • Nhiệm vụ cụ thể (được giao theo văn bản):
    1. Nghiên cứu các dạng nhà vườn phổ biến để thiết kế, gia công mô hình nhà vườn thông minh chính xác, đảm bảo khả năng ứng dụng thực tế.
    2. Nghiên cứu các tiêu chuẩn, yêu cầu, tiêu chí và quá trình canh tác của cây trồng (trọng tâm là cây cà chua).
    3. Tìm hiểu tập tính, nhu cầu về nước, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và dinh dưỡng của giống cây trồng để thiết kế hệ thống chấp hành thứ cấp.
    4. Lập trình hoàn thiện hệ thống để tự động điều chỉnh các yếu tố môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, nước tưới) theo sự biến đổi thời tiết bên ngoài.
    5. Xây dựng giao diện Web trực quan, thân thiện với người dùng.
    6. Lập trình hệ thống giao tiếp qua mạng Internet giúp người nông dân giám sát và điều khiển vườn từ xa.
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
    • Đối tượng nghiên cứu chính: Bộ điều khiển và giám sát thông minh cho khu vườn dựa trên vi điều khiển Arduino Mega 2560, module truyền thông Ethernet Shield W5100, các cảm biến môi trường (DHT11, LM393, HC-SR04), mạch điều khiển công suất relay và giao diện Web nhúng.
    • Đối tượng sinh học ứng dụng: Cây cà chua trồng trong nhà kính nhiệt đới, dựa trên các thông số khảo sát thực tế tại các hộ canh tác nông nghiệp ở TP. Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng.
    • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình thực nghiệm nhà kính quy mô phòng thí nghiệm; tập trung kiểm soát các yếu tố then chốt gồm nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, độ ẩm đất và giám sát mực nước bồn chứa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng nền tảng lý thuyết liên ngành giữa nông nghiệp công nghệ cao, kỹ thuật vi điều khiển và mạng truyền thông máy tính:

  • Khung lý thuyết và mô hình ứng dụng:
    • Mô hình nhà kính nông nghiệp: Phân tích kinh nghiệm phát triển nhà kính công nghệ cao (Hi-tech greenhouses) của Israel (đạt năng suất cà chua 500 tấn/ha/vụ) và mô hình trồng rau thủy canh của Tập đoàn Vingroup tại Việt Nam; lựa chọn kiểu kết cấu nhà kính nhiệt đới (tropical greenhouse) có cửa thông gió mái cố định để phù hợp với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều.
    • Cơ sở sinh học cây cà chua: Tổng hợp các thông số sinh trưởng theo nghiên cứu thực nghiệm (Avakiam): nhiệt độ sinh trưởng 15–35°C (thích hợp 22–24°C, nảy mầm tối ưu 29°C, đậu quả thuận lợi 18–20°C); nhu cầu nước 570–600 $\text{m}^3$/tấn chất khô ($6000\text{ }\text{m}^3\text{/ha}$ cho năng suất 50 tấn/ha); độ ẩm đất tối ưu 70–80%; độ ẩm không khí 50–60%; quang chu kỳ 11–13 giờ/ngày (giai đoạn ra hoa cần $\ge 9\text{--}10\text{ giờ/ngày}$).
    • Kiến trúc vi điều khiển AVR: Cấu trúc phần cứng vi điều khiển 8-bit ATmega2560 (256 KB Flash, 8 KB SRAM, 4 KB EEPROM, 54 chân Digital I/O, 16 chân Analog).
    • Mạng truyền thông và giao thức: Chuẩn Ethernet IEEE 802.3, cấu trúc khung dữ liệu MAC, giải thuật truy cập đường truyền CSMA/CD, mô hình chồng giao thức TCP/IP 4 tầng (Application, Transport, Internet, Network Interface) và cơ chế vận hành Webserver nhúng sử dụng giao thức HTTP qua cổng TCP 80 với các bản tin HTTP Request / HTTP Response.
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: Nghiên cứu lý thuyết vi điều khiển, kỹ thuật thiết kế mạch điện tử, lập trình nhúng, lập trình Web và tài liệu nông học chuyên ngành.
    • Phương pháp khảo sát thực tế: Thu thập dữ liệu thực tế về nhu cầu canh tác và điều kiện nhà kính từ các hộ nông dân tại TP. Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng.
    • Phương pháp thực nghiệm, thử và sửa sai (trial and error): Kiểm thử từng khối mạch trên test board, kết hợp tính toán giải tích mạch điện để tối ưu hóa phối ghép phần cứng trước khi gia công và lắp ráp mô hình hoàn chỉnh.
  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu kỹ thuật linh kiện (Datasheet ATmega2560, Wiznet W5100, DHT11, HC-SR04, LM393); số liệu khảo sát sinh lý cây cà chua; dữ liệu thực nghiệm đo đạc từ hệ thống cảm biến trên mô hình.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa gồm ba khối chức năng chính: khối xử lý trung tâm, khối cảm biến đầu vào và khối thiết bị chấp hành đầu ra.

Khối chức năng Phần cứng / Linh kiện sử dụng Thông số kỹ thuật trích xuất từ văn bản Chức năng trong hệ thống
Xử lý trung tâm Bo mạch Arduino Mega 2560 Chip ATmega2560, xung nhịp 16 MHz, nguồn cấp khuyên dùng 7–12V DC, 54 Digital I/O, 16 Analog In, cầu chì tự phục hồi polyfuse 500mA. Đọc cảm biến, xử lý giải thuật điều khiển, giao tiếp Ethernet.
Giao tiếp mạng Module Ethernet Shield Chip Wiznet W5100, buffer nội 16 KB, tốc độ 10/100 Mbps, giao tiếp chuẩn SPI (chân 50, 51, 52; chân 10 chọn W5100, chân 4 chọn thẻ SD). Kết nối Modem mạng qua cổng RJ45, vận hành Webserver nhúng cổng 80.
Cảm biến đầu vào Cảm biến siêu âm HC-SR04 Điện áp 5V DC, dòng 2mA, góc quét $<15^\circ$, tầm đo 2–450 cm, độ chính xác đến 0.3 cm, phát xung 40 kHz kích bằng xung $10\mu\text{s}$. Đo khoảng cách mức nước trong bể chứa theo công thức $uS/58$ (cm).
Cảm biến DHT11 Điện áp 3–5V DC, đo độ ẩm 20–80% RH (sai số $\pm 5%$), đo nhiệt độ 0–50°C (sai số $\pm 2^\circ\text{C}$), tần số lấy mẫu 1 Hz, phản hồi $<50\text{ms}$. Đo nhiệt độ và độ ẩm không khí trong nhà kính.
Cảm biến độ ẩm đất Điện áp 3.3–5V DC, tích hợp chip so sánh LM393, ngõ ra số DO, có biến trở chỉnh ngưỡng nhạy. Cắm trực tiếp vào đất để phát hiện tình trạng khô/ẩm của đất trồng.
Cơ cấu chấp hành Động cơ bơm nước Kích thước $\varnothing 2.7\text{ cm}\times 5.2\text{ cm}$, vòi $\varnothing 3.8\text{ mm}$, trọng lượng 70g, điện áp 3–6V DC, dòng tiêu thụ 1.5A. Bơm nước tưới cây và bơm bổ sung nước vào bồn chứa.
Máy tạo độ ẩm siêu âm Điện áp AC 24V hoặc DC 28V, công suất 19W, tần số dao động $1700\pm 50\text{ kHz}$, độ sâu ngập 50–60 mm. Bốc hơi sương mịn để tăng độ ẩm không khí khi môi trường bị khô.
Quạt tản nhiệt Điện áp DC 12V. Hút/thổi luồng không khí từ bên ngoài vào để hạ nhiệt độ trong vườn.
Module Relay 2 kênh Nuôi nguồn 5V DC, kích đóng ngắt mức thấp (0V), tải tối đa AC 250V/10A hoặc DC 30V/10A, dòng kích 80mA/relay. Cách ly và đóng cắt nguồn công suất cho bơm, quạt, máy tạo sương.
Khối cấp nguồn Bộ nguồn máy tính ATX Cung cấp các mức điện áp ngõ ra: +3.3V (dây cam), +5V (dây đỏ), +12V (dây vàng), -12V (dây xanh dương), GND (dây đen). Cấp nguồn đồng bộ cho bo vi điều khiển, module relay, bơm và quạt.

Cấu trúc phần mềm và thuật toán điều khiển

Hệ thống được lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ trên môi trường Arduino IDE và mã nguồn giao diện HTML/CSS được soạn thảo bằng Sublime Text. Khi khởi động, hệ thống thiết lập cấu hình IP tĩnh cho Ethernet Shield (ví dụ: 192.168.1.177) và mở cổng dịch vụ HTTP 80. Khi người dùng truy cập địa chỉ IP này qua trình duyệt web trên máy tính hoặc điện thoại:

  1. Trình duyệt gửi bản tin HTTP GET đến vi điều khiển.
  2. Vi điều khiển phân tích bản tin, đóng gói mã nguồn HTML lưu trong bộ nhớ cùng dữ liệu cảm biến đo được theo thời gian thực thành bản tin HTTP Response gửi trả lại trình duyệt.
  3. Nếu người dùng thao tác bấm nút điều khiển trên trang Web, lệnh điều khiển được gửi về qua giao thức HTTP; vi điều khiển đọc dữ liệu, thay đổi trạng thái các chân I/O kết nối với relay và phản hồi lại trang Web đã cập nhật trạng thái mới.

Hệ thống hỗ trợ 2 chế độ vận hành độc lập:

  • Chế độ tự động (Auto Mode): Vi điều khiển liên tục chu kỳ đọc dữ liệu từ DHT11, cảm biến độ ẩm đất và HC-SR04; so sánh với các ngưỡng cài đặt tối ưu cho cây trồng. Khi độ ẩm đất giảm xuống dưới ngưỡng, hệ thống kích hoạt relay mở bơm tưới; khi nhiệt độ không khí vượt ngưỡng, quạt tản nhiệt tự động bật; khi độ ẩm không khí thấp, máy tạo sương được kích hoạt; khi bể chứa cạn nước, bơm cấp vào bể được bật.
  • Chế độ bằng tay (Manual Mode): Cho phép người vận hành bật hoặc tắt cưỡng bức từng thiết bị chấp hành (bơm nước, quạt thông gió, máy tạo sương, bóng đèn) trực tiếp thông qua các nút nhấn điều khiển trên giao diện Web.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu hiện đại hóa nông nghiệp và sự cần thiết của việc liên kết dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển độc lập qua mạng Internet. Chương này giới thiệu các công trình ứng dụng công nghệ cao tiêu biểu trên thế giới, trọng tâm là mô hình nhà kính tại Israel (nơi 65% diện tích là sa mạc nhưng đạt năng suất nông nghiệp hàng đầu thế giới với năng suất cà chua 500 tấn/ha/vụ và giá trị sản xuất vượt 3,5 tỷ USD/năm) và mô hình nông nghiệp công nghệ cao của Tập đoàn Vingroup tại Việt Nam. Đồng thời, tác giả xác định mục tiêu, 6 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể, phạm vi giới hạn của đề tài và phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết, khảo sát thực tế và thực nghiệm vi mạch.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu tổng quan về nhà kính thông minh và lựa chọn mô hình nhà kính nhiệt đới phù hợp với điều kiện Việt Nam. Tác giả trình bày chi tiết các đặc tính sinh học của cây cà chua làm cơ sở xác định chỉ tiêu kỹ thuật môi trường (nhiệt độ, độ ẩm đất, độ ẩm không khí, ánh sáng, an toàn). Phần kỹ thuật đi sâu phân tích kiến trúc phần cứng vi điều khiển ATmega2560 trên bo mạch Arduino Mega 2560 (sơ đồ khối, bộ nhớ, cổng vào ra, cổng giao tiếp UART/SPI/I2C), module mạng Ethernet Shield W5100, cảm biến siêu âm HC-SR04, cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11, module cảm biến độ ẩm đất dùng chip LM393, động cơ tạo sương siêu âm 19W, module relay 2 kênh, quạt 12V và bộ nguồn máy tính ATX. Chương 2 cũng trình bày cơ sở lý thuyết mạng truyền thông: cấu trúc khung tin Ethernet IEEE 802.3, địa chỉ MAC 48-bit, giải thuật chống xung đột CSMA/CD, mô hình họ giao thức TCP/IP (tầng Ứng dụng, tầng Giao vận TCP/UDP, tầng Liên mạng IP, tầng Giao tiếp mạng) và nguyên lý hoạt động của Webserver nhúng qua giao thức HTTP.

Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình

Trình bày toàn bộ quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm:

  • Thiết kế cơ khí: Xây dựng bản vẽ và gia công mô hình nhà kính thu nhỏ mô phỏng cấu trúc nhà kính nhiệt đới.
  • Thiết kế phần điện: Thiết lập sơ đồ nguyên lý kết nối khối xử lý trung tâm Arduino Mega 2560 với module Ethernet Shield W5100, các ngõ vào cảm biến (DHT11, LM393, HC-SR04) và các ngõ ra điều khiển relay đóng ngắt cho bơm nước, quạt làm mát, máy tạo sương.
  • Thiết kế giải thuật điều khiển: Xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình chính (Main Program), chương trình chạy tự động (Auto Program) và chương trình điều khiển thủ công (Manual Program).
  • Thiết kế giao diện Web: Xây dựng layout trang Web hiển thị thông số cảm biến và các nút tương tác điều khiển.
  • Thi công thực tế: Lắp ráp hoàn thiện khung cơ khí mô hình, lắp đặt tủ điện điều khiển trung tâm, bố trí hệ thống đường ống nước, gắn các cảm biến vào mô hình và nạp code hoàn chỉnh từ Arduino IDE.

Chương 4: Kết quả thực nghiệm

Tiến hành vận hành thử nghiệm toàn bộ hệ thống trên mô hình thực tế. Tác giả thực hiện kiểm tra hoạt động đóng ngắt của các thiết bị ở chế độ manual và đánh giá khả năng phản hồi tự động ở chế độ auto. Các kết quả đo đạc từ cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, khoảng cách mức nước) được đọc chính xác, hiển thị đầy đủ trên giao diện Web và các cơ cấu chấp hành (quạt, bơm, máy tạo ẩm) đáp ứng đúng theo các ngưỡng cài đặt trước và sau khi chạy chương trình auto (ghi nhận tại Bảng 4.1, Bảng 4.2 và Bảng 4.3 trong đồ án).

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả đạt được của đồ án tốt nghiệp, khẳng định hệ thống đã đáp ứng được các yêu cầu thiết kế ban đầu về phần cứng, phần mềm và khả năng kết nối mạng Internet. Đồng thời, tác giả đưa ra các kiến nghị và định hướng phát triển để hoàn thiện hệ thống khi đưa vào ứng dụng thực tế trên diện rộng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

  1. Chế tạo thành công mô hình vật lý: Hoàn thiện mô hình nhà kính thu nhỏ cùng tủ điều khiển trung tâm tích hợp đầy đủ bo mạch vi điều khiển Arduino Mega 2560, module Ethernet Shield W5100, các module cảm biến và cơ cấu chấp hành.
  2. Triển khai thành công Webserver nhúng: Thiết lập máy chủ web nội bộ trên nền chip W5100, cho phép thiết bị di động hoặc máy tính truy cập qua địa chỉ IP để giám sát dữ liệu và điều khiển thiết bị thông qua giao thức HTTP.
  3. Thu nhận dữ liệu cảm biến chính xác: Hệ thống thu thập ổn định các thông số:
    • Mức nước bồn chứa thông qua cảm biến siêu âm HC-SR04 (tầm đo 2–450 cm, độ chính xác 0.3 cm).
    • Nhiệt độ không khí (tầm đo 0–50°C) và độ ẩm không khí (20–80% RH) từ cảm biến DHT11.
    • Trạng thái độ ẩm đất thông qua cảm biến đất tích hợp chip so sánh LM393.
  4. Đáp ứng điều khiển 2 chế độ: Vận hành trơn tru chế độ thủ công (bật/tắt cưỡng bức từng thiết bị qua nút nhấn Web) và chế độ tự động (kích hoạt bơm tưới, quạt tản nhiệt, máy tạo ẩm theo ngưỡng cài đặt môi trường).

Giải pháp và kiến nghị nâng cấp của tác giả

  • Bổ sung thêm các kênh điều khiển mở rộng trên thực tế như hệ thống chiếu sáng nhân tạo (đèn bổ sung quang kỳ), hệ thống kiểm soát gió và châm phân bón/dinh dưỡng tự động cho cây trồng.
  • Tích hợp thêm module cảnh báo sự cố từ xa (cạn nước nguồn, hỏng cảm biến, nhiệt độ vượt ngưỡng nguy hiểm) thông qua tin nhắn SMS hoặc cuộc gọi thoại đến điện thoại của chủ vườn.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp một giải pháp phần cứng và phần mềm mã nguồn mở hoàn chỉnh, chi phí thấp cho hệ thống điều khiển và giám sát nhà vườn qua mạng Internet, phù hợp với điều kiện ứng dụng quy mô vừa và nhỏ.
  • Tích hợp thành công giao tiếp mạng Ethernet trên nền tảng vi điều khiển 8-bit AVR phục vụ bài toán điều khiển tự động hóa môi trường sinh trưởng nông nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Hệ thống mới dừng lại ở mức độ thử nghiệm trên mô hình thu nhỏ trong phòng thí nghiệm, chưa triển khai thử nghiệm dài ngày trên nhà kính thực tế ngoài trời.
    • Các yếu tố điều khiển thực tế mới tập trung vào nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất và mức nước; chưa tích hợp điều khiển cường độ ánh sáng, chất dinh dưỡng hòa tan và tốc độ gió như yêu cầu mở rộng toàn diện.
    • Tính năng cảnh báo sự cố qua tin nhắn SMS/cuộc gọi viễn thông mới chỉ dừng ở mức định hướng lý thuyết, chưa được hiện thực hóa trên phần cứng đồ án.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Nghiên cứu nâng cấp hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn chỉnh gồm dinh dưỡng tưới nhỏ giọt, điều khiển góc mở mái che/lưới cắt nắng và hệ thống chiếu sáng quang hợp nhân tạo.
    • Tích hợp module truyền thông không dây GSM/GPRS hoặc WiFi để đa dạng hóa phương thức kết nối và gửi cảnh báo khẩn cấp qua mạng viễn thông di động.
    • Thử nghiệm và tối ưu hóa hệ thống trên quy mô vườn thực tế tại các vùng chuyên canh nông nghiệp.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật: Các ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Kỹ thuật Điện - Điện tử và Kỹ thuật Máy tính trong việc tham khảo thiết kế mạch giao tiếp vi điều khiển AVR với module mạng Ethernet Shield W5100 và lập trình Webserver nhúng.
  • Kỹ sư nông nghiệp công nghệ cao: Tham khảo các bảng số liệu sinh lý học cây cà chua (nhiệt độ, ẩm độ, lượng nước tưới) và quy trình điều phối vi khí hậu trong nhà kính nhiệt đới.
  • Các đề tài phát triển IoT nông nghiệp: Sử dụng trực tiếp cấu trúc giải thuật điều khiển hai chế độ Auto/Manual và mô hình kết nối cảm biến (DHT11, LM393, HC-SR04) với cơ cấu chấp hành qua relay.

Câu hỏi thường gặp

1. Đối tượng cây trồng chính được khảo sát trong đồ án là gì và các thông số sinh trưởng tối ưu được thiết lập ra sao?
Đối tượng nghiên cứu chính là cây cà chua trồng trong nhà kính. Các chỉ số sinh thái được xác định gồm: nhiệt độ sinh trưởng 15–35°C (thích hợp nhất 22–24°C, nảy mầm tối ưu 29°C), độ ẩm đất từ 70–80%, độ ẩm không khí từ 50–60%, nhu cầu nước 570–600 $\text{m}^3$/tấn chất khô và thời gian chiếu sáng cần 11–13 giờ/ngày (giai đoạn ra hoa cần từ 9–10 giờ trở lên).

2. Khối xử lý trung tâm và module mạng sử dụng trong đồ án gồm những phần cứng nào?
Khối điều khiển trung tâm sử dụng bo mạch Arduino Mega 2560 (trang bị vi điều khiển ATmega2560 xung nhịp 16 MHz, bộ nhớ Flash 256 KB, SRAM 8 KB, EEPROM 4 KB) kết hợp với module mạng Arduino Ethernet Shield sử dụng chip Wiznet W5100 hỗ trợ giao thức TCP/IP và cổng kết nối RJ45.

3. Module Ethernet Shield W5100 giao tiếp với Arduino Mega 2560 qua các chân nào?
Module W5100 giao tiếp với Arduino Mega 2560 qua chuẩn truyền thông SPI tại các chân số 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), chân số 10 được sử dụng để chọn chip điều khiển W5100 và chân số 4 dùng để chọn giao tiếp với khe cắm thẻ nhớ micro SD.

4. Cảm biến siêu âm HC-SR04 được sử dụng với mục đích gì và công thức tính khoảng cách như thế nào?
HC-SR04 được dùng để đo khoảng cách mực nước trong bồn chứa nhằm phục vụ việc tự động bơm cấp nước. Khoảng cách được tính toán dựa trên thời gian thu nhận sóng phản hồi từ chân Echo sau khi kích hoạt chân Trigger với công thức: $\text{Khoảng cách (cm)} = \text{Thời gian phát-thu } (\mu\text{s}) / 58$.

5. Người dùng tương tác với hệ thống qua mạng Internet như thế nào?
Người dùng sử dụng trình duyệt web trên máy tính hoặc điện thoại truy cập vào địa chỉ IP của Webserver nhúng (được thiết lập trên Arduino qua cổng HTTP 80). Giao diện Web hiển thị các giá trị cảm biến thời gian thực và cung cấp các nút bấm để người dùng chọn chế độ Auto hoặc bật/tắt thủ công (Manual) các thiết bị bơm nước, quạt làm mát, máy tạo sương.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Tấn Hạnh đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu thiết kế và chế tạo mô hình vườn thông minh giám sát qua mạng Internet sử dụng vi điều khiển Arduino Mega 2560 và module Ethernet Shield W5100. Hệ thống tích hợp thành công các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, mức nước và điều khiển chính xác các cơ cấu chấp hành (quạt, bơm, máy tạo ẩm) theo hai chế độ Auto và Manual. Công trình là tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về mặt kỹ thuật nhúng và ứng dụng tự động hóa trong canh tác nông nghiệp công nghệ cao.